宅家之“便”:昆虫学家发现9种蚤蝇新物种-深度-知识分子

宅家之“便”:昆虫学家发现9种蚤蝇新物种

2020/07/01
导读
疫情宅家如何推进研究?一份来自昆虫分类学家的特别答案


新冠疫情导致的封锁使世界各地的生物工作者都面临着同样的问题,居家办公要怎么推进研究?要是在家也能做实验就好了——大家都这么想。两位来自美国洛杉矶自然历史博物馆的昆虫分类学家,Lisa Gonzalez博士和Brian Brown博士,真的这么做了。他们在家中打造了一个简单的临时实验室,并发现了9种蚤蝇新物种。



撰文 | C. Tang
责编 | 李珊珊


昆虫分类学是干什么的,居然可以在家开展研究?

昆虫分类学是一门研究昆虫命名、鉴定、描述以及系统发育和演化的科学。对于许多研究而言,昆虫分类是其工作展开的根基。

昆虫是地球上数量最多,也是物种多样性最高的动物群体。虽然已有一百多万种物种记录,但事实上,昆虫仍有大量未知种类待人们去发现、记述。昆虫分类工作的基石为形态鉴定,鉴定中通常需要剥离解剖特征器官部位,将其置于显微镜下检视,以进行种间昆虫的形态差异比较。这种名为经典分类学手段的鉴定操作颇有一些手艺活的意味。一方面,解剖操作需要一定的练习,另一方面,即使是识别已经准备好的鉴定材料,也需要一定的经验积累。


中国昆虫分类学泰斗杨集昆先生生前与夫人在家整理昆虫标本(图源:集昆记)


由于类群之间特征选取的差异,即使是分类学家,也很少有人能够快速准确地鉴定来自多个不同类群的昆虫。幸而DNA条形码技术随着遗传学手段的进步应运而生——人们发现,可以使用特征基因片段作为一个物种的身份证,通过对该基因片段的测序比对,对物种进行鉴定。在前期数据积累足够的前提下,使用DNA条形码技术可以快速、有效地对物种进行鉴定,它也是昆虫分类学家研究开展的重要手段。


昆虫分类学的一个重要应用是进行有害生物检验检疫工作,准确、快速的鉴定可以使海关迅速地判断货品和行李中是否存在可能对本地造成危害的昆虫,在保护本地生态环境,预防外来病虫害入侵的同时,保障贸易的时间效率。昆虫分类也是不少研究开展的前提。以害虫防治为例,前段时间新闻中受到大量关注的草地贪夜蛾与非洲沙漠蝗,如要对它们展开防治研究,首要保证的就是要能够可靠、高效地将它们与相近类群昆虫区分开来。

除了这些直接性的应用,昆虫的物种多样性,是生态系统稳定性的重要评估参数。出于对自然的好奇心,更出于保护与合理利用生物资源的愿望,世界各地活跃着一群低调的分类工作者,在坚持这项看起来“不起眼”的工作,即:调查各地各种各样的环境里,生存着什么样的昆虫,探寻它们演化的历史。


可以想像,因为需要的设备和试剂都不适于在家庭环境中使用,DNA的获取与测序难以在家实现。但如果我们把工作回归经典分类学,事情就不一样了。

在家存放DNA提取试剂是不现实的,但存放用酒精保存的昆虫标本并不会带来比在家放瓶酒更大的安全隐患,处理标本所需的氢氧化钠溶液或乳酸所需的安全存放条件在家也可以实现,其他所需要的设备,包括相机、显微镜和解剖针,也都可以从研究室带回家使用。

Lisa Gonzalez和Brian Brown便是用一百余年来前辈分类学家们一直使用的经典分类学方法,疫情宅家期间完成了9种新昆虫的发现。  


把握好,疫情也许是个潜心钻研的契机


对于可以接触到标本和设备,以及文献资料的昆虫分类工作者来说,疫情防控封锁几乎是提供了一个潜心钻研工作的契机。

要知道,昆虫分类工作看似简单,实际并不轻松。工作的展开需要阅读大量的分类文献,厘清其提供的信息,以发现其中的问题,并明确解决问题的思路。许多重要的分类学文献都是使用法语、德语、西语和俄语撰写的,且没有可替代的英文文献。此外,文献中记述的一些信息,需要调查相关背景资料才能够理解。

譬如,一些记述中国昆虫物种文献,由于由外国人完成,记述分布使用的地名多为外语拼成的拟音词记述,理解存在一定的难度。一些特殊地名存在时间很短,如一些1932年至1945年的物种记录,会出现类似“新京”(今长春)这样的分布地点记述,需要查阅相关历史资料,才能核实比对。因此,昆虫分类文献的阅读具有一定的难度,也考验人的耐心。分类成果的系统整理工作多较为细碎,文稿的撰写往往需要整段的时间,才能够推进。因此,昆虫分类工作很难在琐事较多时获得进展。然而,在疫情防控期间,很多平时不得不参与的琐事或消失了,或不得不往后推延,因而,一些分类学家也乐得享受这段时光,在过去的几个月里成果颇丰。

而对于另一部分人来说,这也是一个很好的思考的时期,可以去补充学习一些之前想了解,却一直没有时间去系统学习的知识。在我对同行进行的一个微型采访中,一位研究人员表示,自己的研究方向正在从物种地理分布的演化,转向生物多样性评估,这需要补充许多生态学知识,之前一直没有找到合适的时间去学习,但这段时间在家,他终于完成了自己的学习目标。


居家办公对于昆虫分类学家而言,也是不可持续的


昆虫分类学家都可以将工作带回家吗?

