保护技术:科学能够拯救濒危物种吗?

根据国际自然保护联盟(IUCN) 67222种动物,其中5674是哺乳动物,濒危物种的红色名单上——鱼和鸟是最严重的打击。其中,1337(109哺乳动物)已经灭绝,可能已经灭绝或在野外灭绝,和13267(1204哺乳动物)极度濒危,濒危或脆弱。

哺乳动物是强调,因为它包含了许多世界上最标志性的物种如北极熊,老虎,蓝鲸,雪豹和犀牛,但鸟类学家可能认为不同的鹰,鱼鹰,当然,渡渡鸟也同样有魅力。

也许最重要的问题是为什么灭绝的植物、昆虫和动物真的很重要。当然我们都知道渡渡鸟的消失,如果我们一次又一次我们会尽力确保其生存,但即使我们现在拥有的知识没有帮助北部白犀牛,今年最后一个男性的死亡。还有物种如澳大利亚的荆棘礁mosaic-tailed老鼠;谁注意到当两年前灭绝?它它留下的生态系统做出任何实质性的区别吗?

“一旦你开始消除大型食肉动物的食物链,然后你开始不稳定的生态系统,这可能会导致一个巨大的生态系统崩溃,”大卫·Williams-Mitchell说EAZA通信主管——欧洲动物园和水族馆协会。这是一个情况下,然后,所有的植物和动物,或大或小,自己的角色扮演。

“底线是,几乎所有生活在地球上,除了深海热液喷口,取决于植物,”他Keith马槽年种子银行的经理合作,Kew-led项目保护来自世界各地的植物物种。“我们有义务照顾植物,地球上的生物,依靠他们,这样他们也可以生存,但这些植物也有巨大的潜在用途的人。”

可以说,我们现在经历的第六次大灭绝事件影响地球。意味着大量的物种灭绝事件在短时间内消灭了地质时间。估计有多少物种变化的——通常被认为是两年至五百万年,但估计3000万,所以准确地确定当我们到达阈值几乎是不可能的。然而,与67000个物种受威胁物种红色名录中显然有问题列表提供了一个焦点。

Williams-Mitchell补充说:“鉴于我们在保护危机,我们必须使用可用的工具对我们来说,最好的方法不是通过情感。真的是通过科学实践。

“当然也有一种情感元素。我们需要教育人们不会改变他们的手机每隔三个月,不仅把塑料在海洋里,所有这类的东西。这是动物园的教育方面,他们可以帮助。但是真的硬科学,脚踏实地的保护工作的完成,如果该技术存在,那么我们就会不会蠢到不使用它们。”

可以做什么呢?没有银弹——有太多的原因从气候变化到栖息地的破坏和偷猎杀虫剂。最近的E&T本文由海伦娜Pozniak在这个问题(保护物种的偷猎:科技战斗我们不能输”)技术是如何被部署打击偷猎者,但截然不同的技术和项目出现,可能是一条生命线。

我们必须先作用于人类的行为改变,以及坚实的保护工作,为了拯救物种和栖息地。

时间以满足世界上最稀有的猫——远东豹。Hogar是一种大型猫科动物保护区在肯特郡的居民,其中一个只有200黑龙江豹子分布在世界各地的动物园。在野外只有约80,在俄罗斯所有生存在一个专门的保护区。听起来不稳定,,但十年前只有30岁,所以项目实施工作,尽管速度缓慢。

阿尔塔(黑龙江豹子和老虎联盟)成立保护两个物种的保护区。阿穆尔虎,又称西伯利亚虎,现在有一个野生近600人口,但没有在西伯利亚。设置反偷猎行动从阿尔塔包括团队、补偿方案的农民失去牲畜,forest-fire-fighting措施和监测人群。

Hogar出生在囚禁在捷克共和国在2007年和2012年生两个宝宝的大型猫科动物避难所。现在加入了其他动物园繁殖项目。事实上所有的动物EAZA燃灯的一部分(EAZA让其它项目)都属于项目,它们不能买卖。大约有400个这样的项目,每个关注一个单独的物种。

