精心保护一路“象”北之后,我们还能为生物多样性做些什么?
2021-07-06
WLA上海中心
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  编者按:众所周知,人类活动造成的物种灭绝已经被一些科学家称之为“地质史上的第六次大灭绝”。而除了常规的保护措施之外,我们还能做什么?基因测序和全球协作——“地球生物基因组计划”(The Earth BioGenome Project,简称EBP),或许能为我们找到一条新路,类似于搭建一艘新一代的“诺亚方舟”。

 

  近期,云南西双版纳亚洲象群莫名北迁至昆明辖区的事件,让国内外许多人都开始注意到一般情况下只能在动物园看到的大象;而它们一路平安向北,中国政府与群众纷纷让道、精心保护的行为,更是温暖了全球,也引发了大众对生物多样性保护的关注。有专家认为,作为每日需要150到200公斤食物的亚洲象,城市化和森林砍伐减少了它们的栖息地,本次的迁徙或与寻找新家园以更好获得食物有关。

闯入人类居住地的亚洲象群 图 | 云南发布官方微博

  生活在城市里的人可能看到电线杆上一只松鼠都会觉得稀奇,平时也难以联想到赖以生存的空气、水源、食物都要依靠生物多样性来实现。当然,有一些关联十分明显,例如植物带来氧气,蜜蜂授粉带来果实;而另一些则难以发现,例如城市树木能净化空气污染,珊瑚礁和红树林沼泽保护沿海地区人们免受免受飓风和海啸的影响等。

  甚至更有趣的是,还一些看似毫无关联,实际上却有十分重要的联系。例如热带乌龟和蜘蛛猴似乎与气候稳定无关,但实际上它们作为大型食果动物,能大量散播阔叶树的种子,从而维持阔叶树林的密度;而茂密的阔叶林,正是清除二氧化碳的超强小能手。

无人机上俯瞰阔叶林 图 | 千图网

  生态系统中有无数这样神奇的直接或间接相互作用,这都是在数百万年的时间里逐渐进化而来,维持着精妙的平衡。

  同时,丰富的生物多样性也为人类医疗、农业等提供了重要帮助,例如利用鲎的蓝色血液抗菌性制作的鲎试剂,助力新冠疫苗研发;已驯化的农作物与其野生品种杂交,可获得抗旱抗碱抗病等优良品性。

  全球被人类记录的动植物、真菌等,仅170万种,但学界预估量是800-900万甚至上亿种,这意味着大多数的物种尚未被人们认知,它们之中,可能有人类梦寐以求的优质抗癌、抗衰老药效,或其它巨大食用、经济价值——但它们有可能在尚未知其对生态圈、对人类的作用时,就已经因为人类活动而灭绝了。

  栖息地与水源争夺,偷猎与过渡捕捞,工业污染等一系列人类活动,让物种的灭绝率比人类统治地球之前高约1000倍,一些科学家们认为,地质史上的第六次大灭绝已经开始。在整个地球上,数十亿的个体种群已经消失,自1970年以来,生活在地球上的动物数量骤减了一半。地球生态系统平衡逐渐被打破,带来的危机最终都将反噬到人类身上。

2016年中科院副院长丁仲礼受访,还是那句老话,地球不需要我们拯救,我们要拯救的是我们自己

  而除了常规的退耕还林、控制污染、打击偷猎与过渡捕捞,我们还能做什么?

