En forskare vid International Rice Research Institute överför nya risprover inuti sin risgenbank på Filippinerna. Jens Aznar/AFP/Getty Images Det är ganska omöjligt att introducera idén om genbanker utan att ta upp den bibliska historien om Noah. Gamla testamentets figur fyllde två av varje djur på en enorm träbåt för att rida ut en katastrofal översvämning. Regnen kom, båten bar sin dyrbara last ovanför vågorna och allt annat drunknade i djupet. Efter att vattnet äntligen dragit sig tillbaka, djuren landade för att återbefolka en härjad, vattentät jord.
Oavsett om du tar den här historien som fakta eller myt, Noas åtagande delar många slående likheter med nuvarande ansträngningar att etablera genbanker . Det finns inga gigantiska träfartyg den här gången, och omfattningen går långt utöver avrundning av boskap och exotiska djur. Istället, forskare sysselsätter sig med att samla genetiska prover från tusentals växter och djur och förvara dem i frusna valv.
En organism gener är i huvudsak dess ritningar, noggrant detaljerade DNA -strängar i varje levande cell. Genom att korrekt frysa detta genetiska material, vi kan bevara ritningarna i framtiden.
Å ena sidan, dessa ansträngningar överensstämmer mycket med Noas. Det finns för närvarande mer än 900 hotade djurarter på planeten, enligt U.S. Fish and Wildlife Service. Istället för att vända ner mot en flod från Gud, de hotas till stor del av förhållanden som orsakats av århundraden av mänsklig expansion, exploatering och föroreningar. Om vi bevarar deras gener nu, forskare tror att vi kommer att kunna återinföra dem genom kloning senare. Likaså, många arter av grödor hotas också.
Men genbanker är mer än bara ett globalt system för säkerhetskopiering nästa gång mänskligheten av misstag raderar en viktig fil. Genom att samla in de genetiska masterplanerna för planetens växter och djur, vi är bättre på att studera den inre verksamheten i den naturliga världen.
I denna artikel, vi kommer att titta på nuvarande ansträngningar för att samla och lagra generna för jordens levande varelser, från matgrödor och utdöda vilda djur till DNA -profilerna för hela mänskliga populationer. Man kan säga att vi sparar för en regnig dag.
North Central Regional Plant Introduction Station i Iowa katalogiserar mer än 10, 000 sorter av majs. Aurora/Getty Images Om du stannar upp och tittar på civilisationen som omger dig, du kommer att upptäcka några riktigt fantastiska sevärdheter:flygplan och skyskrapor som rör vid molnen, elnät och vägsystem som korsar landet och osynliga kommunikationsnät som omsluter en stor del av planeten. Men alla våra största prestationer inom vetenskap, konst och filosofi går tillbaka till ett avgörande genombrott:inhemskt jordbruk. När tidiga människor äntligen började överge jakt- och samlingslivet för permanent boende och odling av grödor, de hade äntligen tid att ägna sig åt mycket av det vi har lärt känna som mänsklig kultur.
Medan tidiga människor var beroende av en mängd olika avlägsnade växt- och djurresurser, vi har sedan dess nått den punkt där massiva åkrar stöder en enda livsmedelsgröda som matar miljontals. Detta sätter vår matförsörjning i en mycket känslig situation. Vad händer om klimatförändringen introducerar nya skadedjur eller gör ett område ogästvänligt för en tidigare bomgröda? Vad händer om sjukdomar eller naturkatastrofer och konstgjorda katastrofer utplånar det? Genom att lagra generna bakom dessa grödor, vi ger oss en backup - pengar på banken, så att säga.
Men stora kontantgrödor är inte de enda artforskarna samlar i genbanker. Ta den vanliga potatisen till exempel. Det är inte det enda spudet i frysen - forskare lagrar tusentals knölar från olika delar av världen för att skydda pommes frites och framtidens Tater Tots. Om det uppstår en sjukdom som riktar sig till en viktig knölart, kanske en annan, mindre kända arter kommer att fungera som en lämplig ersättare eller innehålla viktig genetisk information för att konstruera en resistent art.
Självklart, växter fyller såväl våra apotek som våra tallrikar. Genbanker gör att vi kan förbereda oss för framtida okända genom att skydda växter som en dag kan spela en avgörande roll i utvecklingen av nya läkemedel. Detta är bara ytterligare en anledning att skydda inte bara växter vi använder, men också skydda globalt biologisk mångfald genom att bevara resten. Detta inkluderar mer än 500 växtarter från hela världen listade som hotade av U.S. Fish and Wildlife Service. Vem vet vilken konstig drog det finns just nu, oupptäckt i en hotad del av Amazonas regnskog?
Konceptet att lagra växtgener är inget nytt. Jordbrukare har lagrat undan frön för att säkerställa framtida skördar i tusentals år. I dag, fröbanker över hela världen arbetar med att krönika och lagra de genetiska ritningarna för grödor, särskilt de som är viktiga livsmedelsgrödor. Några av dessa är statligt ägda, andra drivs av privata och internationella organisationer. För en detaljerad titt på dessa operationer, läs hur fröbanker fungerar.
