Во время Второй мировой войны преданная группа ботаников охраняла старейшую в мире коллекцию растений во время 28-месячной блокады Ленинграда. Около дюжины из них умерли от голода, оценив выживание коллекции выше соблазна полакомиться семенами.
Эти ученые из Института растениеводства имени Вавилова, расположенного на территории современного Санкт-Петербурга, Россия, проявили необычайную преданность делу, чтобы обеспечить бесценной биологической коллекции будущее, даже когда у них самих его не было.
Эта трагическая история находит отклик у многих современных ученых, посвятивших свою карьеру каталогизации и сохранению биологического разнообразия Земли. Многие из них рискуют своим здоровьем во время пандемии коронавируса, чтобы обеспечить выживание внушающих благоговение сообществ водорослей, членистоногих, бактерий, грибов, млекопитающих, растений, вирусов и рыб.
Слежение за этими коллекциями отнимает много времени и в лучшие времена, и эта задача становится еще более сложной в эпоху социального дистанцирования. Тем не менее, сотни ученых по всей территории США делают именно это, поддерживая все - от сверчков до культур тканей, мышей, мучнистой росы, нематод, псиллид, зебрафиш и даже ржавчинных грибов.
Стоит рискнуть
Подобно любимому саду на заднем дворе, эти коллекции должны постоянно поддерживаться. Они должны быть готовы принять новые образцы, но также и отказаться от тех, которые больше не жизнеспособны. На создание таких коллекций уходят целые жизни, поскольку образцы кропотливо приобретаются и подвергаются наблюдению, очистке, тщательному изучению генетики и измеряемых признаков.
Такие ученые, как мы, собирают то, что мы делаем, отчасти потому, что эти организмы вдохновляют нас на исследования и захватывают наше воображение. Но не менее важно и то, что эти коллекции имеют большое значение для общества и его развития.
В хранилищах семян, таких как коллекция растений в Санкт-Петербурге, надежно хранятся ушедшие семена с уникальными признаками, которые можно вывести из состояния покоя и скрестить с современными сортами для их улучшения. В других коллекциях такие же секреты ждут своего открытия и могут быть использованы для изучения заболеваний человека, микробиологии и биологической безопасности продуктов питания. По мере развития современных научных технологий, таких как секвенирование генома, исследователи, несомненно, узнают больше из этих живых коллекций и еще больше увеличат их ценность для человечества.
Живые коллекции обычно размещаются в академических или государственных лабораториях, но, как правило, доступны широкому научному сообществу. Финансирование на содержание коллекций часто поступает от общественности, многие коллекции получают поддержку от Министерства сельского хозяйства США, Национального научного фонда и Национальных институтов здравоохранения.
Скрытые расходы на живые коллекции часто ложатся на плечи менеджеров и сотрудников коллекций. Никто не видит, сколько дней или даже месяцев тратят кураторы и технические работники на выращивание одного уникального организма или колонии, сколько праздников уходит на обустройство клеток, сколько выходных уходит на смену корма, обеспечение водой и, да, уборку отходов.
Чтобы сохранить коллекции живыми и платежеспособными, требуется много труда и технических навыков.
Наши собственные живые коллекции
Во время глобальной пандемии эта непритязательная работа становится еще более сложной. Многие ученые были вынуждены обосновывать важность своих коллекций перед администрацией, чтобы получить доступ в лабораторию во время ограничений на социальную дистанцированность. Мы знаем это, потому что мы проводим свое время, поддерживая живые коллекции здесь, в Университете Западной Вирджинии.
Мы поддерживаем INVAM, крупнейшую в мире коллекцию арбускулярных микоризных грибов. Это грибки, которые установили тесное полезное партнерство с корнями растений - настолько тесное, что их можно культивировать только на живом растении.