遗憾的是,这个问题的答案是否定的,不是所有人都可以把分类工作带回家。

事实上,Gonzalez博士在家使用的显微镜并不足以让她完成这次的分类鉴定工作,因此,她在进行基础的分类工作后,将标本移交给能够使用分辨率与放大倍数更高的显微镜的Brown博士进行进一步鉴定。

分类研究对于工作场所的依赖度并不比其他研究小。显微镜的价格有高有低,对于一些体型极小,或特征部位极小的昆虫而言,观察鉴定工作往往需要使用高精度的设备,这些设备在不便移动的同时往往价格高昂;拍摄昆虫特征图的相机也动辄上万。一般情况下,这些设备都是大家共用的,绝大多数研究单位不允许员工将设备带回家,避免潜在的设备损坏风险和公平性问题。此外,就国内情况来讲,很少有研究者家里有足够的空间,可以在家看标本。无论国内外,包括Gonzalez博士和Brown博士所在的美国,大部分有分类学科的单位,无论是大学、研究所,还是自然博物馆,在疫情期间都选择的是控制人口密度,让大家轮流去实验室进行必需的工作,或者干脆彻底关闭。

大部分分类工作者其实和其他生物工作者一样,这段时间的工作主要集中在整理之前的研究成果和撰写论文专著。


事实上,即使是已经尽可能做出了积极转变的Gonzalez博士和Brown博士,也无法在家展开所有工作。

疫情发生之后,他们并不能去采集新的标本。他们在研究中使用的标本,是在疫情发生前采集到的,其实从某种角度来说,和没有处理的实验数据很类似,都是有限的,通过前期工作获得的研究基础。

野外扫网采集昆虫的青年昆虫分类者(摄影/王亮)

野外扫网采集昆虫的青年昆虫分类者(摄影/王亮)


这样的情况是普遍的。这次疫情给昆虫分类学家工作的基础,标本采集,带来了致命的影响。不少欧美昆虫分类工作者研究的是物种多样性丰富度相对较高的东南亚、南美和非洲的热带雨林环境,疫情的发生使他们无法进行跨国旅行,也就没有办法获得新的研究材料,研究短期内可以维持,但长期来讲不可持续。中国分类学工作者也面临着相似的情况,虽然由于中国物种多样性调查尚存较大的空缺,多数中国分类学工作者目标调查的地点在国内,但中高风险地区的研究人员这方面的工作也只能停摆。昆虫成虫寿命多很短,大部分昆虫类群只有在夏季,甚至夏季的一小段时间较为活跃,易于采集。过了六月,只能在初夏展开的采集工作,就只能等来年了。因此,一些研究人员开始转移自己的研究方向,如将研究重心调整到城市昆虫学,研究周围的昆虫,以减轻不能远途旅行产生的影响。

此外,分类工作中不可缺少的,对模式标本的检视,在家同样难以实现的。

由于一些昆虫特征只有在干制标本上才能观察到,因此,模式标本,也就是每个物种的定名标本,物种鉴定所必需的比照对象,都是干制的。远距离运输这样的标本很危险,一个急刹车带来的振动,就可能会对标本造成损伤。出于对标本的保护,如需观察干制标本,研究者通常必须走访该标本的馆藏地。在疫情期间,这样的走访不能进行。

疫情前检视大英自然历史博物馆标本馆藏的昆虫分类学研究生


有一些走访可以等一等,但并不是所有的都可以——在美访学的昆虫分类学博士生赵同学就遇到了这样的问题,她在国家留学基金的支持下去美国访学1年,本来计划去美国多地昆虫博物馆检视标本,但疫情期间,她只能在自己所在的城市居家工作,难以确定是否还能按期完成工作计划。

就研究工作本身的性质而言,交流是必不可少的,对于研究人员来说,学术会议是一个和同行交流的重要途径。然而在疫情的冲击下,许多会议都将延后举办,比如,对于中国昆虫分类学家而言十分重要的全国昆虫区系分类会。此外,据中国农业大学刘星月教授所述,原定于2020年在芬兰举办的国际昆虫学会议,和原定于2021年在巴西举办的国际脉翅目昆虫研究会议,也都将因疫情顺延一年。一些即将博士毕业,或处于博后阶段的分类学工作者表示,这些会议本来是他们结交人脉、寻找未来工作的好机会,会议的延后会对他们的下一步发展产生一定的消极影响。

此外,除了行业内的一些问题,昆虫分类工作者们也多少都遇到了居家办公时因孩子分心,长期封闭引发焦虑,办公资料无法带回家工作受限等普遍存在的问题。

疫情期间在单位协调下戴口罩进实验室的昆虫工作者

不同阶段,不同地区的昆虫分类工作者,在疫情期间受影响程度是不同的,但没有人的生活一切如常,如同各个学科研究在疫情下都多少受到了冲击。但往积极的方向看,采取应对措施,调整工作方案,集中做目前能做的事,工作总是会推进。

参考文献:


[1].Stuck at Home, Scientists Discover 9 New Insect Species.

https://www.wired.com/story/stuck-at-home-scientists-discover-9-new-insect-species/

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