5 ล้านเมล็ดพันธุ์สหรัฐถูกนำไปใช้เพื่อการทดลองการฟื้นคืนชีพ


ในหลุมฝังศพที่อุณหภูมิ -18 ° C ในฟอร์ตคอลลินส์โคโลราโดตอนนี้เมล็ดมากกว่า 5 ล้านเมล็ดถูกแช่แข็งในเวลา - กำหนดให้รอนานถึง 50 ปีจนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์วิวัฒนาการได้รับอนุญาตให้ทดลองกับพวกมัน ไม่เหมือนกับธนาคารเมล็ดพันธุ์ส่วนใหญ่ที่มีเป้าหมายเพื่อปกป้องความหลากหลายทางชีวภาพ Project Baseline ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การศึกษาที่แม่นยำและควบคุมได้ว่าพืชมีการพัฒนาอย่างไรเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการเสื่อมสภาพของสิ่งแวดล้อม นำมาจากสถานที่กว่า 250 แห่งทั่วทั้งสหรัฐอเมริกาและเก็บไว้ที่โรงงานของกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ นักวิทยาศาสตร์เริ่มเก็บเมล็ดอย่างจริงจังในปี 2012 โดยได้รับทุนสนับสนุนจากมู

ในหลุมฝังศพที่อุณหภูมิ -18 ° C ในฟอร์ตคอลลินส์โคโลราโดตอนนี้เมล็ดมากกว่า 5 ล้านเมล็ดถูกแช่แข็งในเวลา - กำหนดให้รอนานถึง 50 ปีจนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์วิวัฒนาการได้รับอนุญาตให้ทดลองกับพวกมัน

ไม่เหมือนกับธนาคารเมล็ดพันธุ์ส่วนใหญ่ที่มีเป้าหมายเพื่อปกป้องความหลากหลายทางชีวภาพ Project Baseline ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การศึกษาที่แม่นยำและควบคุมได้ว่าพืชมีการพัฒนาอย่างไรเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการเสื่อมสภาพของสิ่งแวดล้อม นำมาจากสถานที่กว่า 250 แห่งทั่วทั้งสหรัฐอเมริกาและเก็บไว้ที่โรงงานของกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ

นักวิทยาศาสตร์เริ่มเก็บเมล็ดอย่างจริงจังในปี 2012 โดยได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (US National Foundation Foundation - NSF) จำนวน 1.3 ล้านเหรียญสหรัฐ พวกเขาดูแลเพื่อรวบรวมตัวอย่างในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายและครอบคลุมพืชหลากหลายชนิดตั้งแต่หัวไชเท้าที่ต่ำต้อย ( Raphanus sativus ) ไปจนถึงต้นโจชัว ( Yucca brevifolia ) อันเป็นสัญลักษณ์

ขั้นตอนการรวบรวมเสร็จสมบูรณ์ Julie Etterson หัวหน้าโครงการนักชีววิทยาพืชที่ University of Minnesota Duluth กล่าว เมื่อต้นปีนี้เธอและเพื่อนร่วมงานของเธอตีพิมพ์บทความใน วารสาร American Journal of Botany แนะนำ Project Baseline ให้กับชุมชน (JR Etterson et al. Am. J. Bot. 103, 164–173; 2016)

นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตเห็นความแตกต่างของสปีชีส์ที่คล้ายกันที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ต่าง ๆ หรือทำการศึกษาหนึ่งไซต์เมื่อเวลาผ่านไปเพื่อแสดงให้เห็นว่าสปีชีส์มีการพัฒนาอย่างไรเพื่อตอบสนองต่อแรงกดดันของมนุษย์ แต่มันอาจเป็นเรื่องยากที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างการเปลี่ยนแปลงที่เป็นผลมาจากวิวัฒนาการ - การเลือกลักษณะมากกว่ารุ่นเนื่องจากการอยู่รอดของแต่ละบุคคล - และสิ่งที่เกิดจากความสามารถของพืชแต่ละชนิดในการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง .

