基因银行如何工作

经过:罗伯特·兰姆(Robert Lamb)

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国际水稻研究所的研究人员将新的水稻标本转移到菲律宾的稻基因库中。
Jens Aznar/AFP/盖蒂图像

如果不提出诺亚的圣经故事,介绍基因银行的想法几乎是不可能的。旧约人物拥挤每只动物上的两只动物上了一艘巨大的木船,以骑出灾难性洪水。雨来了,这艘船将其珍贵的货物带到海浪上方,其他一切都淹没在深处。之后最终退缩了,这些动物下船以重新填充了一个被破坏的,水口的地球

无论您是将这个故事作为事实还是神话,诺亚的承诺与当前的努力分享了许多惊人的相似之处基因银行。这次没有巨大的木船,范围远远超出了围绕牲畜和外来动物的四舍五入。取而代之的是,研究人员忙于自己从数千种动植物中收集遗传样本,并将它们存放在冷冻的穹顶中。

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有机体的基因本质上是它的蓝图,精心详细的链脱氧核糖核酸在每个生活中细胞。通过正确冷冻这种遗传物质,我们可以保留以下年龄的蓝图。

一方面,这些努力与诺亚的努力非常吻合。根据美国鱼类和野生动物服务局的说法,该地球上目前有900多种濒临灭绝的动物。他们没有面对上帝的洪水,而是受到数百年来人类扩张,剥削和污染带来的条件的威胁。如果我们现在保留其基因,科学家认为我们将能够通过克隆来重新引入它们。同样,许多农作物也受到威胁。

但是,基因银行不仅仅是下次人类无意下删除重要文件的全球备份系统。通过为地球的动植物收集遗传主计划,我们可以更好地研究自然世界的内部运作。

在本文中,我们将研究当前收集和存储地球生物基因的努力,从食物作物和灭绝的野生动植物到整个人类的DNA剖面人群。您可以说我们为下雨天储蓄。

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保存植物基因

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爱荷华州北部中部地区植物介绍站有10,000多种玉米。
极光/盖蒂图像

如果您停下来看看周围的文明,您有可能发现一些真正令人惊奇的景象:飞机和摩天大楼触摸,电力网和道路系统纵横交错,将土地和无形的通信网络包裹着大部分地球。然而,我们在科学,艺术和哲学方面取得的所有最大成就都可以追溯到一个关键的突破:家庭农业。兴发登录m xf839 com当早期的人类终于开始放弃狩猎和聚集生活方式以进行永久性的生活和农作物,他们终于有时间致力于我们所知道的许多人类文化。兴发登录m xf839 com

虽然早期人类依靠各种清除的植物和动物资源,但自那以后,我们已经到达了大量田地支持饲养数百万人的单一食品作物的地步。这使我们食物在非常微妙的情况下供应。如果气候变化引入新的害虫或使以前的繁荣作物造成荒凉的区域会发生什么?如果疾病或天然和人为灾难消灭它怎么办?通过存储这些农作物背后的基因,我们为自己提供了备份 -在里面银行, 可以这么说。

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但是主要的经济作物并不是研究人员在基因银行收集的唯一物种。以普通的马铃薯为例。这并不是冰柜中唯一的空白 - 研究人员存储了来自世界各地的数千个块茎来保护未来的炸薯条和炸薯条。如果出现靶向主要食物块茎的疾病,则可能是另一种鲜为人知的物种,将作为合适的替代品,或包含基本的遗传信息来设计耐药物种。

当然,植物填满了我们的药房以及我们的晚餐盘。基因银行允许我们通过维护可能有一天在新药物的开发中起着至关重要的作用来为未来的未知数做准备。这只是维护我们使用的植物,而且保护全球的另一个原因生物多样性通过保留其余的。这包括来自世界各地的500多种植物,被美国鱼类和野生动物服务局濒临灭绝。谁知道现在在亚马逊雨林的濒危部分中未被发现的奇迹药物?

