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博物馆的旧标本可以讲述野生动物历史的迷人故事

发布时间:2021-10-04 21:00:31

由于气候危机威胁着全世界数以百万计的物种,生物多样性保护现在是一项全力以赴的工作。自然历史收藏在这项工作中发挥着关键作用,因为保存着历史生物多样性变化记录的存储库,如由生物标本制成的图书馆。

为了应对灭绝危机,人们呼吁清理澳大利亚的数据收集,以填补知识空白。

然而,对于许多物种来说,恢复历史遗传数据受到严重阻碍,不是因为缺少标本,而是因为保存它们的方法。这就是我新研究的意义所在。

我们的论文展示了世界各地的自然历史收藏家如何从他们的标本中榨取每一滴历史基因数据,从蝴蝶的干虹彩翅膀到漂浮在酒精中的鸭嘴兽喙。

打开保险库

澳大利亚拥有50多万种本土物种,是全球生物多样性热点,但我们也是世界上物种灭绝的领导者。

为了有机会与生物多样性的丧失作斗争,我们必须利用一切最后的资源来了解我们独特的地球一角。

早在DNA被发现之前,博物馆就收集了生物标本来描绘物种生活的地方以及它们之间的关系。今天,作为澳大利亚博物馆的国家数据库的《活澳大利亚地图集》包含了大约200万个脊椎动物标本记录。

借助现代技术,我们现在可以从过去200至300年收集的样本中恢复基因数据。这些数据可以改善努力应对当前环境变化的物种的保护结果。

例如,我最近使用博物馆标本来确定北美濒危的索诺兰叉角羚的历史原生范围。这引导它重新回到野外。

生物多样性时间胶囊

当你参观自然历史博物馆时,展出的大多数标本都经过干燥处理,以完美地保存其外观。植物和昆虫标本被干燥、压制或钉住,而鸟类和哺乳动物则被填充和干燥。

以研究为重点的收藏品不会准备和摆出标本供公众展示。当干燥不能充分保存物理特征时,通常会在幕后发现大量装有标本的浑浊罐子。

这被称为“液体固定”,我们使用甲醛等化学物质来保存鱼类、两栖动物和爬行动物。当科学家想要保存它们的内脏时,它也被用于鸟类和哺乳动物。

在我们国家数据库中的200万个标本中,近三分之一保存在液体中。每一个标本都有一个故事来讲述这个物种如何应对(或没有)我们不断变化的环境。

全世界收藏的干标本和液体保存标本一起代表了这一快速环境变化时期生物多样性变化的不可替代的记录。

甲醛的问题

尽管干燥和液体固定方法(如化学甲醛)都有助于保存生物组织,但这两种方法都并没有考虑到现代基因组测序。

尽管如此,干燥有减缓DNA降解的效果,近几十年来,从干燥标本中恢复了大量历史遗传数据。

最近的例子包括使用蛋壳DNA来解开灭绝的天堂鹦鹉的谜团,以及使用干组织DNA来检验欧洲殖民后澳大利亚本土啮齿动物的快速灭绝。

另一方面,甲醛通过交联组织内的分子,阻止其腐烂,从而保护组织。令人沮丧的是,这些交叉连接将DNA提取变成了一种类似于从水泥块中凿出细线的练习。

但近几十年来,博物馆已经开始从新采集的标本中采集新鲜组织,并专门为提取DNA而储存。

这标志着保存实践的一个支点。再加上从较旧的干组织和乙醇保存的组织中提取DNA的技术进步,它开创了博物馆遗传学的一个全新领域。

与此同时,从甲醛保存的标本中提取DNA在很大程度上被放在了“太硬”的桶里。这给大多数鱼类、两栖动物和爬行动物的古老历史DNA的可用性留下了一个巨大的缺口。

通过研究的进步,科学家们成功地找到了一种方法,对少数甲醛固定的博物馆标本——蜥蜴、蛇、蝾螈和鱼——进行了排序,否则这些标本将被载入史册。

但要大规模收集,一个重要的障碍仍然存在:社区信心。

提高馆长的信心

到目前为止,从甲醛中保存的标本中获取有用的基因信息在很大程度上是偶然的,重点是偶然的。尽管DNA测序的成本在下降,但许多科学家不愿意将有限的研究预算用于寻找高风险的标本。

提取DNA需要至少破坏一部分标本,例如切除一小部分肝脏或肌肉组织。因此,博物馆馆长在授予珍贵的组织用于预期成功率较低的研究时犹豫不决。

在我们最近的研究中,我们着手寻找降低这种风险的方法。我们发现,从本质上说,快速检查保存的动物肠道和测量罐子中的甲醛可以帮助研究人员和馆长确定哪些珍贵标本值得破坏以恢复基因组数据。

我们还展示了一种单一的DNA提取方法,该方法在甲醛固定标本和乙醇保存标本上都表现得出奇的好。

这是有用的,因为标本的保存历史,尤其是较老的标本,通常是未知的。虽然我们在澳大利亚国家野生动物保护区收集的所有湿标本目前都在乙醇中,与大多数保护区一样,我们的记录通常不会表明它们是否接触过甲醛。

通过减少对特定于标本的方法的需要,我们可以更快地收集高质量的历史数据,即使是从很久以前被忽略的粘粘的标本罐中。

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