Project Baseline จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เติบโตเมล็ดพันธุ์ที่เก็บไว้เคียงข้างกับพืชที่ถูกทิ้งให้วิวัฒนาการในสภาพที่เหมือนกัน: ความแตกต่างใด ๆ สามารถนำมาประกอบกับวิวัฒนาการได้

“ ฉันคิดว่ามันยอดเยี่ยมมาก” Richard Lenski ผู้ศึกษาวิวัฒนาการของแบคทีเรียที่ Michigan State University ใน East Lansing กล่าว “ ในระดับหนึ่งตัวอย่างของพิพิธภัณฑ์และแม้แต่ธนาคารเมล็ดพันธุ์ธรรมชาติช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทำการเปรียบเทียบสิ่งเหล่านี้ในวันนี้ แต่ไม่ใช่ในเชิงลึกที่เป็นระบบและเป็นวิธีคิดที่ดีที่โครงการนี้จะอนุญาต”

คำถามที่สามารถสำรวจได้รวมถึงการออกดอกก่อนกำหนดในพืชบางชนิดร่วมกับภาวะโลกร้อนนั้นเป็นผลมาจากวิวัฒนาการหรือความเป็นพลาสติกหรือไม่และอัตราการวิวัฒนาการแตกต่างกันอย่างไรระหว่างประชากรต่างชนิดเดียวกัน การหาลำดับพันธุกรรมจะช่วยให้นักวิจัยค้นพบว่ายีนใดที่เชื่อมโยงกับลักษณะที่ได้รับการคัดเลือก นอกจากนี้ยังสามารถทดสอบการคาดการณ์เช่นการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมต่ำเพิ่มอัตราการสูญพันธุ์และวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นผ่านการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมขนาดเล็กจำนวนมากมากกว่าที่มีขนาดใหญ่ไม่กี่คน “ รายชื่อของสมมติฐานถูก จำกัด ด้วยจินตนาการเท่านั้น” Etterson กล่าว

กลับสู่ชีวิต

Project Baseline หายใจชีวิตใหม่สู่สนามที่เรียกว่าระบบนิเวศคืนชีพ การทดลองที่รู้จักกันดีที่สุดของมันฟักไข่สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่ได้รับการเก็บรักษาตามธรรมชาติในตะกอนทะเลสาบและเปรียบเทียบกับลูกหลานกับไข่ที่เพิ่งวางไข่ ตัวอย่างคลาสสิกจากห้องปฏิบัติการของนักวิทยาศาสตร์ด้านสิ่งแวดล้อม Nelson Hairston ที่ Cornell University ใน Ithaca นิวยอร์กใช้ตะกอนจาก Lake Constance ในยุโรปกลางเพื่อพิสูจน์ว่าหมัดน้ำ ( Daphnia galeata ) มีความทนทานต่อการพัฒนาของไซยาโนแบคทีเรีย (NG Hairston) อย่างรวดเร็ว et al . ธรรมชาติ 401, 446; 1999)

เพราะ Project Baseline วางรากฐานสำหรับการวิจัยในอนาคตอย่างแข็งขันแทนที่จะพึ่งพาสิ่งที่ธรรมชาติได้แยกออกมาในอดีตมันเป็น "โครงการที่มีวิสัยทัศน์" Hairston กล่าว

สันนิษฐานว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงด้านสิ่งแวดล้อมที่สังเกตได้จากแหล่งเก็บเมล็ดชาร์ลส์เคอร์ฟุตนักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมิชิแกนในฮัฟตั้นและผู้บุกเบิกด้านนิเวศวิทยาการฟื้นคืนชีพอีกคนหนึ่งกล่าว แต่ความแตกต่างดังกล่าวรับประกันได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเขาพูดว่า:“ นี่เป็นกลุ่มที่ไม่ได้ปฏิเสธ”

เมื่อนักวิทยาศาสตร์จะปลุกเมล็ดในหลุมฝังศพจากภาวะหยุดนิ่งมีความชัดเจนน้อยกว่า การเรียกร้องข้อเสนอแรกของ Project Baseline สำหรับการทำงานกับชิ้นงานนั้นมีการวางแผนสำหรับปี 2561 และ Etterson กล่าวว่าเมล็ดพันธุ์แรกสามารถปลูกได้ในปี 2020 โดยเร็วเธอหวังว่าจะใช้ประโยชน์อย่างน้อยหนึ่งโครงการก่อนจะเกษียณ

ระยะเวลาดังกล่าวมีการเปรียบเทียบกันอย่างยาวนานกับทั้งการศึกษาวิวัฒนาการโดยเฉลี่ยและทุน NSF เฉลี่ยกล่าวว่านักวิจัย แต่นั่นทำให้ Project Baseline เป็นพิเศษ “ นี่แตกต่างจริงๆ” Samuel Scheiner ผู้อำนวยการโครงการ NSF ที่ให้การสนับสนุนโครงการ“ แต่สิ่งที่เราต้องทำถ้าเราจะศึกษาการเปลี่ยนแปลงของโลก”

บทความนี้ทำซ้ำโดยได้รับอนุญาตและเผยแพร่เป็นครั้งแรกในวันที่ 8 มีนาคม 2559