  “为所有已知真核生物进行基因测序,将能保护生物多样性;甚至帮助我们研发新技术,用以恢复生物多样性与生态系统”,2011年沃尔夫农业奖得主、世界顶尖科学家协会(WLA)会员哈里斯·李文(Harris Lewin)曾在第三届世界顶尖科学家论坛(WLF)的分论坛“生物多样性峰会”上提出了这个观点。

哈里斯·李文参加第三届世界顶尖科学家论坛 图 | WLF

  他介绍说,这项计划被命名为“地球生物基因组计划”(EBP),他也是这项计划的主席。这是继人类基因组计划之后,生命科学领域又一件大事,“这又被称之为‘生物登月计划’(biology's moonshot)”。

  EBP作为真正意义上的首个全球项目,于2018年11月1日正式启动。目前,包括美国、英国、中国、德国、丹麦、澳大利亚和巴西等在内的全球18个国家、44个机构、数千名科学家、数百万民众已经参与其中。该项目共有27个分支项目,如1000种真菌基因组(1KFG)、5000种昆虫基因组(i5K)、10000种鱼类基因组(Fish 10K)、脊椎动物基因组计划(VGP)、濒危物种保护(TSI)、人畜共患病(Zoonomia)等。其中,我国基因组测序中心华大基因(深圳)也是项目的发起单位之一,并主导10000种植物基因组(10KP)、10000种鸟类基因组计划(B10K)等分支项目。

27个分支项目部分截图 图 | earthbiogenome.org

  “EBP能记录地球上25亿年中发生的真核生物进化史,它的目标是在10年内完成对约150万种已知真核生物的基因测序和序列注释”,李文说,“而长远战略目标是最大化地为科学、农业做贡献,保护生物及生态环境,最终惠及整个人类群体。”

  虽然人类目前仅掌握了极少一部分生物的基因序列——仅占已知生物的0.3%,但这部分生物已经为人类的医疗、农业、生物产业以及濒危物种保护带来了莫大帮助。他强调,利用不断进步的基因组测序技术、信息学、自动化和人工智能等科技,DNA测序将彻底改变人类对真核生物起源、进化与适应的认知,还能助力发现尚未被认知的80%至90%的新物种,从而帮助人们制订新战略来保护生物多样性,进而更加完善地保护地球生态系统。他认为,在知晓完整DNA序列后,甚至还能弥补生态系统因人类活动或自然灾害造成的破坏和损失。

  “截止到2019年,VGP分支项目,即对全部66000种现存脊椎动物进行基因测序的工作,已经完成了101种,这是一个巨大的里程碑”,李文说,“截止到2020年,来自中国的华大基因机构,也完成了10KP中225中主要植物的测序,其中有很多是粮食、药用和有特殊适应性的植物。”

10KP项目 图 | earthbiogenome.org

  他还举例,加利福尼亚州出资赞助了分支项目“加州保护基因组计划”(CCGP),旨在利用基因组学为州内濒危物种建立保护管理方案。

  “资源是开放的,利益属于全人类共享”,他说,“参与者都将签署谅解备忘录(the memorandum of understanding),我们需要全球的共同努力。”根据项目计划,参与者将对所有真核生物的基因组内容进行全面编目,并免费公开共享数据,作为未来科学发现的永久基础。

  李文总结道:“EBP将有利于为保护生物多样性制定先进的管理战略,有助于退化生态系统的再生,也将为新的全球生物经济打下基础,为第四次工业革命提供动能。

  2016年沃尔夫农业奖得主、WLA会员、特鲁迪·麦凯(Trudy Mackay)也参与了该分论坛,作为该论坛的主持人,她还补充道:“我们不仅需要描绘基因序列和表现特型,还需要加深理解影响它们的规律。因为生物可能比我们认为的更能适应环境变化。我们在了解物种基因的基础上,还需要了解是什么让它们能够适应这些变化。”

特鲁迪·麦凯 图 | WLF

 

PS:第四届WLF正在顺利筹办中,让我们相约11月初的上海!今年这些科学家们又会带来生物多样性保护的哪些进展呢?或者一些新的措施与经验?敬请期待!

 

参考资料:

https://www.earthbiogenome.org/
https://www.theguardian.com/news/2018/mar/12/what-is-biodiversity-and-why-does-it-matter-to-us
https://new.qq.com/omn/20200708/20200708A0NJ7Z00.html

 

 

 

 

 

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