JoVE 비디오를 활용하시려면 도서관을 통한 기관 구독이 필요합니다. 전체 비디오를 보시려면 로그인하거나 무료 트라이얼을 시작하세요.
Method Article
이 프로토콜은 수생 생태계에서 유해한 영향을 조기에 감지하기 위한 바이오마커의 사용을 설명합니다. 바이오마커는 감시자 형질과 밀접한 관련이 있으며, 이들의 변화는 조기 경고 피해를 감지하는 데 도움이 됩니다.
일반적으로 Hellgrammites로 알려진 Corydalus 속의 dobsonflies의 유충은 눈에 띄는 크기, 광범위한 발생 범위 및 최대 1 년 동안 지속될 수있는 연장 된 미성숙 기간이 특징입니다. 헬그램마이트는 오염과 서식지 구조 영향에 민감하게 반응하는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 고유한 기능을 감안할 때 Corydalus texanus 유충을 사용하는 것은 수생 생태계의 생태학적 무결성을 평가하기 위한 신뢰할 수 있는 생물 모니터링 에이전트로 매우 적합합니다. 이 프로토콜은 C. texanus 평가에 필요한 도구를 제공하고 사례 연구를 통해 그 효능을 입증하는 것을 목표로 합니다. 연구 결과는 C. texanus 유충이 광산 오염에 대한 조기 경고 반응을 나타내어 Zn, Fe 및 Al과 같은 중금속을 다량 생물 축적한다는 것을 나타내는 실용적인 의미를 가지고 있습니다. C. texanus 개체군의 유무는 생태계 건강과 관련된 잠재적인 문제를 식별하는 데 유용한 지표가 될 수 있습니다. 이 색다른 접근 방식은 광산의 영향을 받는 현장의 오염에 대한 조기 경고를 보여주었으며, 환경을 보호하기 위해 적시에 조치를 취해야 할 필요성을 강조했습니다. 그들의 독특한 특성을 감안할 때, C. texanus 유충의 사용은 신뢰할 수 있는 비전통적 생물 지표로 강력히 제안됩니다.
Hellgramites는 Megaloptera (Latreille, 1802)목의 곤충 유충으로, 성체 단계에서 dobsonflies 또는 fishflies라고 불립니다. 다양성은 낮지만 널리 퍼져 있다는 것은 수생 생태계에서 온 최상위 포식자 곤충 유충 그룹인 이 그룹을 특징짓는다1. Hellgramite 종은 잘 정의 된 생물 지리학 지역에서 발생합니다. 따라서 높은 분류학적 지식 없이도 종을 식별하는 것이 상대적으로 쉽습니다. 특히, Corydalidae 유충은 Megaloptera 목(몸 길이 20-90mm)에서 가장 눈에 띄는 종을 가지고 있어 육안으로 헬그라마이트를 볼 수 있습니다.
헬그램마이트는 포식자로서 수생 생태계에서 중요한 역할을 하며, 인상적인 포식자 형태를 나타내는 큰 씹는 동물로 인해 강력한 존재감을 나타냅니다. 등쪽으로 납작한 몸체는 몸을 따라 7-8쌍의 필라멘트 아가미와 결합하며, 한 면에 6개의 줄기가 있는 머리 캡슐은 곤충학자와 팬들에게 지옥진드기를 매력적인 유기체로 만듭니다3. Corydalidae의 성인은 눈에 띄는 크기로 인해 사람들을 놀라게하고 인상적인 이미지를 만듭니다. 그러나 그들은 완전히 무해합니다. 헬그램마이트가 유충 단계에서 상당한 기간 동안 수생 환경에서 지속할 수 있는 능력을 가지고 있다는 것은 주목할 만합니다.
