在幻灯片变得无用之前捕捉图像和数据
As we hasten to document the Earth’s species before human activities extinguish them for good, our biggest challenge lies in those that are too small to be seen with the naked eye, and the microscopic tardigrades (or, more endearingly, ‘water bears’ or ‘moss piglets’) are a perfect example. It is rapidly becoming apparent that all species, as well as their intrinsic right to survive, may provide us with vital ecosystem services or economic uses. Yet we can neither use nor protect species if we cannot identify or locate them. Thus, using modern digital techniques, Prof Johansson is among those seeking to transform our knowledge of the tardigrades.
进入水熊
培训的鸟类学家,约翰逊挑战自己,精确地研究了Tardirdes,因为他们很少知道。首先在十九世纪被德国牧师Johann Goeze发现了一个估计的1,150种这种独特的无脊椎动物集团,现在已知为科学,每年更多地增加。然而,他们仍然在研究中,直到他们显着的财产变得明显。
水熊居住在他们的绰号上,短,丰满,圆柱形的圆柱形,通常小于毫米长,八条腿每个爪子在多个爪子中结束。在每个大陆上发现,在从潮湿的苔藓到沙丘或海洋深度的环境中,陆地物种有能力进入被称为“阴道症”的悬浮动画。这使得水熊在极端条件下存活,包括从近距离零到150摄氏度,巨大压力,几乎完全真空的温度,并且电离辐射足以杀死人类几次。
Johansson博士的学生提供培训,使他们能够从Fresno College毕业,并具有良好的研究,数据库管理和数字成像
在隐生过程中,水熊的身体经历了非凡的变化:它的头和腿收缩,它皱缩成一个小葡萄干,被称为“大桶”。它的新陈代谢急剧减慢,失去了97%的体液,停止进食、移动和生长,但它的细胞仍然完好无损。当环境变得更适宜居住时,有时是数年后;在一个报道的案例中,125年后,这些动物通过简单地将水重新引入它们的栖息地而复活了。在几分钟或几小时的水合作用后,缓步动物就会离开“吞”阶段,重新开始它们停止的生活。
停播动画
水熊的隐生能力现在成为研究的目标,这些研究可能会延长用于移植的人体器官的寿命,或帮助保存被运送到没有冷藏的地区的活疫苗。缓步动物在强烈诱变条件下抵抗或修复DNA损伤的能力也有令人着迷的潜在应用。这样的例子不胜枚举。但所有缓步动物研究的基础都建立在我们发现和识别它们的能力上,而这需要样本。
妥善保存、分类和管理的动物标本是一个信息宝库,包括生物体本身和相关的“标签数据”(记录动物收集的地点和时间,它活着的时候是什么样子,等等)。可悲的是,许多用旧技术和材料保存下来的标本现在正在迅速降解,成为无用的科学研究。由于每个物种的名称通常与收集的最古老的标本之一有关,许多这些指定的“类型”标本特别危险。因此,尽可能地保存标本及其相关数据至关重要。
最好的方法之一就是使用高质量的数码照片,以及数字化的标签数据。在美国国家科学基金会(NSF)的资助下,约翰逊教授、金西博士和他们的学生开始了一项庞大的任务,将北美最大的缓步动物标本收藏数字化——加州戴维斯市博哈特昆虫博物馆(Bohart Museum of Entomology)收藏的26800个标本。之后,他们又将弗雷斯诺学院(Fresno College)收集的17000个标本作为国家科学基金会(NSF)早期拨款的一部分,创造了近44000个永久水熊记录,并与令人难以置信的12万张水熊的数字图像相关联。在数字化的同时,金西博士的团队开发了一种新的方法来恢复和重新安装他们收藏的最重要的标本,这有望使它们永久保存下来。
但是,即使是最好的数字记录仍然是无用的,如果他们仍然被隔绝在他们无法比较的个体博物馆中。随着Johansson教授认为,如果可以在地球上的任何地方可以自由且轻松地访问,数据只是有价值。因此,许多自然历史博物馆现在正在推动在线数据库中分享他们的数据。但是,标准化数据库需要标准化数据。由于世界各地的博物馆在相对隔离中进化到最近,每个人都有自己的标本编目系统,与他人不相容,这意味着在普遍框架中投入大量的时间,金钱和能源重新编目标本。幸运的是,对于水熊来说,Johansson和Kimsey的学生已经提供了能量,从而在数据库Idigbio中搜索并自由地访问完整的标本系列。
在项目周围有一个真正的社区意识,每个人都会努力使项目取得成功
鼓舞人心
这个项目的最大受益者之一并不是塔迪拉克里·分类,而是弗雷斯诺和超越的社区。加利福尼亚州’s oldest community college, Fresno prides itself on giving economically and/or culturally challenged students a chance: many are the first in their family to attend college, ninety percent receive financial aid, the majority are from minority groups, and most have no scientific background. Yet Johansson calls them to work on a top-level NSF-funded project, receive sound training in research methods, database management and digital imaging, and even publish peer reviewed papers naming new species; not many undergraduates can claim that! The students work with top scientists, receiving genetic support from Byron Adams at Brigham Young University, databasing expertise from Ed Gilbert of Symbiota (the software that supports iDigBio), and the immense tardigrade knowledge of Dr William Miller at Baker University, Kansas.
他们的成功是现象:相比平均毕业率仅30%,约翰逊更接近100%。曾经渴望以时尚,媒体或金融工作的年轻人现在受到启发,以追求研究生物学的高级程度。更重要的是,他们可以为他们带来对世界各地的研究人员和爱好者的水熊的知识来骄傲。对生物多样性保护,医学研究和人类健康进行这种可访问性的充分利益仍然可以看到。但有一件事是肯定的:这个开创性项目将确保水熊不再被忽视。
问答
是什么吸引你学习这样一个晦涩的小组作为tardirades?
如何研究Tardirades对人类健康有所不同?
最近发现的缓步动物擅长的DNA修复和保护机制显然也非常重要。不仅如此,新发现的玻璃蛋白和海藻糖将是延长器官或组织保质期的关键——促进更高的移植率。
我也很有兴趣追求这样一个想法,即风产生的缓步动物可能是疾病在全球传播的媒介。目前在这一领域有一些鲜为人知的研究表明可能存在问题。
所有人都有多么重要的是,所有人都可以自由访问?
我个人认为这是一种完全傲慢的做法。如果你的发现是重要的,你需要尽快提供它们。可能有成千上万的文件和电脑硬盘装载着可能非常重要的数据,但这些数据最终永远不会被公布,因为研究人员退休、去世、失去兴趣或失去了资金。
对于那些想从事科学研究但又觉得自己做不到的学生,你有什么建议?
这个项目的未来是什么?