Od prawie dekady badacze z Svalbard Seed Bank w Norwegii zbierają i przechowują próbki nasion z całego świata, starannie przechowując je w sklepieniu wykutym 400 stóp w zboczu góry w kole podbiegunowym. Pewnego dnia w październiku 2015 roku wydarzyło się coś bezprecedensowego: naukowcy zaczęli wyciągać nasiona, tocząc 138 czarnych skrzynek zawierających 38 000 nasion ze stalowego i betonowego sklepienia, przez drzwi i z powrotem w świat.
powiązana zawartość
- Dlaczego naukowcy zbierają nasiona z przydrożnych słoneczników
Bank nasion Svalbard jest prawdopodobnie najsłynniejszym przykładem banku nasion lub banku genów - miejsca mającego na celu zachowanie różnorodności biologicznej, aby w przypadku katastrofy, takiej jak susza, choroba lub wojna, kluczowe gatunki roślin mogły zostać ponownie zasiedlone. Podczas pierwszego wycofania Svalbardu katastrofa została spowodowana przez człowieka - nasiona zostały wysłane do Svalbardu, zanim rebelianci przejęli kolejny bank nasion w Aleppo podczas wojny domowej w Syrii. Nasiona usunięte z Svalbardu - mieszanka zbóż, pszenicy, jęczmienia, fasoli fava, soczewicy i ciecierzycy - zostały wysłane około 3000 mil do Libanu i Maroka, gdzie naukowcy będą kontynuować badania rozpoczęte w Aleppo. Naukowcy mają nadzieję, że ich projekty pomogą opracować nowe, twardsze odmiany tych upraw, które ostatecznie mogą wytrzymać zmiany klimatu lub choroby.
Naukowcy pracujący nad tymi nasionami, zarówno w Aleppo, jak i na całym świecie, mieli szczęście. Byli w stanie zapewnić, że duplikaty ich nasion istniały gdzieś indziej niż ich bank genów, i byli w stanie szybko i skutecznie zidentyfikować nasiona, których potrzebowali, gdy musieli wycofać się. W przypadku setek banków genów na całym świecie - zwłaszcza tych działających na szczeblu regionalnym lub krajowym - nie mogło tak być.
Banki genów są często uważane za ostatnią linię obrony różnorodności biologicznej - zapewnienie, że nawet w najgorszym przypadku istnieją kopie zapasowe, które zapewniają, że świat nadal może uzyskać dostęp do kluczowych upraw, takich jak kukurydza lub ważne zapasy materiału genetycznego, jak odmiana pszenicy, która rośnie szczególnie dobrze w suchym klimacie. Jednak w rzeczywistości banki genów borykają się z wieloma problemami, od brakujących kluczowych elementów różnorodności biologicznej do braku komunikacji między bankami genów po niepewne finansowanie.
W ochronie istnieją dwie podstawowe metody ochrony konkretnej rośliny, zwierzęcia lub informacji genetycznej: ochrona in situ, w której próbka jest przechowywana w jej ekosystemie (naturalnie lub wytworzonym przez człowieka) oraz ochrona ex situ, gdzie próbka zostaje zachowana poza ekosystemem. Banki nasion lub banki genów są jedną z podstawowych metod ochrony ex situ - miejsce, w którym nasiona, sadzonki lub ważny materiał genetyczny z upraw, zarówno udomowionych, jak i dzikich, są przechowywane, katalogowane i konserwowane do przyszłych badań.
Fasola w banku genów CIAT w Kolumbii. (Neil Palmer, CIAT (BY CC-SA)) Banki genów są stosunkowo nową koncepcją związaną z bardzo starym pomysłem: zbieraniem interesujących roślin w określonej przestrzeni w interesie badań naukowych. Ich korzenie sięgają do ogrodów botanicznych, które pierwotnie służyły jako repozytoria do badań naukowych roślin leczniczych już w XVI wieku. Później, gdy europejski imperializm rozprzestrzenił się na całym świecie, naukowcy i kolekcjonerzy sprowadzali rośliny z egzotycznych miejsc do ogrodów, takich jak Królewski Ogród Botaniczny, Kew, w Anglii. Oprócz wykorzystania w nauce rośliny te służyły jako podstawa rozkwitającego handlu uprawami takimi jak kawa, kakao i olej palmowy.