헬그램마이트의 표현형적 특징은 수생 생태계에서 그들의 역할을 강조할 수 있는 특별한 기회를 제공합니다. 그럼에도 불구하고, 그들의 지표 잠재력은 수생 생태학자들이 가장 원하는 기능입니다. 그들의 생물 지표 잠재력에 대한 방대한 지식은 수생 생태계에서 강조되는데, 그 이유는 그들의 발생이 지표수의 유기 오염에 대한 편협성으로 인해 서식지의 좋은 건강 상태와 관련이 있기 때문입니다 4,5,6,7,8.
대부분의 Corydalidae megalopterans는 자갈과 자갈이 우세한 소용돌이와 기질로 고속 흐르는 물에 살지만, hellgrammites는 호수 3,9,10과 같은 렌틱 서식지뿐만 아니라 걸림돌과 모래 기질이있는 저구배 하천에서도 발생합니다. 이들의 광범위한 발생 범위는 최상위 포식자의 중요한 특성과 효과적인 생활사 전략에 의해 목표로 하는 여러 서식지를 식민지화할 수 있는 능력을 반영합니다11. Hellgramites는 그들의 특성을 수생 생태계의 역학과 연결했습니다. 따라서, spiracles(기관 아가미의 복부 다발에 더하여)에 의한 공중 호흡에 대한 적응(adaptation to aerial respiration)과 같은 전략은 Corydalidae 전략10에 적합하다.
헬그램마이트는 특정 생태계에 서식하며 확립된 패턴에서 벗어난 것에 대해 빠른 반응을 보이기 때문에 조기 경보 시스템7 역할을 합니다. 이러한 야생 생물의 반응은 특히 비표적 오염 물질 혼합물의 경우 수생 생태계에 대한 오염의 영향을 평가하는 귀중한 도구로 사용될 수 있습니다. 화학 물질의 개별적인 독성으로 인해 생태계에서 살아있는 유기체에 대한 일부 유해한 영향이 인식되었지만 오염 물질 혼합물의 영향을 확인해야 합니다. 헬그램마이트의 조기 경고 반응은 오염 물질의 혼합물의 영향에 대한 참조를 제공하거나 오염 물질의 개별 영향이 NOEC(No Observable Effect Concentration)12를 인식하는 경우에도 해로운 영향을 식별할 수 있도록 할 수 있습니다.
여러 모델 유기체가 실험적인 급성 및 만성 테스트에 사용되었습니다. 그러나 그들은 통제된 조건 하에서 배양되고 유지됩니다13. 통제된 조건은 그들이 노출된 여러 오염 물질의 비표적 효과를 식별할 수 없게 만듭니다. 또한 NOEC는 오염 물질 혼합물의 복잡성으로 인해 자주 인식됩니다. 이러한 이유로, 지난 수십 년 동안 비표적 효과를 가진 비모델 토착 종은 생태독성학 연구를 수행하는 데 필수적인 시스템을 스크리닝하는 것으로 인식되었습니다14. 결과적으로, 헬그램마이트는 수생 생태계에 대한 오염의 해로운 영향을 평가할 수 있는 것 같습니다. 무엇보다도 생물학, 유전학, 생리학과 같은 특성으로 인해 비모델 유기체는 생태계의 영향 평가에 적합하다14.
이 프로토콜은 비표적 오염 혼합물에 대한 반응으로 조기 경고 신호를 감지할 수 있는 비모델 유기체를 사용하여 새로운 생물 모니터링 도구를 구축하는 것을 목표로 합니다. 최상의 결과를 얻기 위해, 모델 종인 C. texanus의 유충이 나타내는 형질을 종합적으로 고려하고 분석에 통합하였다15.