“这些育种计划做什么,”Williams-Mitchell解释说,“大量的人口和人口的遗传分析,我们已经和人口的超出了我们的网络。然后我们试着动物之间找到最佳匹配,以便我们能继续保持高水平的遗传多样性和人口的多样性。

“如果你是一个动物园,你收到推荐繁殖,那么你没有太多的选择。”

EAZA约有300动物园和水族馆的成员,与世界各地的类似的组织工作。所有子公司注入数据库称为“动物信息管理系统,简称公认,它是由一个叫做物种360的非营利组织。信息包括血统证书数据,医疗数据,给数据,精子数量,月经周期,动物学家的所有信息,人口生物学家,遗传学家和其他人可以用来做研究或为育种提出建议。

而数据库是一个伟大的使用,有一些严重的科学内容。它已经超出了把两种动物在一起同时活泼的感觉。他们必须正确的动物和它们的交配必须旨在产生正确的后代。不只是一个数字游戏,尽管目标从项目到项目。

格雷厄姆-埃瑟林顿博士是高级计算生物学家迪帕尔马集团在诺维奇厄理工学院,他的工作包括遗传学研究。他说:“我们使用DNA测序的基因组序列的多个个体从一个濒临灭绝的物种在那些人口有多少变化。它给了我们一个想法的近亲繁殖种群中如果有任何特定的基因家族,如免疫基因或开发基因,尤其受到人口下降的影响。”

换句话说,如果一个物种的适应和生存需要一定程度的多样性。当一个物种的数量很低然后是增加危险这种多样性可能会丢失。厄基因组学研究所的管道,占用的故事:“卡里姆Gharbi博士育种是重要,但繁殖基因聪明的方式。是误导有时试图繁殖物种濒危的加速膨胀,但导致生成生物不是很多样化。所以当我们繁殖保护物种是很重要的,这样做是一种遗传多样性的保持最大化。

“如果它变得那么non-diverse基因,环境的任何改变,可能消灭他们,因为没有个人的人口变化的适应能力。”

基因指导选育是一回事。更有争议的是基因改造。Gharbi博士继续:“CRISPR技术是人们很兴奋,可能针对特定基因组的遗传缺陷,试图消除疾病等位基因(基因变异)。这不是转基因,转基因生物,我们知道在过去的几十年里,你介绍一个外国的DNA来自不同物种到另一个物种。这种技术是不同的,它的代理直接在一个特定的物种的基因组,一个特定的个体,和编辑它。”

等工具的潜在可能实际物种灭绝,动物还活着但似乎没有机会成功的复出,仍可能有未来。

Williams-Mitchell遗传可能性的编辑说:“我不认为它会发生的北部白犀牛,虽然我可能是错的。但是在将来,如果我们得到这样的一个瓶颈,可以用人工受精的基因与动物相似的亚种之类的。有许多种技术出现,可能是有用的。”

当这些技术存在这将是必要的原始物种的DNA。冷冻柜是一个打算实现的项目。这个项目实际上是受生物防治项目出错了(见丽贝卡·诺思菲尔德的文章“十大入侵物种”这个问题),导致灭绝的本地Partula在法属波利尼西亚蜗牛。拯救物种最后一刻的努力,组织样本和冷冻保存DNA。这使物种形成的持续研究和一个国际圈养繁殖计划建立在伦敦动物学会(内),最终目的是把小蜗牛土地自然栖息地。

项目开发并不是慢条斯理地——现在有48000 5000种样本在冻柜财团。有27个财团合作伙伴位于五大洲包括动物园、大学和博物馆。

“理论上,我们想要有一个代表所有的濒危物种在我们联盟集合,“Mafalda科斯塔说,冷冻柜项目研究助理,卡迪夫大学”,但这本身是一个雄心勃勃的目标实现。首先,濒危物种的名单是不断变化的,其次潜在危害许多物种已经灭绝而不被发现。”

不同类型的样品是有用的在不同的上下文中。保护(人口)遗传学或谱系研究可能只需要访问组织/ DNA或非侵入性的样本;比较基因组学研究需要高质量的组织/ DNA样本,而濒危物种的繁殖计划将依赖于低温贮藏配子(生殖细胞)的使用,尤其是在个人不再能够繁殖没有辅助生殖技术或死亡。样品包括弯角剑羚举行,这是现在在野外灭绝,Hogar的黑龙江豹的亲戚。

