시민과학풀씨 활동게시판

○ 팀 구성원 : 박정민 (팀장), 김동현, 김판경

○ 팀 소개 : 안녕하세요! 저희는 아주대학교 생명과학과에 재학 중인 박정민, 김동현, 김판경 총 3명으로 구성된 팀 해피레인저입니다. 저희는 송장벌레의 장 내 DNA 분석을 통해, 생태계의 종 다양성을 파헤치는 연구를 진행하고 있습니다. 생태계를 사랑하는 저희 해피레인저와 함께 유익한 시간 만들어 갔으면 좋겠습니다. 감사합니다.

 

 

Ⅰ. 연구 프로젝트 소개

1. 프로젝트 요약

저희는 분해자 (송장벌레)의 측면에서 생태계 건강도를 측정해보고자 합니다. 개발압력의 차이가 있는 지역들을 선정하여 각각의 종 다양성을 파악해보고 송장벌레 분포와의 연관성을 분석해 볼 것입니다. 즉 송장벌레 장 내 DNA를 분석하여, 해당 생태계의 종 분포를 알아볼 것입니다.

 

2. 연구목표

‘송장벌레’는 분해자의 역할을 하는 대표적인 곤충류입니다. 이들은 동물의 사체를 분해하여 생태계의 선순환에 도움을 줍니다. 따라서 이러한 분해자성 생물들의 분포 및 개체 수와 장 내 DNA를 통한 생태계 먹이그물을 파악하여 건강한 생태계의 지표종으로써 사용할 수 있는지에 대한 가능성을 알아보고자 합니다. 특히, 인위적으로 조성된 생태공원 또는 개발압력이 높은 도심지역의 산과 상대적으로 개발압력이 낮아 자연환경이 잘 보존되어 있는 곳들 간의 비교 연구를 통해 건강한 환경 조성에 분해자의 활용 가능성을 알아보고자 합니다.

 

3. 연구방법

1) 방형구를 이용한 종 다양성 지수 계산

• 해당 지역에서 방형구를 이용하여 특정 구획의 종 다양성 조사
• 결과를 바탕으로 종 다양성 지수 계산

2) 비행 간섭 트랩 / 먹이 트랩을 이용한 송장벌레 개체 수 분포 확인 및 동정

• 해당 지역에서 비행간섭트랩 (송장벌레가 저고도비행을 한다는 점을 이용 트랩) 및 먹이트랩을 이용하여 송장벌레 및 기타 분해자를 채집
• 위 결과를 바탕으로 해당 지역의 송장벌레 및 분해자 분류 & 분포 데이터 산출

3) 송장벌레 장내 DNA 추출을 통한 연구 지역별 종 분포 조사

• 채집한 송장벌레 개체의 소화기관을 적출
• 적출한 소화기관에 대해 cell lysing 및 DNA 추출
• 필요 영역을 PCR 증폭 (12S ribosome domain)
• DNA purification 및 cloning
• DNA 염기서열 분석 (BLAST 이용) - 동정
• 동정 결과를 바탕으로 먹이그물 구성 / 종 분포 및 다양성 검토

 

4. 기대효과

본 연구는 분해자의 중요성을 재고하고 널리 알리는데 도움이 될 것으로 전망됩니다. 결과적으로 건강한 생태계 조성 시 필요한 종 다양성 보존에 대한 중요성 또한 강조하고자 합니다.  또한 종 다양성과 분해자의 연관성을 확인하고 이를 통해 도시환경과 생태계의 선순환 및 개선 가능성을 제시하고자 합니다. 이를 통해 지속적인 생태계 보존에 대한 연구를 유도할 수 있을 것으로 예상됩니다.

