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1700235740 这座种子仓库落成于2008年,被世人称为末日种子库(“Doomsday”Seed Vault),是全球最大、最安全的种子库,因为其中涵盖了世界各地4 000多种农作物品种,又被誉为“植物挪亚方舟”。虽然不少国家都有自己的种子库,但各国还是愿意在更为安全的末日种子库里多保存一份种子,在本国种子库因为战乱、自然灾害被毁时,还能动用末日种子库的储备,使本国农业不致瘫痪。
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1700235742 末日种子库于2015年首次接收到提取种子备份的申请,这一申请来自战火纷飞的叙利亚。叙利亚阿勒波市的植物种子库在战争中失去了所贮存的部分种子,万幸的是,被毁的种子在末日种子库还有备份。因此叙利亚向末日种子库申请提取先前贮存在此的130箱种子,这些种子中包含了11.6万个样本,令叙利亚农业种质的危机得以消除。
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1700235744 截至2010年,世界各地共有1 750座种子库,其中年代最久远的是位于俄罗斯圣彼得堡的瓦维洛夫全俄植物科学研究所(All-Russian Vavilov Crop Scientific Research Institute)种子库。从1916年起,俄国著名植物学家尼古拉·瓦维洛夫(Nikolay Vavilov)为了解决粮食短缺问题,在全世界范围内考察、搜集各种农作物及可食用野生植物的种子,最终在圣彼得堡建立了世界上第一座种子库。二战期间由于物资匮乏,就职于种子库的十多名科学家都死于饥饿,但他们直到饿死,也没有去吃种子库中的粮食种子。最终,这些宝贵的种子在战乱中得以保存,成为留给后人的宝贵基因资源。
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1700235746 除了已驯化的农作物,野生植物也是重要的基因资源,尤其是一些农作物的野生近缘品种,它们可能携带了抗逆、高产等优质基因,可用于与农作物杂交培育优良的新品种。而一些野生植物中所含的药用物质,比如青蒿素、紫杉醇、奎宁等,更是人类对抗顽疾的希望。这些都是极为宝贵的野生植物资源,能让人类受益无穷。为了获取更多野生植物资源,一些国家还有职业的种子猎人,专门发掘、盗取其他国家有价值的野生植物。
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1700235748 世界最大的野生植物种子库是位于英国皇家植物园——邱园的千年种子库(The Millennium Seed Bank),它目前保存了来自50多个国家和地区的35 039种野生植物的种子,占全世界有花植物物种的10%。而全世界第二大的野生植物种子库则是中国云南省昆明市的西南野生生物种质资源库,此机构不但设立了种子库,还设有植物组织库、DNA库、微生物种子库、动物种质库等野生生物资源库。
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1700235753 英国千年种子库内部(摄影:毛倩)
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1700235755 而为种子库收集种子的植物学家们,每年远行数万公里,在荒无人烟的原始森林、高山荒野中采集样本,饱受风吹日晒,只为寻求一颗有价值的野生种子。我国植物学家钟扬一生在青藏高原行走50多万公里,采集了4 000多万颗种子,坚信“一个基因可以为一个国家带来希望,一粒种子可以造福万千苍生”。
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1700235757 国家基因库
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1700235759 但从科学角度来说,种子库远远不能满足保存动植物资源的需要,更方便、有效的做法是把所有生物的遗传信息都存储下来,现代科技已经能人工合成染色体,只要知道灭绝生物的DNA序列,便有望合成该生物的染色体,通过克隆技术使此生物复活。这也是《流浪地球》里空间站要储存全球动植物DNA图谱的原因。
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1700235761 储存生物遗传信息的地方,便是基因库。目前全世界共有4座基因库,分别是美国国立生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)、欧洲生物信息研究所(EMBLEuropean Bioinformatics Institute,EMBL-EBI)、日本DNA数据库(DNA Data Bank of Japan,DDBJ)和中国国家基因库(China National GeneBank,CNGB)。中国国家基因库落成于2016年9月22日,在深圳市大鹏新区观音山脚下依山而建,造型酷似巨大的梯田,是目前全世界最大的基因库。
