Sådan fungerer genbanker

Det er stort set umuligt at introducere ideen om genbanker uden at bringe den bibelske historie om Noah op. Figuren i Det Gamle Testamente trængte to af hvert dyr på en enorm træbåd for at ride en katastrofal oversvømmelse. Regnen kom, båden bar sin dyrebare last over bølgerne og alt andet druknede i dybet. Efter at vandene endelig trak sig tilbage, dyrene gik i land for at genbefolke en hærget, vandfyldt jord.

Uanset om du tager denne historie som fakta eller myte, Noas tilsagn deler mange markante ligheder med de nuværende bestræbelser på at etablere genbanker . Der er ingen kæmpe træskibe denne gang, og omfanget rækker langt ud over at afrunde husdyr og eksotiske dyr. I stedet, forskere har travlt med at samle genetiske prøver fra tusinder af planter og dyr og gemme dem i frosne hvælvinger.

En organisme gener er hovedsageligt dens tegninger, omhyggeligt detaljerede DNA -strenge i hver levende celle. Ved korrekt frysning af dette genetiske materiale, vi kan bevare tegningerne i de kommende år.

På den ene side, disse bestræbelser stemmer meget overens med Noas. Der er i øjeblikket mere end 900 truede dyrearter på planeten, ifølge U.S. Fish and Wildlife Service. I stedet for at vende ned mod en flod fra Gud, de er stort set truet af forhold, der er forårsaget af århundreders menneskelig ekspansion, udnyttelse og forurening. Hvis vi bevarer deres gener nu, forskere tror, ​​at vi vil være i stand til at genindføre dem gennem kloning senere. Ligeledes, mange arter af afgrøder er også truet.

Men genbanker er mere end bare et globalt backup -system til næste gang, at menneskeheden ved et uheld sletter en vigtig fil. Ved at indsamle de genetiske masterplaner for planetens planter og dyr, vi er bedre i stand til at studere den indre virke i den naturlige verden.

I denne artikel, vi vil se på den nuværende indsats for at indsamle og gemme generne på Jordens levende væsener, fra madafgrøder og uddøde dyreliv til DNA -profiler for hele menneskelige populationer. Man kan sige, at vi sparer op til en regnvejrsdag.

Redning af plantegener

Hvis du stopper op og ser på civilisationen omkring dig, du kan få øje på nogle virkelig fantastiske seværdigheder:fly og skyskrabere, der rører skyerne, elnet og vejsystemer, der krydser landet og usynlige kommunikationsnetværk, der indpakker meget af planeten. Alligevel alle vores største resultater inden for videnskab, kunst og filosofi går tilbage til et afgørende gennembrud:hjemligt landbrug. Da tidlige mennesker endelig begyndte at opgive jagt- og indsamlingslivsstilen til permanent ophold og dyrkning af afgrøder, de havde endelig tid til at afsætte meget af det, vi har lært at kende som menneskelig kultur.

Mens tidlige mennesker var afhængige af en række forskellige plante- og dyreressourcer, vi har siden nået det punkt, hvor massive marker understøtter en enkelt fødeafgrøde, der fodrer millioner. Dette sætter vores fødevareforsyning i en meget sart situation. Hvad sker der, hvis klimaforandringer introducerer nye skadedyr eller gør et område ugæstfrit for en tidligere boomafgrøde? Hvad hvis sygdom eller naturkatastrofer og menneskeskabte katastrofer udsletter det? Ved at lagre generne bag disse afgrøder, vi giver os selv en backup - penge i banken, så at sige.

Men store kontantafgrøder er ikke den eneste art, forskere indsamler i genbanker. Tag den almindelige kartoffel for eksempel. Det er ikke det eneste spud i fryseren - forskere opbevarer tusindvis af knolde fra forskellige dele af verden for at beskytte pommes frites og fremtidens Tater Tots. Hvis der opstår en sygdom, der er målrettet mod en stor fødeknold, måske en anden, mindre kendte arter vil tjene som en passende erstatning eller indeholde essentielle genetiske oplysninger til konstruktion af en resistent art.

