南非是世界上生物多样性最丰富的国家之一,估计拥有10万种植物、动物和真菌物种。
南非政府建立了一个生物样本库网络,用于储存和管理这些物种的生物材料样本。
研究人员利用生物样本库中储存的样本研究广泛的课题,包括生命的演化、气候变化的影响以及新药的研发。
什么是生物多样性生物样本库,其中储存了哪些内容?
该定义因语境而异。就“生物多样性生物样本库南非”项目而言,它被定义为一个储存生物材料的库,这些材料通常并非源自人类。生物多样性生物样本库南非项目而言,它被定义为一个储存生物材料的库,这些材料通常并非源自人类。
其中可包括种子、卵子和精子等生殖组织;其他组织(血液、毛发、肌肉);DNA及其他提取物;以及含有生物群落的水或土壤等环境样本。这些材料通常经过低温冷冻保存(储存于超低温环境中)。部分材料则储存于低温或室温条件下。
目前由生物多样性生物样本库南非统筹管理的材料,代表了南非境内存在的生物群落、物种、菌株、品种和畜种。其中包括农作物和牲畜。这些样本可用于支持多个学科的研究。它们还有助于在多个领域开发新产品或改进产品与做法,这些领域包括农业、人类健康与福祉、环境管理以及保护生物学。
该项目是在什么背景下启动的?
该项目是由南非国家科学与创新部于2017年发起的一项研究路线图之下的项目之一。该计划旨在建设所有研究人员均可使用的基础设施。
该基础设施以及通过生物样本库开展的研究,有助于应对气候变化和粮食安全等多项国家挑战。例如,通过南非农业研究理事会的基因库所开展的工作,已培育出新的玉米品种。其中一些品种具有抗旱性;另一些品种则对秋粘虫具有抗性。这有助于小农户提高产量,并保障家庭粮食安全。
南非具备承办生物多样性生物样本库的有利条件,因为它是超级多样性国家之一(其他国家包括巴西、墨西哥、刚果民主共和国和马达加斯加)。这17个国家合计拥有全球三分之二以上的生物多样性。
这些国家不仅拥有极其丰富的植物、动物和真菌物种(南非境内超过10万种),而且特有物种的数量或比例也很高,这些物种仅存在于该国境内。
为什么建立统一的网络如此重要?
据估计,南非各类生物样本库共储存约50万件物品。这些材料大多是在过去20至30年间收集或建立的。
问题在于,这些保存样本的生物样本库传统上大多各自独立运作。生物多样性研究人员尚未形成利用生物样本库的成熟习惯。研究人员通常先获得资金,然后外出采集材料并进行分析,之后将样本保存在实验室的冰柜中,而这些样本往往在为腾出空间时被丢弃。
当另一位研究人员研究相同物种时,他们必须重新获得资金才能再次开展同样的采集工作。如果研究结束后将样本存入生物样本库并供其他研究人员使用,这一问题便可得到解决。
造成这种碎片化的原因之一,是部分研究人员对该体系缺乏信任,担心将样本存入生物样本库后,日后需要时无法再获取这些样本;或者他们担心生物样本库提供的样本质量。
目前南非在生物多样性生物样本库方面尚无通用的政策、程序和标准,这意味着材料质量无法始终得到保障。尽管针对生物样本库总体上已有国际指南和标准,但在全球范围内,落实这些标准仍是普遍面临的挑战。
南非也尚未建立生物样本库技术人员、策展人或管理人员的培训计划。
应对这些挑战的唯一途径,是以具有共同目标和共享目标的协作网络形式开展工作。生物多样性生物样本库南非正是这样一个网络。建立该网络可解决四个问题:
确保样本不被孤立存放,并且可以获取
确保样本得到保存,而不是被丢弃
通过推广可信的生物样本库管理做法,解决信任问题
搭建协作平台,用于扩充生物样本库,使其保存的材料能够代表该国的生物多样性。
有哪些益处?
若要使南非科学家在各研究与开发领域保持竞争力,他们就需要获取一系列高质量且记录完备的生物样本库材料。
以基因组测序技术为例。基因组测序是将生物体的DNA打断成片段,研究这些片段的组成或序列,再将其重新拼接还原为原始序列。
这些技术正被广泛应用于数量庞大且仍在持续增长的研究与生物技术应用领域,包括了解地球生命的起源与多样化、揭示复杂生态系统网络的运作机制、理解基因变化及其意义、识别对作物、牲畜、鱼类和野生动物育种计划有用的适应性性状的遗传基础,等等。
获取代表南非生物多样性的优质样本,可节省采集生物样本所需的时间和资源。这些样本甚至可以作为一个遗传多样性的“银行”,以防未来因气候变化、栖息地丧失或自然资源过度开发而导致部分遗传多样性流失。