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1700235766 (夜幕中的中国国家基因库 摄影:莫奥阮)
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1700235768 与其他基因库不同的是,位于深圳的中国国家基因库不光储存生物遗传信息数据,更是一个综合性的基因库,已初步建成“三库两平台”的业务结构和功能。“三库”由生物样本资源库、生物信息数据库和动植物资源活体库组成,建立了样本、数据、生命体“存”的能力;“两平台”为数字化平台、合成与编辑平台,建立了“读”与“写”的能力。
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1700235770 其中,生物样本资源库已建设成为高通量、低成本、自动化的综合性生物样本库,拥有千万级可溯源、高质量样本的存储能力;生物信息数据库已建设成为高效、安全的生命科学领域信息数据分析平台,数据存储能力达88Pb,计算能力691万亿次/秒;动植物资源活体库致力于建设数字化的生物多样性基地和生物资源库。数字化平台已建设成为全球领先的基因组“读”平台,成为国产化、Pb级基因组数据产出中心,数据产出能力达到20Pb/年,相当于一年20万人全基因组的产出规模;合成与编辑平台搭建了全球领先的基因组“写”平台,曾参与著名的人工合成酵母基因组计划,目前已形成千万碱基/年的合成能力。
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1700235772 永存才能永生,DNA样本和数据的储存让濒危的物种摆脱灭绝的危机,让已经灭绝的物种有望重返世间。
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1700235777 中国国家基因库一楼的猛犸象雕塑上写着“永存 永生”(摄影:莫奥阮)
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1700235779 太空基因库
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1700235781 万一有一天,《流浪地球》中的世界末日成为现实,地球上的一切都不复存在,生命还能否延续下去?为了在末日来临时保留生命的种子,人类实施了太空基因库计划,这个计划和《流浪地球》中的“火种计划”极为相似——将人类与动植物的DNA样本发射到太空,将地球生命的备份储存在太空之中,以逃过浩劫、等待复活的机会。这是地球末日时保存生物DNA的最后希望。
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1700235783 太空的低温、真空环境有利于生物DNA的长期保存,而装载生物DNA的密封容器可以隔绝太空的各种辐射和外界撞击造成的瞬时高温,能最大程度地保证DNA的安全性。即使千万年后DNA因年代久远而降解,也会有一些降解的DNA片段漂到宇宙中某个环境合适的星球,在机缘巧合之下演化出新的生命,成为该星球的生命起源。
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1700235785 最早的“火种计划”实施者,当属御风资本董事长冯仑。他于2018年2月2日通过长征二号丁火箭发射了风马牛一号卫星,这是国内第一颗私人卫星,也是全世界第一颗全景卫星。除了配备能呈现360度太空高清照片的4K高清全景摄像头,风马牛一号卫星还携带童声合唱版《千字文》,将中华五千年的文明记录在浩瀚的宇宙中。随后,冯仑及其合作伙伴们又于2018年10月25日发起了世界首个人类太空基因库项目,通过长征四号系列火箭将太空基因库DSB-01号发送到太空。太空基因库DSB-01号中装载了8名志愿者的人类基因冻干粉末,以研究太空环境对人类基因存储的真实影响,同时研制抵御宇宙辐照和高能离子的基因存储装置,在太空中永久保存人类基因,为人类在未来的星际移民以及基因再生提供有力支撑。这也是第一批进入太空存储的人类基因,在人类的生命科学研究和太空探索史上具有里程碑式的意义。
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1700235787 当然,太空基因库光有人类基因还远远不够。2018年12月22日,中国长征十一号运载火箭将人类和21种动植物的DNA样本送入太空,进入距地面高度约1 000公里的宇宙空间轨道,实现人类和动植物DNA样本的在轨长期保存。此计划被称为“无尽之门太空基因库”计划。值得一提的是,这批进入太空的人类DNA样本中就有《流浪地球》原著作者刘慈欣的DNA。根据美国公布的标准大气模型(1976),在地表1 000公里以上的轨道中,宇宙空间达到了极高真空状态(分子数密度小于1011个分子/立方米),在1 000公里轨道背阳面温度低到2K~3K(开尔文温度),很好地维持了真空、低温的环境,有利于DNA的长期保存。装载DNA样本的容器仓将在轨道中运行776年,以它目前的运行速度,在它陨落之时,走过的里程差不多是万分之一光年。
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