Усред хладне магле и црне стијене лаве, ботаничар Вицки Функ обрезује стабљику хавајске биљке жуте цвјетнице зване 'илима ( Сида фаллак ). "Када лава изађе у океан, то је оно што колонизује нова острва", објашњава она.
Сличан садржај
- Шта нам геномска истраживања могу рећи о биоразноликости Земље
Функ, истраживач Националног музеја природне историје Смитхсониан, далеко је од Хаваја. Уместо тога, она је у соби у стакленом зиду америчког Ботаничког врта у Васхингтону, ДЦ Након што је брзо стабала стабљику на чист лист танког папира, Функ га додаје у фасцикл пресованог биља сличног хармоникама. Свака је сачувана између папира и картона, украшена дрвеним летвицама и везана јарко наранџастим тракама. У међувремену, стажисти из средње школе и на факултету у њеној лабораторији исекли су узорак ткива са исте биљке и брзо га залепили у епрувету која је смештена у посуду са течним азотом. За 'илима, брзина је од суштине. "ДНК почиње да се разграђује готово одмах", објашњава Функ.
У среду су се Функ и њен одред кретали по врту узимајући узорке и од других биљака - дрвета какаа, алое пахуљице и биљке мрава. Њен рад део је Смитхсонианове иницијативе за глобални геном (ГГИ), која је ове недеље покренула велики пројекат летње баште.
Сида фаллак или 'илима живи у станишту вулканске стене у конзерваторијуму Ботаничке баште у САД-у, далеко од родног дома на Хавајима. (Хилари-Морган Ватт, Смитхсониан Институтион) ГГИ је покренут пре две године, а његов циљ је очување половине светске биолошке разноликости у складиштима широм света. Да би постигли овај циљ, истраживачи су узорковали и каталогизирали биљке, животиње и инсекте у теренским експедицијама широм света. "Замислите то као биолошку заштиту 21. века", каже Јон Цоддингтон, ентомолог у музеју који надгледа пројекат.
За биљке то значи спајање старе школе са новим техникама сакупљања школа. Ботаничари су дуго користили дрвене преше за биљке за документовање лишћа, цвећа и чак корења у традиционалном узорку хербаријума. Сада, суспендовањем узорака ткива у силикагелу и замрзавањем у течном азоту, они могу боље да разумеју генетске тајне биљке. Пресевани узорци ће се сушити како би се убили било какви залутали кукци, док ће се узорци ткива чувати у џиновским криогеним коморама у Центру за подршку институцији у Суитланду, Мериленд.
Пресечани узорци хербаријума могу нам толико рећи само о биљкама, јер им се ДНК временом разграђује. Очување генетике биљака отвара мноштво могућности истраживања, али „приступ материјалу квалитета генома је најограничљивији корак у геномици биљака“, каже Цоддингтон. Најбољи начин да се очува ДНК је замрзавање у течном азоту и складиштење у објектима попут криогеног складишта Институције - једног од највећих такве врсте.
Узорци ткива из биљака у пројекту ГГИ Гарденс биће смештени у огромним криогеним резервоарима напуњеним течним азотом. Ови замрзивачи испод нуле могу да садрже до 4 милиона узорака. (Доналд Е. Хурлберт, Смитхсониан) Истраживачи знају много о биљкама корисним за људе, али постоје огромне празнине у породичном стаблу. Секвенцирање мноштва биљних генома може попунити те празнине. Срећом, технологија која је то урадила постала је много јефтинија и бржа у последњој деценији. „Било је потребно десет година да се секвенционише људски геном. Сада бисте то могли да учините за око сат времена “, каже Јохн Кресс, ботаничар у музеју и Смитхсониан-ов подсекретар за науку.
Тренутно истраживачи имају геномске узорке из око три процента биљних родова широм света. Током лета, теренски тимови - само прикупљањем башта и паркова у Вашингтону, ДЦ - настојаће да узоркују половину светских биљних породица. Затим ће пројекат одвести на пут ка другим ботаничким вртовима. У наредне две године, научници се надају да ће прикупити узорке од половине биљних родова који обитавају на Земљи. „Када кренете од три до 50 одсто, то је велика разлика“, каже Цоддингтон.
Секвенцирање толиког броја биљака требало би мало времена. За сада, ГГИ само жели да узме узорке на леду. Ради лакше идентификације, направиће ДНК баркод за сваки узорак секвенцирањем два гена који се разликују од једне до друге биљке. Узорци ће бити сачувани у бази података на мрежи и доступни су љубитељима биљака и истраживачима широм света. За сада ова библиотека може помоћи идентификацији биљака широм света, а научници је могу користити за редослед и проучавање читавих биљних генома.