Selvfølgelig, planter fylder vores apoteker samt vores middagsfade. Genbanker giver os mulighed for at forberede fremtidige ubekendte ved at beskytte anlæg, der en dag kan spille en afgørende rolle i udviklingen af ​​nye lægemidler. Dette er endnu en grund til at beskytte ikke kun planter, vi bruger, men også beskytte det globale biodiversitet ved at bevare resten. Dette omfatter mere end 500 plantearter fra hele verden, der er angivet som truede af U.S. Fish and Wildlife Service. Hvem ved, hvilket stof der findes lige nu, uopdaget i en truet del af Amazonas regnskov?

Begrebet lagring af plantegener er ikke noget nyt. Landmænd har lagret frø væk for at sikre fremtidige høst i tusinder af år. I dag, frøbanker over hele verden arbejder med at krønike og gemme de genetiske tegninger til afgrøder, især dem, der er vitale fødeafgrøder. Nogle af disse er statsejede, andre drives af private og internationale organisationer. For et detaljeret kig på disse operationer, læs hvordan frøbanker fungerer.

Botanikere kan bevare genetisk materiale på to måder. En metode indebærer tørring og frysning af frøene ved temperaturer mere eller mindre på niveau med en typisk vinter. Nogle frø kan overleve i denne tilstand i årtier, men i sidste ende kræver optøning og genvækst for at give frisk, vitale frø. Imidlertid, hvis frøene er frosset ved lavere, kryonisk temperaturer, al molekylær bevægelse standser. Selvom denne anden metode er langt dyrere end normal frysning, det øger holdbarheden for en plantes genetiske materiale betydeligt.

I øjeblikket mere end 1, 400 genbanker verden over gemmer frø og genprøver fra hundredvis af forskellige planter [kilde:Popular Science].

Men hvad med planetens dyreliv? På den næste side, vi ser på nogle af vores bestræbelser på at beskytte truede dyr og genoplive uddøde dyr.

Redning af dyregener

Mens frøbanker typisk prioriterer storvoksede afgrødeplanter, forskere, der ønsker at lagre dyregener, fokuserer i en anden retning:arter på randen af ​​udryddelse. Hvis dette lyder som en relativt lille virksomhed, mener, at U.S. Fish and Wildlife Service i øjeblikket lister mere end 900 arter som truede. Hvis de nuværende tendenser fortsætter, forskere forudsiger mere end 1, 000 arter af pattedyr vil blive udryddet i de næste 30 år [kilde:The Frozen Ark Project].

Flere programmer arbejder på at bevare generne for truede dyr. Kinas Chengdu Research Base for Giant Panda Breeding holder æg, sædceller og andre vævsprøver fra pandaer og andre indfødte arter bevaret i kølerum. Det Forenede Kongeriges Frozen Ark Project har påtaget sig opgaven at oprette et netværk af lignende genbanker rundt om i verden dedikeret til truede dyr.

Forskere i Indien har taget ideen et skridt længere ved at arbejde på til sidst at genindføre den indiske gepard tilbage i naturen, mere end et halvt århundrede efter at det blev erklæret uddød. Mens forskerne mangler kryogent konserveret væv, de har været i stand til at indsamle hud- og knoglevæv fra museer og zoologiske haver. De håber at udfylde de genetiske emner ved at studere generne for lignende geparder i det moderne Iran.

Imidlertid, forskere har ikke helt overset husdyr. Nogle genbanker har sat sig for at dokumentere og gemme DNA fra store husdyrracer. Det Forenede Kongeriges Department of Agriculture and Rural Development grundlagde et sædarkiv for at beskytte de genetiske profiler af væddere i Storbritannien og Nordirland.

For at bevare genetisk information til dyr, forskere skal kryogen fryse forskellige eksemplarer af sædceller, æg, hår, hud og blod fra målarter for at give den bedste chance for fremtidig kloning. For at opnå dette, forskere ville bruge en hun fra en beslægtet art som en surrogatmor. De ville tage et af surrogatens æg og smelte det sammen med en celle fra dyret, der skulle klones. Moderen ville, træde i kræft, føde en anden art - hvilket gør hende til en biologisk mor, men ikke en genetisk. For mere information om denne proces, læs hvordan kloning fungerer.

Ville denne proces fungere? Forskere har allerede bevist, at det kan. Den 8. januar, 2001, Amerikanske forskere annoncerede fødslen af ​​en baby gaur , en stor truet okse hjemmehørende i Indien og Asien. Gaurens mor, imidlertid, var en almindelig ko.

