The Water-Exclusion Trap (WET): A 3D printable window trap collector that prevents DNA degradation

서울대학교 농업생명과학대학 농생명공학부 곤충학전공의 이승환 교수 연구팀이 비행간섭트랩을 운영하면서 발생하는 샘플의 부패 및 DNA의 분해와 관련된 요소들을 구조적, 물리적으로 최소화할 수 있도록 개선하는 수단을 개발하였다. 본 연구는 연구재단 보호연구과제의 지원을 받아 Methods in Ecology and Evolution에 게재 되었다. 


□ 딱정벌레목 곤충의 채집에 매우 효율적인 비행간섭트랩의 문제점 확인
o 비행을 하다가 무언가에 부딪히면 아래로 떨어지는 딱정벌레 등 곤충의 특성(Fig.1-A)을 이용한 비행간섭트랩은 매우 효율적인 채집방법이지만 빗물, 이슬, 결로 등의 외부에서 유입되는 수분에 의해 보존액이 희석되어 부패가 진행되는 단점이 있어 장기간 운영하기 어렵다.
o 일차적인 분류 동정을 하기 위해서도 형태가 온전히 유지된 샘플이 필요하며, 더욱이 양질의 DNA 정보가 가장 중요한 연구재료인 분류‧계통‧진화‧생태학 분야에서 이 문제점은 반드시 개선이 필요하다.

□ 구조적인 개선을 통해 ‘WET’ 개발
o 외부에서 유입된 수분은 수거 파트의 부위에 설치한 미세한 메쉬를 통해 아래로 흘러나가고, 메쉬를 빠져나가지 못하고 안에 갇힌 딱정벌레 등의 곤충은 내부를 배회하다 결국 보존액이 들어있는 수거용기로 빠지게 되는 구조를 통해 수분 유입으로 인한 문제점을 개선하였다(Fig.1-C).
o 메쉬를 손상시켜 아래로 탈출할 곤충은 없었으며, 내부 판에 기울기를 줌으로써 수거용기로 떨어지는 것을 유도할 수 있도록 하였다. 보존액에 빠지지 않고 트랩에 갇혀 있는 샘플은 없었으며, 상부의 구조는 동일했기 때문에 기존 방식의 비행간섭트랩(Fig.1-B)과 효율성의 차이가 없었다.

□ ‘WET’의 구체적인 효과 규명
o 채집된 샘플들은 개선된 구조가 적용되지 않은 기존 트랩과 육안으로도 비교하여도 부패가 거의 진행되지 않은 것을 확인하였다(Fig.1-D).
o DNA를 추출하여 그 양과 질을 확인할 수 있는 PCR 실험과 Genomic DNA ScreenTape 분석을 함께 병행하였다. PCR의 성공률과 DIN (DNA Integrity Number)의 값을 비교해본 결과, 기존의 트랩보다 개선된 ‘WET’에서 확연히 더 높은 성공률과 값을 확인하였다(Fig.1-E, Table1).

□ ‘WET’의 기대효과
o 최근 분류‧계통‧진화‧생태학 등 각종 곤충학 분야에서 DNA를 기반으로 하는 연구가 크게 발전하고 있다. 트랩을 통해 효율적인 샘플의 ‘양’을 채집할 수 있으며, WET을 통해 샘플의 ‘질’까지 함께 확보할 수 있기 때문에 곤충학 및 그 관련 분야에서 매우 유용하게 활용될 수 있다.
o 특히 향후 집중적인 연구가 필요한 열대 우림에서는 물의 유입을 막아주는 WET의 중요성이 더욱 커질 것으로 보인다.




Figure 1. WET의 원리 및 결과 비교
(A) WET을 포함한 비행간섭트랩의 곤충채집 원리; (B) 개선된 WET 이전에 사용했던 일반적인 형태의 비행간섭트랩; (C) WET의 구조로써 곤충이 채집되고 외부에서 유입되는 물이 보존액에 희석되지 않고 밖으로 빠져나가는 원리; (D) WET과 전형적인 기존 비행간섭트랩에서 채집된 샘플의 상태; (E) 각 기간별로 확인된 WET과 전형적인 기존 비행간섭트랩에서 채집된 샘플에 대한 PCR 성공률 및 DIN 값의 비교





Table 1. WET과 기존 비행간섭트랩의 DNA 관련 수치 비교