Чтобы сохранить нашу коллекцию из более чем 900 отдельных штаммов, эти грибы должны быть индивидуально спарены с растениями-хозяевами. Затем растения должны содержаться в теплицах в течение нескольких месяцев каждый год. При культивировании 250-300 изолятов каждые три месяца и ежедневном поливе, это серьезные временные затраты. Нам также необходимо поддерживать коммерческие продажи, которые являются частью коллекции, проблемные культуры, требующие особого внимания, и исследовательские проекты, которые требуют дополнительного пространства, труда и обслуживания.
Несмотря на многочисленные трудности, эти усилия стоят того, потому что наша коллекция предоставляет ученым беспрецедентный ресурс, позволяющий задавать вопросы о том, как развиваются эти тесные партнерские отношения и как их можно использовать для выращивания более здоровой пищи и более здоровых культур сейчас и в условиях нашей меняющейся окружающей среды сейчас и в ближайшем будущем.
Мухи цеце выращиваются в инкубаторах с контролем температуры, света и влажности в помещениях с отрицательным давлением. Рита РиоВ другом месте кампуса, в лаборатории Рио, содержится одна из двух колоний мух цеце в США. Эти кровожадные мухи переносят паразитов, которые вызывают некоторые из самых разрушительных заболеваний, находящихся в запущенном состоянии. Эти колонии имеют решающее значение для углубления понимания учеными биологии мух и взаимодействия паразитов, а также для разработки новых стратегий борьбы с вредителями.
Эти привередливые насекомые постоянно находятся в поисках крови и требуют кормления несколько раз в неделю, независимо от того, что происходит в мире. Как и у людей, у отдельных мух цеце мало потомства. Поэтому важно поддерживать высокую численность мух цеце в колониях, чтобы способствовать генетическому разнообразию.
Сохранение коллекций во время пандемии
Чтобы сохранить коллекции, соблюдая правила социального дистанцирования, ученые, похоже, использовали два подхода: Поместить коллекции в "спячку" или вернуть их домой.
По нормативным и логистическим причинам мы не могли привезти наши коллекции домой, поэтому мы тщательно спланировали минимально необходимое обслуживание, чтобы ограничить требуемый персонал и количество посещений университета. Наша цель - просто переправить как можно больше грибковых штаммов или мух через этот кризис общественного здоровья человека, не проводя экспериментов и не выращивая наши коллекции.
Чтобы добиться этого, нам пришлось обосновать свой статус необходимых сотрудников для нашего университета. Мы приходим в масках и тщательно дезинфицируем общие поверхности. Мы не только координируем свои действия с другими важными сотрудниками, чтобы быть в кампусе в разное время, но и используем разные маршруты через здание. Мы делаем это, чтобы защитить наши сообщества, а также защитить научные ресурсы, на накопление которых было потрачено много времени и усилий.
Другой вариант - приносить коллекции домой. Это подходит для организмов, которые занимают мало места и могут покинуть пределы лаборатории, в отличие от мух цеце, на которых распространяется действие разрешений, и могут переносить условия наших домашних хозяйств.
Это краткосрочное решение позволяет более эффективно осуществлять социальное дистанцирование, но создает новые логистические проблемы. Представьте, что в вашем доме живут несколько сотен социальных пауков, 400 зимующих бабочек Буадувала или даже 1500 пауков-вдов.
Хотя их ученые смотрители вполне способны справиться с проблемами выращивания этих организмов в домашних условиях, они все равно сталкиваются с трудными вопросами. Где их хранить? Как обеспечить достаточное количество пищи, чтобы пережить этот неоднозначный период самоизоляции? Как уберечь своих кошек или детей от инкубаторов, полных мучных жуков?
То, что приходится привозить колонию насекомых домой или проходить через рискованные препятствия, чтобы посетить коллекции, живущие в лаборатории, стоит того для таких ученых, как мы. Усилия, необходимые во время этой пандемии, чтобы буквально сохранить науку живой, оправданы той ценностью, которую эти коллекции представляют для исследователей и общества.