Den udbredte brug af denne teknik til at genbefolke planeten med uddøde og truede dyr er stadig år væk. På kort sigt, sådanne genbanker giver forskere mulighed for at studere truede arter og lære, hvordan de bedst opretholdes i fremtiden.

Men hvad med den art, der er ansvarlig for så mange af disse nærudryddelser? Det burde ikke være nogen overraskelse, at forskere også bevarer menneskelige genetiske materialer. Spermbanker, hvor læger fryser sæd til brug ved kunstig befrugtning, er et godt eksempel.

Andre genbanker, såsom Islands deCODE -projekt, opbevare humant genetisk materiale til medicinsk forskning. Kina arbejder i øjeblikket på at indsamle og gemme de genetiske data fra beboere i byen Taizhau. Forskerne har allerede samlet prøver fra 10, 000 individer og håber at kunne indsamle i alt 5 millioner [kilde:BBC News].

Støt, mennesker læsser deres frosne buer. Vi har skjult dem i Norges iskolde bjerge, begravet dem i underjordiske hvælvinger - der er endda tale om at sende genbanker til månen. Vil vi en dag få brug for disse genetiske reservoirer til at genopbygge en planet, der blev ødelagt af naturkatastrofer eller menneskeskabt katastrofe?

Forhåbentlig, det skal vi aldrig finde ud af. Udforsk linkene på den næste side for at lære mere om de genetiske vidundere bag livet.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer kloning
• Sådan fungerer Cryonics
• Sådan fungerer ægdonation
• Hvordan menneskelig kloning vil fungere
• Sådan fungerer sædbanker
• Hvordan ved jeg, om det kød, jeg spiser, kommer fra klonet husdyr?

Flere store links

• deCODE projekt
• The Frozen Ark Project
• Svalbard Global Seed Bank

Kilder

• Freudenrich, Craig. "Sådan fungerer kloning." HowStuffWorks.com. 26. marts 2001. (12. juli, 2008) https://science.howstuffworks.com/cloning.htm
• "The Frozen Ark Project." 2007. (11. juli, 2008) http://www.frozen-ark.com/
• "Gene Bank til at hjælpe med at redde kæmpepandaer:Rapporter." Asiainfo Daily China News. 7. december kl. 2001. (12. juli, 2008) http://www.highbeam.com/doc/1P1-48797701.html
• Layton, Julia. "Sådan fungerer Doomsday Ark." HowStuffWorks.com. 17. juni kl. 2008. (12. juli, 2008) https://science.howstuffworks.com/doomsday-ark.htm
• Loder, Natasha. "Gene bank til at tilbyde familie album af pattedyr." Natur. 18. maj kl. 2000. (12. juli, 2008) http://www.nature.com/nature/journal/v405/n6784/full/405265a0.html
• Newton, Joshua. "Modig ny verden venter uddød indisk gepard." Gemini News Service. 9. maj kl. 2002. (12. juli, 2008) http://www.dawn.com/2002/05/20/int12.htm
• "Noas fryser." Ny forsker. 31. juli kl. 2004. (12. juli, 2008) http://www.newscientist.com/article/mg18324580.700-noahs-freezer.html
• Ronca, Debra. "Sådan fungerer frøbanker." HowStuffWorks.com. 12. juli kl. 2008. (12. juli, 2008) https://science.howstuffworks.com/seed-bank.htm
• Rosner, Hillary. "Frø til at gemme en art." Populær videnskab. Januar 2008. (12. juli, 2008) http://www.popsci.com/scitech/article/2008-01/seeds-save-species
• "Sædarkiv." U.K. Department of Agriculture and Rural Development. 2008. (11. juli, 2008) http://www.dardni.gov.uk/index/animal-health/animal-diseases/bse/scrapie-introduction/northern-ireland-scrapie-plan/semen-archive.htm
• "Får:Beskytter vores racerfarvede fårracer." Farmers Guardian. 10. februar kl. 2006. (12. juli, 2008) http://www.accessmylibrary.com/coms2/summary_0286-12710986_ITM
• At lande, Valmue. "Kina planlægger 'største genbank'." BBC News. 18. oktober kl. 2007. (12. juli, 2008) http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/7046586.stm