如果農民可以種植，棕色紋絡椿象就可以摧毀它。這種入侵的禍害已經蹂躪了蘋果、桃子、西紅柿以及北美洲 100 多種其他作物。一旦農民注意到蟲害，他們幾乎無力阻止。但仍有希望：研究人員借鑑水生科學的技術，發現了一種基因信標，可以在入侵的最早階段發出警報——那時還有時間採取行動。
科學家們在一項研究中報告說，他們在農民用來沖洗農產品的水中發現了棕色紋絡椿象 DNA 的痕跡，該研究於 6 月發表在《生態學與環境前沿》雜誌上。這種“環境 DNA”的取樣揭示了這種蟲子在農場上的隱秘存在，遠遠早於傳統的昆蟲誘捕技術。
棕色紋絡椿象（因其條紋狀、大理石般的花紋而得名）原產於東亞，於 1990 年代後期首次抵達北美，此後在 40 多個美國州安家落戶。這種害蟲非常狡猾，冬天成千上萬地湧入人們的家中，夏天則吞噬農民的經濟作物。僅在 2010 年，這種蟲子就吃掉了價值約 3700 萬美元的蘋果。這些硬幣大小的害蟲絕不是挑食者。“如果我們喜歡吃它，它們也喜歡吃它，”羅格斯大學的農業科學家安妮·尼爾森說，她研究椿象已有 15 年，並且是這項研究的合著者。這些入侵者襲擊各種作物，從水果到綠葉蔬菜。它們可以成群結隊地侵襲農場，導致殺蟲劑失效。據該研究的主要作者、羅格斯大學的博士後研究員拉斐爾·瓦倫丁稱，這些入侵者導致馬里蘭州 2012 年的桃子收成完全損失。
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瓦倫丁說，阻止入侵的關鍵是早期檢測，那時有針對性的管理仍然可行。但他指出，傳統的昆蟲監測使用摻有椿象資訊素的誘捕器，通常只有在種群增長到足以造成損害時才能捕獲到蟲子。因此，他的團隊發揮創意，借鑑了水生科學家用於檢測湖泊和河流中潛在入侵物種的方法。
水中的化合物可以快速混合，就像將食用色素噴入一碗清水中一樣。研究人員已經利用這種現象來尋找入侵物種，例如五大湖地區的亞洲鯉魚。鯉魚透過糞便、油脂和脫落的鱗片在水中排出大量 DNA。由於混合作用，科學家可以在湖泊的任何地方取樣鯉魚 DNA，並確定魚是否存在，即使數量很少。但是，將這種方法應用於陸地昆蟲時，存在一個難點。“一旦 DNA 脫落，它就會停留在原地，”羅格斯大學研究團隊的分子生態學家迪娜·豐塞卡說。除非調查人員對蟲子脫落遺傳物質的水果特定部分進行取樣，否則他們會錯過農場中棕色紋絡椿象的存在。但是農民自己的操作鏈提供了一個解決方案。“突破在於意識到農民通常在將作物送往市場之前會清洗它們，”豐塞卡說。“我們可以簡單地對水進行取樣，”她補充說，這將彙集來自沖洗過的農產品所有表面的 DNA。
研究人員在兩個農場測試了他們的想法：一個已知棲息椿象的新澤西州桃園和一個位於入侵者已知範圍外的新罕布什爾州混合農產品農場。在每個地點，科學家們採集了兩升農民的沖洗水樣本。他們還設定了黑光燈和資訊素誘餌陷阱，以物理方式捕獲蟲子。
正如預期的那樣，該團隊在新澤西州桃園的所有水樣中都檢測到了棕色紋絡椿象 DNA。奇怪的是，他們在對新罕布什爾州農場進行取樣的所有八天中，也在那裡的沖洗水中發現了這種害蟲的遺傳物質。在測試的最後一天，一隻微小的未成熟椿象溜進了資訊素陷阱，從視覺上證實了該小組的陽性 DNA 鑑定。“那真是一個不錯的結果，”豐塞卡說。“這就像，‘好吧，我們不是在憑空想象。’它們就在這裡。”
豐塞卡說，她一直期望她的團隊的環境 DNA 方法能夠成功。儘管如此，她還是對這些測試對新罕布什爾州農場中明顯少量椿象的敏感性感到驚訝。她和她的同事在研究中聲稱，他們的新方法可以“徹底改變農業害蟲監測”。
其他專家對環境 DNA 在平息椿象瘟疫方面的前景不太樂觀。弗吉尼亞理工學院昆蟲學教授托馬斯·庫哈爾沒有參與這項研究，他說環境 DNA 代表了一種有創意的昆蟲監測方法。但是，他說，“我不知道這是否會改變我們處理這種[害蟲]的方式。”庫哈爾認為，傳統的檢測技術更便宜，並且更擅長估計害蟲的丰度，而不僅僅是存在與否。他指出，環境 DNA 在紐西蘭等目前沒有棕色紋絡椿象但面臨入侵風險的地區可能很有用。儘管環境方法存在侷限性，但一些農民對此表示歡迎。
對於生產者來說，這種早期檢測害蟲的進步是“巨大的”，新澤西州第四代桃子和李子種植者約翰·馬切羅內說，他在新澤西州經營著 Circle M 農場。他認為這項技術可以幫助農民在長期戰鬥中佔據上風。“即使我們身處一個古老的行業，並且有些東西已經做了數千年了，”他說，“總有一種入侵害蟲在敲我們的門。”
豐塞卡已經在研究環境 DNA 技術，以檢測其他入侵昆蟲，包括翡翠灰螟和斑點燈籠蠅。她認為這種方法甚至可以幫助預防意外引入新的外來物種，這些物種通常作為偷渡者出現在貨物運輸中。豐塞卡計劃與美國農業部合作“吸塵”入境貨船，以檢測潛在的逃逸害蟲。“我們正在引入大量新物種，”她指出。“我們應該努力完全阻止它們的發生。”