库存植物基因的概念并不是什么新鲜事物。农民已经储存种子,以确保未来的收获数千年。如今,世界各地的种子库致力于编年史并存储农作物的遗传蓝图,尤其是那些是重要的食物作物的遗传蓝图。其中一些是政府拥有的,另一些是由私人和国际组织运营的。有关这些操作的详细观察,请阅读种子银行如何工作

植物学家可以通过两种方式保存遗传物质。一种方法涉及在温度下或多或少地与典型冬天的同等水平干燥和冷冻种子。一些种子可以在这种状态下生存数十年,但最终需要解冻和再生长才能提供新鲜的,重要的种子。但是,如果种子在较低的地方冷冻,冷冻温度,所有分子运动都停止了。虽然第二种方法比普通冷冻贵得多,但它大大提高了植物遗传物质的保质期。

目前,全球有1,400多家基因银行存储了数百种不同植物的种子和基因样品[来源:流行科学]。

但是地球的动物生命呢?在下一页上,我们将研究我们为保护濒危动物并复活灭绝动物的一些努力。

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保存动物基因

一名研究人员的低温将熊猫精液存储在巨型熊猫育种的成都研究基础上。“width=
一名研究人员的低温将熊猫精液存储在巨型熊猫育种的成都研究基础上。
Liu Jin/AFP/盖蒂图像

尽管种子库通常优先考虑广泛生长的作物植物,希望储存动物基因的科学家集中在不同的方向上:濒临灭绝的物种。如果这听起来像是一项相对较小的事业,请考虑到美国鱼类和野生动物服务局目前将900多种列为濒危物种。如果目前的趋势继续下去,科学家预测,未来30年将面临1,000多种哺乳动物的灭绝[来源:冷冻方舟项目]。

几个程序正在努力保护濒危动物的基因。中国的成都研究基地的巨型熊猫育种基地可将鸡蛋,精子和其他组织样品从熊猫和其他原住民物种中保存在冷藏中。英国的冰冻方舟项目已承担了建立一个专门致力于濒危动物的类似基因银行网络的使命。

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印度的科学家将这个想法迈出了一步,它最终将印度猎豹重新引入了野外,这是在被宣布灭绝的半个多世纪之后。尽管研究人员缺乏保存低温的组织,但他们仍然能够从博物馆和动物园收集皮肤和骨组织。他们希望通过研究现代伊朗类似猎豹种群的基因来填补遗传空白。

但是,科学家并没有完全忽略家畜。一些基因银行已着手记录和存储脱氧核糖核酸来自主要的牲畜品种。英国农业和农村发展部建立了一个精液档案,以保护英国和北爱尔兰公羊的遗传概况。兴发登录m xf839 com

为了保护动物的遗传信息,科学家必须冷冻冻结靶物种的精子,鸡蛋,头发,皮肤和血液的各种标本,以提供未来克隆的最佳机会。为了实现这一目标,科学家将使用来自相关物种的女性作为代理母亲。他们会取一个代理人的鸡蛋,并将其与细胞从动物克隆的动物。实际上,母亲会生下另一个物种 - 使她成为生物母亲,但不是遗传性的母亲。有关此过程的更多信息,请阅读克隆如何工作

这个过程可以工作吗?科学家已经证明了它可以。2001年1月8日,美国科学家宣布了婴儿的诞生加尔,一种濒临灭绝的牛,印度和亚洲。然而,高尔的母亲是一头普通的母牛。

多年来,这种技术的广泛使用来用灭绝和濒临灭绝的动物重新填充地球。在短期内,此类基因库允许科学家研究濒危物种,并学习如何最好地维持它们。

但是,负责这么多几乎灭绝的物种呢?科学家也保留人类遗传材料也就不足为奇了。精子银行将医生冻结用于人工授精的精液是一个很好的例子。

其他基因库,例如冰岛的解码项目,存储人类遗传材料进行医学研究。中国目前正在努力收集和存储Taizhau市居民的遗传数据。研究人员已经收集了10,000个人的样本,并希望共收集500万[来源:英国广播公司的新闻]。

稳定地,人类正在加载他们的冷冻基因。我们将它们隐藏在挪威的冰冷山上,将它们埋在地下拱顶上 - 甚至有人说将基因银行送到月亮。我们有一天是否需要这些遗传水库来重建自然或人为灾难的浪费的行星?

希望我们永远不必找出答案。探索下一页上的链接,以了解有关生活背后的遗传奇迹的更多信息。

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来源

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