그림 1: 수생 생태계에서 구현하기 위해 비전통적인 바이오모니터 Corydalus texanus를 사용하는 방법에 대한 빠른 단계별 가이드.이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
1. 현지조사
2. 샘플링된 유충의 해부 및 조직 분리
3. 중금속 정량화
4. 산화 스트레스 및 바이오마커 평가를 위한 미세분석
연구 결과에 따르면 그림 2에서 알 수 있듯이 중금속, 특히 알루미늄(Al), 철(Fe) 및 아연(Zn)이 환경에 해로운 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌습니다. 모든 현장에서 수집된 조직 및 물 샘플에서 높은 수준의 중금속이 검출된 것은 바람직하지 않은 결과를 초래했습니다. 이상치(Bioaccumulation Factor, BAF)가 600으로 발견되었으며, 특히 엑스토라즈 강(Extoraz Ri...
C. texanus의 사용이 평가에 최적이지만 사용 및 수집의 여러 측면을 고려해야 합니다. 선택한 연구 장소는 불리한 기상 조건, 지리적으로 접근하기 어려운 것, 높은 건조 수준 또는 선택한 지역의 불충분한 보안 프로토콜과 같은 여러 요인으로 인해 어려운 것으로 판명되었습니다. 명시된 제약 조건과 한계는 종종 현장 조사를 수행할 때 문제를 야기할 수 있습니다. ?...
저자들은 그들의 연구에서 어떠한 이해 상충도 드러내지 않았다.
저자는 연구 노력을 크게 촉진한 FONINS P 1931 보조금을 제공한 CONAHCyT에 진심으로 감사를 표하고 싶습니다. 또한 SIP 프로젝트 보조금(20200577)을 통해 귀중한 지원을 제공한 Instituto Politécnico Nacional의 Secretaría de Investigación y Posgrado에 감사를 표했습니다. 또한, 제1저자는 CONAHCyT가 수여한 후한 대학원 장학금을 통해 팀이 현장 학습을 실시하고 필수 데이터를 수집할 수 있었다는 점에 감사를 표하고자 합니다. 마지막으로, 저자는 실험실에서 María Teresa García Camacho의 귀중한 도움에 감사를 표하고 싶습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Analytical balance of 220 g | Ohaus | PR224/E | This balance is useful for weighing the extracted tissue from specimens. |
Chest waders | LaCrosse | 700152M | We recommend using waders for sample collection. Alternatively, you can also use boots with rubber hip boots for sampling. |
Cutting board | True | TRUE915121 | It is recommended to use white and plastic boards. |
Forceps | DR Instruments | 112 | It is recommended to use a 12 pul forceps made of stainless steel. |
Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy System | Perkin Elmer | 7300 DV | A device for quantifying heavy metals using spectroscopy. |
Kick net | LaMotte | 0021-P | An alternative method for making a kick net involves manually crafting one using a mesh with a thickness of 500 micrometers. |
Liquid Nitrogen | NA | NA | NA |
Liquid Nitrogen Dewar Static Cryogenic Container | BestEquip | DF0504 | It is recommended to use an aluminum tank with canisters. |
Mortar and Pestle Set | Cole-Parmer | EW-63100-54 | This is a porcelain mortar and pestle used for grinding dry tissues. |
Multiwave GO Plus | Anton Paar | C93IP001EN-E | Multiwave is a useful tool for digesting multiple samples. |
Oven for drying | Fisher scientific | 506G | An incubator oven, also known as a dry tissue oven, is essential for drying tissues at temperatures of at least 80°C. |
Precision scalpel | Xcelite by Weller | 037103-48768 | It is recommended to use a scalpel made of aluminum. |
Tissue Homogenizer (tearer) | Kopro | K110000 | It is recommended to use a tissue tearer with a base. Some companies offer ultrasonic tearers, which may be the optimal choice. |
Ultra-Low Temperature Chest Freezer | REVCO | CA89200-384 | Many companies provide freezers, but it is recommended to choose one with a storage temperature of at least -40°C. |
Wide mouth plastic bottles | United Scientific | 81900 | Using polypropylene bottles with wide caps and mouths is strongly recommended. |
JoVE'article의 텍스트 или 그림을 다시 사용하시려면 허가 살펴보기
허가 살펴보기This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유