 

 

Ⅱ. 경과보고

1. 연구 프로젝트 경과

1) 시민과학자 대상 교육:

① 기초강연(온라인)

• 날짜: 2021. 06. 01
• 장소: 동아사이언스 - ※ 동아사이언스에서 촬영하여 온라인(유튜브 라이브)으로 진행(서울 용산구 청파로 109 나진상가 7층)
• 활동내용: 유튜브 라이브를 통해 시민과학자 대상으로 프로젝트 주제 및 연구방법 강연

② 1차 줌 미팅

• 날짜: 2021. 06. 10
• 활동내용: 프로젝트에 관심 있는 시민과학자 대상으로 자세한 연구 및 참여방법 설명과 질의응답 진행

 

2) 팀 연구회의:

○ 4월

• 30일: 비행간섭 트랩 구상 회의

○ 5월

• 7일: 광교산 비행간섭 트랩설치 지역 선정 회의
• 18일: 비행간섭 트랩 문제점 확인 후 보완 대책 회의
• 25일: 먹이 트랩 구상 및 유인용 먹이원 선정 회의
• 27일: 추가 유인용 먹이원 선정 회의

○ 6월

• 16일: 먹이트랩 개량 및 보완 회의 (1)
• 23일: 먹이트랩 개량 및 보완 회의 (2)

○ 7월

• 16일: 1차 개량 먹이트랩 제작회의 및 제작

• 18일: 중간보고서 작성 관련 회의
• 20일: 1차 개량 먹이트랩 문제점 발견 후 보완방안 회의
• 25일: 2차 개량 먹이트랩 제작회의 및 제작
• 27일: 아주대학교 교수님께 DNA 보존방법 자문 및 중간보고서 작성 관련 회의
• 29일: 아주대학교 생태학 실험실 일정 조율과 실험방법 자문 및 기자재 업체 선정 회의, 2차 개량 먹이트랩 문제점 발견 후 보완방안 회의
• 31일: 3차 개량 먹이트랩 제작회의 및 제작

 

3) 팀 현장답사

• 05. 14 광교산 1차 채집 (비행간섭트랩)

• 05. 25 광교산 2차 채집 (먹이트랩, 닭)

• 05. 30 광교산 3차 채집 (먹이트랩, 미꾸라지)
• 채집결과 : 대모송장벌레 6개체, 수중다리송장벌레 1개체, 꼬마검정송장벌레 3개체, 미확인 동물 배설물

• 06. 06 광교산 4차 채집 (먹이트랩 확인)
• 채집결과 : 대모송장벌레 12개체, 검정송장벌레 1개체, 넉점박이송장벌레 3개체

• 07. 16 먹이트랩 개량 및 아주대 인근 공원 1차 채집 (1차 먹이트랩, 닭고기)

• 07. 20 아주대 인근 공원 2차 채집 (먹이트랩 확인) : 송장벌레 채집 실패
• 07. 25 먹이트랩 추가 개량 및 광교산 5차 채집 (2차 개량 먹이트랩, 닭고기)

• 2021. 07. 29 광교산 6차 채집 (먹이트랩 확인)
• 채집결과 : 대모송장벌레 1개체, 수중다리송장벌레 3개체, 미동정 사체 섭식 딱정벌레 2개체

• 07. 29아주대 인근 공원 3차 채집 (와인 이용 송장벌레 및 딱정벌레 유인)

• 07. 31 아주대 인근 공원 (광교호수공원) 4차 채집 (3차 개량 먹이트랩, 돼지고기)

 

2. 연구 성과
1) 시민과학자 주요 역할

중간 보고서 이전까지는 다양한 방식의 트랩 검증에 도움을 주었습니다. 이후 연구에서는 추가적인 줌 미팅 교육 후 송장벌레의 개체 샘플 확보 및 전국적인 분포 데이터 확보에 도움을 줄 예정입니다.

① 의좋은 형제

• 날짜: 2021. 06. 13

② 하하탐사대

• 날짜: 2021. 06. 14

③ 꿈꾸는 지구

• 날짜:2021. 06. 20

※ 시민과학풀씨 타 프로젝트 연구원 제보 : 버드히어로

• 날짜: 2021. 06. 19

2) 현재까지 성과 및 한계:

○ 성과

광교산 및 아주대 일대의 다양한 스팟에서 약 30여 개체의 송장벌레를 발견하였으며, 추후 다른 지역 (수리산 등)의 스팟을 확인 및 추가 채집 예정입니다.

다양한 스팟에서 채집을 진행하여 송장벌레의 선호 서식환경을 파악하였습니다.