Ponieważ europejscy kolekcjonerzy coraz częściej zapełniali ogrody botaniczne uprawami z odległych miejsc, naukowe podstawy ogrodów stały się mniej priorytetowe. Zamiast tego hodowcy zaczęli tworzyć kolekcje materiału genetycznego roślin, do których można uzyskać dostęp, aby pomóc wprowadzić cenne cechy ras roślin. Następnie w latach 60. i 70. zrodził się pomysł zbierania tej różnorodności genetycznej w zorganizowany i systematyczny sposób - w bankach genów.
Obecnie istnieje około 1750 banków genów na całym świecie, zachowując ponad 7 milionów próbek nasion, sadzonek lub materiału genetycznego. Istnieją ogromne międzynarodowe banki genów, takie jak Svalbard, zarządzany przez Crop Trust, z pomocą rządu Norwegii i regionalnej organizacji NordGen. Istnieją też regionalne banki genów, które działają z niewielkimi budżetami na odległych obszarach. Oba są kluczowe dla zachowania różnorodności biologicznej, jednak w przypadku mniejszych banków genów trudności związane z pozyskiwaniem, przechowywaniem i rozpowszechnianiem materiału genetycznego mogą być trudne do przezwyciężenia. Międzynarodowe banki genów, takie jak Svalbard, często korzystają z pomocy organizacji takich jak Crop Trust i wyposażenia, które pomagają im utrzymać względnie stały personel długoterminowych badaczy i funduszy - luksusów, których czasami krajowe i regionalne banki genów mogą nie mieć.
„Banki genów są konstruktem antropogenicznym”, mówi Christina Walters, lider badań nad plazmą zarodkową roślin w Narodowym Centrum Ochrony Zasobów Genetycznych USDA z Fort Collins w Kolorado. „Są tak dobre, jak infrastruktura, którą zapewniamy ludziom, a także wyobraźnia, którą my, ludzie, stosujemy do nich. Banki genów nie tworzą różnorodności biologicznej bardziej niż biblioteki tworzą literaturę. ”
Jednym z głównych elementów różnorodności biologicznej, którego często brakuje banki genów, są dzikie rośliny uprawne - niezmienione, ale spokrewnione odmiany podstawowych upraw spożywczych, takich jak kukurydza i pszenica. Ostatnie badania przeprowadzone przez Crop Trust objęły 1076 dzikich krewnych związanych z 81 gatunkami jednych z najważniejszych podstawowych upraw na świecie. Naukowcy odkryli, że 70 procent tych dzikich krewnych jest niewystarczająco reprezentowanych w światowych bankach genów. Być może bardziej niepokojące, odkryli, że 29 procent tych dzikich krewnych upraw - około 313 gatunków - w ogóle nie jest reprezentowanych w bankach genów.
Jest to problem, przede wszystkim dlatego, że dzikie rośliny uprawne często ewoluowały, by rosnąć w niezbyt idealnych warunkach, rozwijając się w miejscach o stosunkowo niskiej wilgotności lub wyjątkowo dużej wysokości. Ponieważ zmiany klimatu zmieniają wzorce opadów i globalną temperaturę, trudno jest powiedzieć, jakie cechy staną się najważniejsze dla upraw, dlatego też zachowanie cech - nawet tych, które wcześniej nie dawały wiele nadziei na komercyjny rozwój - jest kluczowe.
„Pomyśl o rasie ludzkiej: 20 lat temu nic nie wiedzieliśmy o Eboli i nie mieliśmy pojęcia, że będziemy potrzebować szczepionki przeciw Eboli”, mówi Charlotte Lusty, koordynator programów banku genów dla Crop Trust. „To samo dotyczy rośliny na polu. Jeśli uprawiasz kukurydzę lub pszenicę na polu, nie masz pojęcia, czego będziesz potrzebować ani jakiej choroby, a szczepionka będzie pochodzić z banku genów. ”
Skarbiec Svalbard jest wypełniony ponad milionem różnych nasion, ale przechowywanie ich w chłodni jest tylko częścią tego, co robi skarbiec. (Dag Endresen [CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], za pośrednictwem Wikimedia Commons Oprócz brakujących kluczowych elementów różnorodności genetycznej bankom genów, szczególnie na poziomie krajowym i regionalnym, często brakuje tego rodzaju spójnego finansowania niezbędnego do zapewnienia, że projekty mogą realizować swoje długoterminowe misje. Bank genów to coś więcej niż gromadzenie roślinnego materiału genetycznego do przechowywania - duża część codziennej pracy banków genów obejmująca przygotowywanie i wysyłanie próbek do badaczy i hodowców na całym świecie. Dyrektorzy banków genów często lubią pochwalać się chłodniami, w których przechowywany jest materiał genetyczny - ale obszary te są często dość mało wymagające i tanie w porównaniu z wyzwaniem polegającym na utrzymaniu kolekcji.