知道如何存储的样品是很困难的在未来技术最好使用这些样品还不知道。

“我们的主要研究重点是了解最好的方法收集、运输、存储和管理不同类型的各种各样的动物物种的生物样本,”科斯塔说。虽然承认在许多领域的生物组织样本的适当的保护是至关重要的隔离高质量的DNA,这是一个令人惊讶的缺乏全面、系统的研究测试可用方法为特定的组织存储的野生动物物种和继续重用冷冻样品如何影响DNA的稳定性。

哥继续说:“为了解决其中的一些问题,我们正在运行的一系列DNA降解实验。我们是专门测试温度和湿度和增加冻融循环影响DNA的质量。”

低温下是最好的,一般的思维,液氮(-196°C)被认为是黄金标准样本保存。虽然昂贵,但它是用于长期存储的DNA, RNA,蛋白质样品,和生殖细胞。这降低了损坏的可能性从冰晶体形成和几乎所有的生物和化学过程是停止在这个温度。

在大学实验室,DNA是最常见的储存在4°C, -20°C或-80°C,干燥或缓冲液或乙醇,这避免了化学和酶促降解。科斯塔说:“乙醇是易于使用,但它是比较昂贵,易燃,迅速蒸发。

“没有许多长期研究观察DNA降解不同温度下随着时间的推移,但承认样品保持在-80°C纯乙醇仍然适合使用多年,虽然样品保存在液氮可用几十年了。最终,样本的最终用途决定样本仍然是有价值的。”

多样性意味着所有物种的保护的植物群和动物群,所以存储的挑战和收集动物组织是由Keith经理和他的团队在共享年种子银行(MSB) Wakehurst在苏塞克斯。

经理说:“当你干种子,清洁,密封储存它在-20°C,理论上大部分种子存活数百或数千年。有些物种内有点短寿,我们也放入液氮——低温。大约10%的种子是一式三份液态氮。”

种子是一式三份的,因为MSB与合作伙伴一起工作,所以所有单个集合存储在两个地方,以确保保护。因此,低温形成第三个选项。总共MSB种子来自189个国家,超过80000种子集合和34000种。

“当你进入主干燥房间楼下冷室复杂,是干燥的室内,你实际上进入地球上最具生物多样性的地方,可能是宇宙,”经理说。“这是一个非常特别的地方,它有非常高的安全结果,部分原因是集合是无价的,他们的生活和他们有很长一段时间。”

库,这是在地下,旨在500年无论在地面上发生的事情。

集合作为种子不是标准上有着巨大差异,也来自环境。种子可以小至100µm兰花和手掌一样大的拳头,但1-2mm是典型的野生植物。收集、清洗、干燥和储存都是技术学科本身和MSB创建全球标准和协议中起到了重要作用。

湿度储存种子成功的关键因素之一。经理认为:“平衡相对湿度(二)测量是我们带到全球表,几乎是千禧年种子的种子银行。我们要环保——冷房间可能是一些最低的房间,你会发现:每一个150立方米冷房间达到-20°C实际上是消耗1千瓦的电力,这是低得离谱。”

在MSB也有广泛的研究设施,甚至生活区来访的科学家,作为调查物种,如何存储,发芽和传播,是一个很大的目标的一部分。

最近宣布项目旨在保护英格兰的最后一人口IUCN Red-listed黄睡莲pumila——至少睡莲,给它可以找到普通的名字——Colemere,萨罗普羊,MSB参与研究背后的遗传学和传播。有更全面的理解,都是至关重要的,如果是在英格兰不仅为了生存,也是苏格兰和其他国家,这种罕见的莉莉目前为生存挣扎。

大多数人把科学和保护利益不相信一个解决方案在于实验室。Williams-Mitchell总结了信心:“我们必须先作用于人类的行为改变,以及坚实的保护工作,为了拯救物种和栖息地。我们不能指望天气的工程,例如,要将拯救我们于气候变化的东西。它太容易了,它并没有真正解决的主要问题,即我们生活不可持续。

“如果我们有技术继续允许我们继续生活不可持续,这没有任何帮助。”