FoodPro Preloader

5 millioner amerikanske frø banket for oppstandelseseksperiment


I en hvelv holdt ved -18 ° C i Fort Collins, Colorado, ligger mer enn 5 millioner frø nå i frykt for tiden til å vente i opptil 50 år til evolusjonære forskere får tillatelse til å eksperimentere med dem. I motsetning til de fleste frøbanker, som har som mål å beskytte det biologiske mangfoldet, er Project Baseline designet for å muliggjøre nøyaktige, kontrollerte studier av hvordan planter utvikler seg som følge av klimaendringer og miljøforringelse. Tatt fra rundt

I en hvelv holdt ved -18 ° C i Fort Collins, Colorado, ligger mer enn 5 millioner frø nå i frykt for tiden til å vente i opptil 50 år til evolusjonære forskere får tillatelse til å eksperimentere med dem.

I motsetning til de fleste frøbanker, som har som mål å beskytte det biologiske mangfoldet, er Project Baseline designet for å muliggjøre nøyaktige, kontrollerte studier av hvordan planter utvikler seg som følge av klimaendringer og miljøforringelse. Tatt fra rundt 250 steder i hele kontinentale USA og lagret på en amerikansk avdeling for landbruksanlegg, representerer frøene ca. 60 arter.

Forskere begynte å samle frøene i alvorlig grad i 2012, støttet av et tilskudd på USD 1, 3 millioner fra US National Science Foundation (NSF). De tok vare på å samle prøver i en rekke miljøer og dekke en rekke plantetyper, fra den ydmyke radisen ( Raphanus sativus ) til det ikoniske Joshua-treet ( Yucca brevifolia ).

Innsamlingsfasen er nå fullført, sier prosjektlederforsker Julie Etterson, plantebiolog ved University of Minnesota Duluth. Tidligere i år publiserte hun og hennes kolleger et papir i American Journal of Botany som introduserte prosjektbaseline til samfunnet (JR Etterson et al., Am. J. Bot. 103, 164-173; 2016).

For å finne ut om arter utvikler seg som følge av menneskelige press som klimaendringer, har forskere tidligere observert forskjeller i lignende arter som bor på ulike steder eller studert ett område over tid, kartlegge hvordan planter forandrer seg sammen med området. Men det kan være vanskelig å skille mellom endringer som er resultatet av evolusjon - utvelgelsen av egenskaper over generasjoner på grunn av enkelte individers overlevelse - og de som skyldes individuelle planters evne til å reagere på et forandrende miljø, kalt plastisitet .

Prosjekt Baseline vil tillate forskere å vokse lagrede frø side om side med de fra planter som ble igjen for å utvikle seg, under identiske forhold: eventuelle forskjeller kan da tilskrives evolusjonen.

"Jeg synes det er kjempefint, " sier Richard Lenski, som studerer evolusjon i bakterier ved Michigan State University i East Lansing. "I en viss grad tillater museumseksempler og selv naturlige frøbanker at forskere gjør disse sammenligningene i dag, men ikke i den grundige, systematiske og gjennomtenkte måten som dette prosjektet vil tillate."

Spørsmål som kan undersøkes, er om tidlig blomstring observert i enkelte planter i forbindelse med global oppvarming skyldes evolusjon eller plastisitet, og hvordan utviklingshastighetene varierer mellom forskjellige populasjoner av samme art. Genetisk sekvensering vil hjelpe forskere til å oppdage hvilke gener som er knyttet til egenskaper som er valgt for. Det kan også teste forutsigelser, slik som den lave genetiske variasjonen øker utryddelseshastigheten, og at utviklingen skjer gjennom mange små genetiske endringer i stedet for noen få store. "Listen over hypoteser er egentlig bare begrenset av fantasien, " sier Etterson.

Tilbake til livet

Project Baseline puster nytt liv inn i et felt kjent som oppstandelsesøkologi. Dens mest kjente eksperimenter lukkede hvirvelløse egg som hadde blitt naturlig bevart i innsjøsedimenter, og sammenlignet avkom med de nylig lagde eggene. Et nå klassisk eksempel fra laboratoriet til miljøforsker Nelson Hairston ved Cornell University i Ithaca, New York, brukte sedimenter fra Bodensjøen i Sentral-Europa for å bevise at vannlopper ( Daphnia galeata ) raskt utviklet toleranse for giftige cyanobakterier (NG Hairston et al ., Nature 401, 446; 1999).

Fordi Project Baseline aktivt legger grunnlaget for fremtidig forskning, i stedet for å stole på hvilken natur som har blitt sekvestrert i det siste, er det et "slags visjonært prosjekt", sier Hairston.

Det antas at det vil være observerbare miljøendringer på de stedene hvor frøene ble samlet, bemerker Charles Kerfoot, biolog ved Michigan Technological University i Houghton og en annen pioner i oppstandelsesøkologi. Men slike forskjeller er garantert på grunn av klimaendringer, sier han: "Dette er en gruppe som ikke er fornektet."

Nøyaktig når forskerne vil vekke frøene i hvelvet fra stasis er mindre klart. Prosjekt Baseline første innkalling av forslag til arbeid med prøvene er planlagt i 2018, og Etterson sier at de første frøene kunne plantes så snart som 2020. Hun håper å få minst en bruk av prosjektet selv før hun går på pensjon.

Tidsrammene er lange sammenlignet med både den gjennomsnittlige utviklingsstudien og den gjennomsnittlige NSF-bevilgningen, sier forskere, men det gjør Project Baseline spesielt. "Dette er veldig annerledes, " sier Samuel Scheiner, direktør for NSF-programmet som finansierte prosjektet, "men akkurat hva vi trenger å gjøre hvis vi skal studere globale endringer."

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse og ble først publisert 8. mars 2016.