基因库是如何工作的

如果你停下来看看周围的文明世界，你很可能会发现一些真正令人惊叹的景象:飞机和飞机摩天大楼触摸云电网和道路系统纵横交错，无形的通信网络覆盖了地球的大部分地区。然而，我们在科学、艺术和哲学上所有最伟大的成就都可以追溯到一个关键的突破:国内农业。当早期人类最终开始放弃狩猎和采集的生活方式，转而长期居住和种植作物时，他们终于有时间致力于我们所知的大部分人类文化。

虽然早期人类依赖各种各样的拾荒植物和动物资源，但我们已经达到了这样的地步:大片土地支持单一的粮食作物，养活数百万人。这使得我们的食物供应处于非常微妙的境地。如果气候变化引入了新的害虫，或者使一个地区不再适合以前的繁荣作物生长，会发生什么?如果疾病或天灾人祸把它消灭了怎么办?通过储存这些作物背后的基因，我们为自己提供了一个备份钱在银行可以这么说。

但主要经济作物并不是研究人员在基因库中收集的唯一物种。以常见的土豆为例。这不是冰箱里唯一的土豆——研究人员从世界各地储存了数千根土豆块茎，以保护未来的炸薯条和土豆泥。如果一种针对块茎主要食用品种的疾病出现了，也许另一种不太为人所知的块茎品种将作为合适的替代品，或包含必要的遗传信息，以设计一种抗药品种。

当然，植物充斥着我们的药房和餐盘。基因库让我们为未来的未知做好准备，保护将来可能在新药开发中发挥关键作用的植物。这是我们不仅要保护我们使用的植物，还要保护全球的又一个理由生物多样性通过保留其余部分。这包括来自世界各地被美国鱼类和野生动物管理局列为濒危物种的500多种植物。谁知道现在有什么灵丹妙药，在亚马逊雨林的濒危区域未被发现?

储存植物基因的概念并不新鲜。数千年来，农民一直在储存种子，以确保未来的丰收。今天，世界各地的种子银行致力于记录和存储作物的基因蓝图，特别是那些至关重要的粮食作物。其中一些是政府所有的，另一些是由私人和国际组织经营的。要详细了解这些操作，请阅读种子银行如何运作．

植物学家保存遗传物质有两种方法。一种方法是在与典型冬天差不多的温度下晾干和冷冻种子。有些种子可以在这种状态下存活几十年，但最终需要解冻和重新生长，以提供新鲜、重要的种子。然而，如果种子在较低的温度下冷冻，但是人体冷冻温度，所有的分子运动停止。虽然第二种方法比普通的冷冻方法要昂贵得多，但它极大地延长了植物遗传物质的保质期。

目前，全球有1400多个基因库储存着来自数百种不同植物的种子和基因样本[来源:科普]。

但地球上的动物呢?在下一页，我们将看看我们为保护濒危动物和复活灭绝动物所做的一些努力。

而种子银行通常，科学家们会优先考虑广泛种植的作物植物，而寻找动物基因储备的科学家则会关注另一个方向:濒临灭绝的物种。如果这听起来像是一个相对较小的任务，想想美国鱼类和野生动物管理局目前将900多种物种列为濒危物种。如果目前的趋势继续下去，科学家预测未来30年将有超过1000种哺乳动物面临灭绝[来源:冷冻方舟项目]。

有几个项目正在致力于保护濒危动物的基因。中国成都大熊猫繁育研究基地将熊猫和其他本土物种的卵子、精子和其他组织样本保存在冷库中。英国的冷冻方舟项目承担了在世界各地创建一个专门用于濒危动物的类似基因库网络的使命。

印度科学家将这一想法向前推进了一步，他们致力于最终将印度猎豹重新引入野外，在印度猎豹被宣布灭绝半个多世纪后。虽然研究人员缺乏低温保存的组织，但他们已经能够从博物馆和动物园收集皮肤和骨组织。他们希望通过研究现代伊朗类似猎豹种群的基因来填补基因空白。

然而，科学家们并没有完全忽视家养动物。一些基因库已经开始记录和存储DNA来自主要牲畜品种。英国农业和农村发展部建立了一个精液档案，以保护大不列颠和北爱尔兰公羊的基因档案。

为了保存动物的遗传信息，科学家必须低温冷冻目标物种的精子、卵子、毛发、皮肤和血液的不同标本，为未来克隆提供最好的机会。为了达到这一目的，科学家们将使用一个相关物种的雌性作为代孕母亲。他们会取出一个代孕母亲的卵子并将其与细胞从被克隆的动物身上。实际上，这个母亲会生出另一个物种——使她成为一个生物学上的母亲，而不是一个基因上的母亲。有关此过程的更多信息，请阅读克隆是如何工作的．

这个过程行得通吗?科学家已经证明了这一点。2001年1月8日，美国科学家宣布一名婴儿诞生白肢野牛一种产于印度和亚洲的大型濒危牛。然而，野牛的母亲却是一头普通的母牛。

要广泛使用这种技术让灭绝和濒临灭绝的动物在地球上重新繁殖，仍需数年时间。从短期来看，这样的基因库可以让科学家研究濒危物种，并了解如何在未来最好地维持它们。

但是那些造成如此多濒临灭绝物种的物种呢?科学家们也在保存人类遗传物质，这应该不足为奇。精子库就是一个很好的例子，医生将精子冷冻起来用于人工授精。

其他的基因库，如冰岛的deCODE项目，储存了用于医学研究的人类遗传物质。中国目前正致力于收集和存储太照市居民的基因数据。研究人员已经收集了10000个个体的样本，并希望能收集到500万个样本[来源:BBC新闻]。

人类正稳步地把冰封的方舟装上船。我们把它们藏在挪威的冰山里，埋在地下地窖里，甚至有人说要把基因库送到月亮．我们是否有一天需要这些基因库来重建被天灾人祸毁坏的地球?

希望我们永远都不会知道。浏览下一页的链接，了解更多生命背后的基因奇迹。