Ботаничка башта може изгледати као необично теренско место. Обично се замисли ботаничари који трапају кроз џунгле и пењу се планинским врховима како би прикупили ретке и неоткривене биљке. Студент који је дипломирао из ботанике и ботанике Морган Гостел кренуо је до високих узвисина у Андама како би прикупио узорке биљака, понекад кампујући на нижим температурама и извлачећи резервоаре течног азота у планине. Ова експедиција на терену води их много ближе кући, с изразито бољим временским приликама и пуно могућности ручка са камионом хране за кукове. Међутим, "прљави посао израде колекције заиста се не разликује од онога што бисте радили на терену", напомиње Гостел.
Сарах Габлер узима узорак ткива од енцијана плимоутх руже ( Сабатиа кеннедиуана Ферналд ). Епрувете су умотане у фолију и спуштене у преносни резервоар за течни азот. (Амерички ботанички врт) 
Кристен Ван Несте и Вицки Функ притискају ружичасти узорак плимоутх ружичастог ружиног цвета. Биљке су одабране за узорковање на основу сезонског цветања. (Амерички ботанички врт) 
Функ и њен тим лове биљке ради узорковања на УСБГ-у. (Хелен Тхомпсон) 
Вицки Функ сече узорак ретке алое пахуљице ( Алое раухии ) која је рођена са Мадагаскара. (Хилари-Морган Ватт, Смитхсониан Институтион) 
Узорак алоје пахуљице чека да се спљошти у биљној штампи Функа. Када стварају прешање, истраживачи покушавају да укључе што више делова биљке, од цвећа до корена. (Хелен Тхомпсон) 
Сарах Габлер и Вицки Функ бацају епрувету која садржи узорак ткива из мравље биљке ( Хиднопхитум формицарум ) у њихов резервоар са течним азотом. Ситне мраве настањују стабљике ове биљке. (Амерички ботанички врт) 
Кустос биљке Билл МцЛаугхлин из америчког Ботаничког врта држи семенке са стабла какаа ( Тхеоброма цацао ), једне од неколико биљака узоркованих на демонстрацијама у среду. Неки биљни геноми корисни за људску пољопривреду, попут какаа, већ су секвенционирани. (Јамес Ди Лорето, Смитхсониан Институтион) 
Интернисти (лево десно) Сарах Габлер, Асиа Хилл и Кристен Ван Несте гледају док Вицки Функ (крајње десно) стеже биљну прешу да сачува узорак биљке мочварне руже зване пентимут ружичаста ружа ( Сабатиа кеннедиуана Ферналд ) у америчкој ботаничкој башти 8. јула 2015. године, тим је такође снимио белешке и слике да би их послао са прешаним и смрзнутим узорцима које су сакупили. (Јамес Ди Лорето, Смитхсониан Институтион) 
Сарах Габлер, Кристен Ван Несте, Вицки Функ, Асиа Хилл и Морган Гостел одмарају се од биљака за узимање узорака како би позирали за групну фотографију изван америчког конзерваторија Ботанички врт. (Јамес Ди Лорето, Смитхсониан Институтион) Па, зашто неприродно место? Као музеји живих биљака, вртови су на идеалном месту да попуните ове празнине добро документованим узорцима, припремљеним за геномско секвенционирање. „Ботаничке баште сакупљају овакве колекције, у неким случајевима већ стотинама година, враћајући се чак у ренесансу“, каже директор баште Ари Нови. Вртови такође служе као кровне организације за групе које су укључене у откривање врста. Неки су такође дом семенских банака и специјализовани су за одређене врсте биљака.
Истраживачи могу научити све врсте ствари од узорака семена и ткива, од идентификације инвазивних врста до одговора на велика питања о еволуцији биљака. „То је неограничено“, примећује Фелик Форест, биолошки еволуатор биљака у Краљевској ботаничкој башти Кев у Великој Британији. Кев ради на сличном пројекту очувања генетских узорака 25 процената дивљих биљних врста до 2020. године.
ГГИ и Кев су део већег покрета за очување разноликости биљака у био-складиштима, као што је Смитхсониан-ов криогенски објекат и Свалбардов свод у Антарктику. Удружили су се са сличним организацијама ради формирања Глобалне мреже биодиверзитета генома (ГГБН).
Чему журба? "У идеалном случају, желели бисте сачувати живи примерак, али то постаје мање изводљиво", каже Цоддингтон. Прошлог месеца, истраживачи су сугерисали да се Земља већ налази усред свог шестог догађаја масовног изумирања. Уз уништавање станишта и мноштво претњи повезаних са климатским променама на хоризонту, научници желе да сачувају неке узорке док још увек могу. "Овде постоји извесна хитност", додаје Кресс.
Сачување ових генома може нам помоћи да од њих учимо у будућности. Форест се слаже, „Ако сачувамо генетску разноликост на неки начин, можемо се вратити на то за 20 година.“ Поред учења из биљне ДНК, истраживачи су могли и ускрснути изумрле биљке. Идеја враћања врсте из смрти природно долази са контроверзом, али немојмо да напредујемо. Шума упозорава, „Ово није Парк Јурја - још. Али технологија се креће тако брзо да ко зна шта бисмо могли учинити са ДНК епруветом за 20 година. “
