研究人员DNA条形码北极
挪威北极伊京浆果是生活在那里的人们的共同的消遣。在夏末,狂野,开放的景观充斥着蓝莓,越橘,云莓和乌鸦,这些都是为了拍摄。在采摘浆果的挪威人中,一个鲜为人知的事实是每种浆果都含有多个亚种。区分它们的秘诀在于识别植物的叶子,花和花粉中的细微形态差异,这些差异基本上不可能用肉眼辨别。
这些微妙的差异早已为英格尔格雷夫阿尔索斯所知,这是一个浆果采摘者,也是北极圈以上220英里的特罗姆瑟大学的植物学家和分子生物学家。与大学博物馆研究中心的同事们一起,Alsos目前正在参与一项艰巨的任务,即不仅在遗传上确定浆果的所有物种和亚种,还包括挪威的所有动植物群。
这是一个名为挪威生命条形码(NorBOL)的全国性项目的一部分。这项工作分布在多个研究中心,自2014年作为国家项目启动以来,由挪威研究理事会和其他机构资助,旨在提供该国所有分类群的参考数据库。研究人员希望这些数据能够为气候变化面临的主要在北极地区的生物多样性监测提供基础。
“在北极的部分地区,如斯瓦尔巴德,由于气候变化导致的气温升高是全球气温变化的三倍,”Alsos告诉科学家。“高北极就像一个早期预警系统,可以告诉我们南方其他生态系统会发生什么。因此,了解北极地区生物多样性的变化至关重要。“
该项目的核心技术称为DNA条形码,是一种通过遗传标记(称为特定基因型特有的条形码)对所有生命形式进行分类的方法。条形码也可以促进新物种的发现。使用这种方法,新的和现有的分类群可以明确地分类,超出物种水平,没有分类学家的专业知识,加拿大圭尔夫大学的生物学家Paul Hebert解释说,他在21世纪初介绍了这个概念,但没有参与NorBOL。“为每种植物中的特定基因注册[条形码],你可以在下次遇到它们时将它们区分开来,”他说,“即使它只是一粒花粉或毛虫中的叶片碎片。”
Alsos和高级工程师Marie Merkel,负责对作为NorBOL的一部分的维管植物和真菌进行条形码编码,已经使用他们和他们的同事从博物馆的标本档案中提取或通过提取的DNA获得了大约2,000种植物品种。走进荒野。该信息最终将输入生命数据系统条码- 赫伯特发起的雄心勃勃的全球数据库项目,旨在记录地球上的所有生命。到目前为止,全国各地的挪威研究人员已经收集了大约19,000种物种的样本,估计整个挪威有6万种。“NorBOL正在制作参考图书馆;走出去寻找每一个物种的遗传指纹,“默克尔解释说。“然后你可以使用NorBOL为其他项目创建的库。”
高北极就像一个早期预警系统,可以告诉我们南方其他生态系统会发生什么。
-Tnger Greve Alsos,特罗姆瑟大学
其中一些项目需要使用这些数据来帮助确定最需要的保护工作。例如,特罗姆瑟大学博物馆研究中心的一个名为IceAGenT的新项目涉及利用该数据库以及北极生物群对过去气候变化的反应证据,预测当前和未来气候变化对选定物种的影响。植物。
IceAGenT是大学计划的一部分,旨在利用这些数据更好地了解该地区的生物复原力。例如,研究博物馆研究中心的ECOGEN项目的研究人员已经从北极湖泊获得沉积物样本(PLOS ONE,13:e0195403,2018)。然后,他们将这些样本的DNA与条形码库中的DNA进行比较。该团队包括Alsos,已经能够利用这些数据重建以前的变暖期和相应的生物多样性变化(Boreas,doi:10.1111 / bor.12357,2018)。
具体而言,研究人员已经证明,大约8000年前,当气候特别温暖,该地区的冰川开始融化时,树木线条比科学家先前想象的更北。此外,“我们在那里找到的物种比他们目前的限制更北,”Alsos解释道。她补充说,条形码库可以帮助评估与之前变暖期相关的生物多样性变化,以确定北极生态系统内是否发生任何物种灭绝。“这很重要,因为它向我们展示了现在的期待。”
植物学家Jeff Saarela在给“科学家”杂志的一封电子邮件中解释说,这种能够扭转当前生物多样性模式的能力可以提供一些有力的见解。Saarela在加拿大自然博物馆使用条形码技术研究北极生物多样性,但没有参与NorBOL项目。“我们可以利用现今的遗传信息来重建植物物种在大约1万年前冰川融化后如何达到目前的分布。”
圭尔夫大学赫伯特指出,通过提供有关物种对气候变暖的反应的数据,挪威条形码项目的重要性远远超出了北极圈。“北极生态系统是全球变化的领头羊,”他说。“正因如此,他们值得进行特别调查。”
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