„To nie jest wielka inwestycja” - mówi Lusty o zbieraniu i przechowywaniu nasion. „Trudność polega na ich monitorowaniu, upewnieniu się, że pozostają one opłacalne i dystrybucji tych nasion”.
Weźmy na przykład kraj taki jak Wenezuela, który znajduje się w środku kryzysu gospodarczego, który przejawił się, przynajmniej częściowo, ciągłymi zaciemnieniami w całym kraju. Kiedy występują takie przerwy, krajowe banki genów - których jest kilka - nie mają elektryczności niezbędnej do zapewnienia, że nasiona pozostają w optymalnej temperaturze do zachowania. W ciągu kilku dni trwałego zaciemnienia zbiory te mogą zostać całkowicie utracone dla świata.
„Jeśli chodzi o krajowe banki genów, jesteśmy w bardzo trudnej sytuacji. To bardzo rząd musi docenić znaczenie i wartość tych kolekcji ”, mówi Lusty.
Wyzwania związane z regionalnymi i krajowymi bankami genów są w dużej mierze powodem, dla którego organizacje takie jak Crop Trust i CGIAR, globalne konsorcjum badań rolniczych, które zarządza 11 bankami genów na całym świecie, tak bardzo dbają o to, aby żaden bank genów nie był wyspa sama w sobie. Crop Trust od lat prowadzi kampanię, aby pozyskać środki, które mogą pomóc bankom genów w zapewnieniu spójnego finansowania niezbędnego do długoterminowych inwestycji w badania i personel. Według Lusty, wyposażenie jest obecnie wystarczająco duże, aby każdego roku udostępnić bankom genów od 5 do 6 milionów dolarów - co, biorąc pod uwagę, że średni bank genów potrzebuje około 1 miliona dolarów rocznie, jest wystarczający.
„Niestety, rządy generalnie nie stawiają za tymi bankami genów zasobów, których potrzebują, aby pozwolić im pracować na tym poziomie, dlatego tak ważne jest, aby coś takiego jak Crop Trust przynajmniej wspierało te międzynarodowe banki genów - mówi Lusty.
W idealnym systemie międzynarodowe, krajowe i regionalne banki genów działałyby w tandemie, pracując nad zachowaniem jak największej różnorodności genetycznej przy jak najmniejszym duplikowaniu. Oznacza to, że regionalne banki genów w dużej mierze skoncentrują się na gromadzeniu gatunków rodzimych na tym konkretnym obszarze, przy czym większe międzynarodowe banki genów służą jako rezerwy dla tych zbiorów.
A system tak działa, przynajmniej przez pewien czas. Jednak, aby pomóc bankom genów na świecie działać jeszcze wydajniej, eksperci tacy jak Lusty twierdzą, że dla banków genów na każdym poziomie coraz ważniejsze jest posiadanie jasnego sposobu komunikowania się między sobą o tym, co mają i czego potrzebują. Aby upewnić się, że istnieje tego rodzaju szlak komunikacyjny, Crop Trust pomógł w stworzeniu narzędzia internetowego znanego jako Genesys w 2008 roku, które działa jako rodzaj otwartego katalogu dla uczestniczących banków genów. Ale Genesys pozostaje niekompletny, a brakujące zbiory, które pracownicy Crop Trust starają się włączyć do bazy danych. W kwietniu brazylijska krajowa organizacja badawcza w dziedzinie rolnictwa, EMBRAPA, ogłosiła, że doda swoje zbiory do Genesys, co było znaczącą wygraną w dalszym rozwoju bazy danych Crop Trust.
Ostatecznie obraz banku genów jako „sklepienia zagłady” może być największym wyzwaniem do pokonania. Myśląc o bankach genów jako statycznych, apokaliptycznych programach ostatniej szansy, badacze tacy jak Walters martwią się, że codzienna rola banków genów w zapewnianiu bezpieczeństwa żywnościowego ostatecznie została utracona przez społeczeństwo.
„Ludzie tak naprawdę nie uważają banków genów za aktywnie wykorzystywane - jak bibliotekę” - mówi. „[USA] National Plant Germplasm System dystrybuuje 250 000 elementów rocznie. Ludzie myślą o bankach genów jak o magazynie, jakby to było tylko ćwiczenie z umieszczania nasion w workach i wkładania worków do zamrażarki. Ale użyteczność i dostępność zasobów genetycznych w banku genów to wielka historia. ”