다양한 종류의 먹이를 이용하여 송장벌레가 선호하는 먹이를 검증하는 과정을 거쳤으며, DNA 확인 시 오염되지 않을 수 있는 먹이트랩을 지속적으로 개량 및 고안하는 중입니다.

현재는 마지막으로 개량한 트랩을 바탕으로 채집한 송장벌레에 대한 DNA 분석 실험을 진행하고 있습니다.

○ 한계

현재 팬데믹 상황으로 인해 시민과학자의 참여 및 현장교육의 진행이 불가능하였습니다. 또한 다양한 지역 및 많은 횟수의 채집이 필요한 본 연구의 특성 상, 3인의 연구원만으로는 현실적인 한계점이 존재하였습니다.

다양한 종의 송장벌레를 채집하였으나, 경기권에서만 채집이 진행되어 보다 전국적이고, 일반적인 검증이 어려울 것으로 보입니다.

PCR 및 DNA 분석 과정에 상당한 비용이 필요하여 여러 차례의 실험 및 분석이 필요한 본 연구 특성 상, 한계점이 존재합니다.

학교 연구시설의 도움을 받아 진행되고 있는 상황으로, 연구 가능 시간을 충분히 확보하기 어렵습니다.

 

 

Ⅲ. 중간평가 및 보완사항

1. 중간평가

6 ~ 7월에는 본 연구에 알맞은 방식으로 트랩을 개량 및 송장벌레 개체 샘플을 확보하는데 주력하였습니다.

따라서 본격적인 DNA 분석 연구는 중간보고서 제출 이후에, 그동안 확보한 샘플 및 이후 진행될 채집을 통해 확보할 샘플들을 바탕으로 진행될 예정입니다.

현재 개발 압력에 따른 3곳의 다른 환경 중 도심 (호수공원 및 아주대 일대), 도심에 가까운 산지 (광교산)의 채집만 진행되었습니다.

코로나 상황으로 인해, 보다 전국적인 범위의 채집 및 조사가 진행되지 못한 점에 아쉬움이 남습니다.

 

2. 보완사항

현재 확보한 샘플 수 이상으로 다양한 샘플을 확보할 예정이며, 먹이트랩 역시 계속 보완 중에 있습니다.

중간보고서 제출 이후에는 보다 다양한 스팟에서 채집을 진행하고, 다양한 송장벌레 개체 샘플을 확보하는데 주력할 것입니다.

한정된 시간 내에 실험을 해야 하는 상황이기 때문에, 실험 과정 숙지 및 실험의 숙련도 향상에 중점을 두고 실험을 준비할 것입니다.

 

 

Ⅳ. 향후 계획

도심에서는 송장벌레 개체를 발견하지 못한 상황입니다. 따라서 도심에서 진행되는 채집은 스팟 및 횟수를 늘려 추가적으로 진행할 예정입니다.

이후 진행될 채집에서는 도립공원으로 지정되어 종 다양성이 높을 것으로 예상되는 수리산에서의 채집이 추가적으로 진행될 예정입니다.

또한 채집한 송장벌레의 DNA 분석 일정이 확정되었기 때문에, 매주 실험이 예정 되어있으며, 이를 통해 확보한 데이터를 바탕으로 종 다양성과 송장벌레 간의 연관성 분석을 본격적으로 진행할 것입니다.

현재 팬데믹 상황이 심각한만큼 확정적으로 말할 순 없지만, 코로나 상황 완화 시 시민과학자들과 함께 진행할 수 있도록 여러가지 참여 방법을 계획하였습니다.

구체적인 참여 계획으로는,

1. 시민과학자들의 참여를 유도하기 위한 오픈 채팅방 활성화 (실시간 소통 및 송장벌레 채집 및 사육정보 공유)
2. 탐사 키트 제공 및 인스타 라이브, 줌 미팅 등을 통한 교육 및 팀별 역할 (핏폴트랩, 방형구) 부여
3. 탐사 과정에서 어려움이 있는 시민과학자들을 위한 Q&A Day 운영
4. 탐사 기록을 많이 올린 팀을 선정하여 소정의 선물 제공 (5팀)
5. 코로나 방역 단계 완화 시 소규모 시민과학자 대상 현장 교육 및 채집 진행