Botaniker kan bevara genetiskt material på två sätt. En metod innebär att man torkar och fryser fröna vid temperaturer mer eller mindre i nivå med en typisk vinter. Vissa frön kan överleva i detta tillstånd i årtionden, men så småningom kräver upptining och återväxt för att ge färska, vitala frön. Dock, om fröna är frysta vid lägre, kryonisk temperaturer, all molekylär rörelse stannar. Även om denna andra metod är mycket dyrare än normal frysning, det ökar hållbarheten för växtens genetiska material avsevärt.
För närvarande mer än 1, 400 genbanker världen över lagrar frön och genprover från hundratals olika växter [källa:Popular Science].
Men hur är det med planetens djurliv? På nästa sida, vi kommer att titta på några av våra ansträngningar för att skydda hotade djur och återuppliva utdöda.
En forskare lagrar kryandiskt pandasperma vid Chengdu Research Base of Giant Panda Breeding. Liu Jin/AFP/Getty Images Medan fröbanker vanligtvis prioriterar växtodlade grödor, forskare som vill lagra djurgener fokuserar i en annan riktning:arter på väg att utrotas. Om det låter som ett relativt litet företag, anser att U.S. Fish and Wildlife Service för närvarande listar mer än 900 arter som hotade. Om nuvarande trender fortsätter, forskare förutspår mer än 1, 000 arter av däggdjur kommer att utsättas för utrotning under de närmaste 30 åren [källa:The Frozen Ark Project].
Flera program arbetar för att bevara generna för hotade djur. Kinas forskningsbas för jättepandauppfödning i Chengdu håller ägg, spermier och andra vävnadsprover från pandor och andra infödda arter bevarade i kylförvaring. Storbritanniens Frozen Ark Project har tagit på sig uppdraget att skapa ett nätverk av liknande genbanker runt om i världen som ägnas åt hotade djur.
Forskare i Indien har tagit idén ett steg längre genom att arbeta för att så småningom återinföra den indiska geparden tillbaka till naturen, mer än ett halvt sekel efter att det förklarades utrotat. Medan forskarna saknar kryogen konserverad vävnad, de har kunnat samla hud- och benvävnader från museer och djurparker. De hoppas kunna fylla i de genetiska ämnena genom att studera generna för liknande gepardpopulationer i dagens Iran.
Dock, forskare har inte helt förbisett husdjur. Vissa genbanker har bestämt sig för att dokumentera och lagra DNA från stora djurraser. Storbritanniens departement för jordbruk och landsbygdsutveckling grundade ett spermaarkiv för att skydda de genetiska profilerna för baggar i Storbritannien och Nordirland.
För att bevara genetisk information för djur, forskare måste kryogeniskt frysa olika exemplar av spermier, ägg, hår, hud och blod från målarter för att ge den bästa chansen för framtida kloning. För att uppnå detta, forskare skulle använda en hona från en besläktad art som en surrogatmamma. De skulle ta ett av surrogatens ägg och smälta ihop det med en cell från djuret som ska klonas. Mamman skulle, i själva verket, föda en annan art - göra henne till en biologisk mamma, men inte en genetisk. För mer information om denna process, läs hur kloning fungerar.
Skulle denna process fungera? Forskare har redan bevisat att det kan. Den 8 januari, 2001, Amerikanska forskare tillkännagav ett barns födelse gaur , en stor hotad oxe infödd till Indien och Asien. Gaurens mor, dock, var en vanlig ko.
Den utbredda användningen av denna teknik för att återbefolka planeten med utdöda och hotade djur är fortfarande år borta. På kort sikt, sådana genbanker gör det möjligt för forskare att studera hotade arter och lära sig hur de bäst upprätthåller dem i framtiden.
Men hur är det med de arter som är ansvariga för så många av dessa nära utrotningar? Det borde inte vara någon överraskning att forskare också bevarar mänskliga genetiska material. Spermbanker där läkare fryser sperma för användning vid artificiell insemination är ett utmärkt exempel.
Andra genbanker, som Islands deCODE -projekt, lagra mänskligt genetiskt material för medicinsk forskning. Kina arbetar för närvarande med att samla in och lagra genetiska data från invånare i staden Taizhau. Forskarna har redan samlat prover från 10, 000 individer och hoppas kunna samla in totalt 5 miljoner [källa:BBC News].
Stadigt, människor laddar sina frysta bågar. Vi har gömt dem i Norges isiga berg, begravde dem i underjordiska valv - det talas till och med om att skicka genbanker till månen. Kommer vi en dag behöva dessa genetiska reservoarer för att återuppbygga en planet som förstörts av en naturkatastrof eller en konstgjord katastrof?
Förhoppningsvis, vi behöver aldrig ta reda på det. Utforska länkarna på nästa sida för att lära dig mer om de genetiska underverken bakom livet.
Källor
