(川观新闻)为啥猫长得像猫,狗长得像狗?川农大校长这堂生物多样性课太有趣了!

2021-12-07 14:48:37作者:王代强 来源:党政办 点击数:

  

为什么猫长得像猫,狗长得像狗?经过万亿年演变,地球上的物种是增多了还是减少了?通过技术手段,可以实现想开什么花就开什么花?这些问题,与最近一个热词——“生物多样性”有关。

作为重要的生物多样性科学研究等平台载体,四川农业大学在相关领域造诣颇深。最近,记者找到川农大校长吴德,求解上面那些有趣的问题。结合多年工作经验,他用通俗的语言、生动的案例,给我们上了一堂生物多样性课。

生物多样性的核心是遗传多样性

记者:啥是生物多样性?

吴德:从生物学上的概念讲,生物多样性就是指动物、植物、微生物这三大体系构成的一个总和,其核心和基础是遗传多样性。之所以猫长得像猫狗的,狗长得像狗,不同的花卉有不同的形态,不同的树种有不同的高矮,都是遗传基因决定的。

简单地说,遗传基因带来的遗传多样性可以理解为:DNA(脱氧核糖核酸,生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种,携带有遗传信息)的双螺旋结构当中有4个碱基构成,这4个碱基会连成20多种氨基酸,这20多种氨基酸通过碱基组合和DNA模板形成成千上万种组合结构,就形成了遗传物质的多样性。

正是由于遗传物质的多样性,才形成了物种的多样性,所以就有了动物、植物、微生物,而植物当中又有草本植物、木本植物。

物种的多样性,物种之间通过食物链形成了一个个生态系统。比如,动物要吃植物,死掉的动物和植物就要分解产生微生物,然后又长出新的植物。如此循环往复,就实现了生态系统的自我更新,带来了生物多样性。

过去,我们注重发展经济,或多或少对生物多样性造成了一些破坏。现在提倡绿色发展,不能过度开发利用资源。维护生态系统,建设生态文明,尤为重要。

记者:如何认识生物多样性和生态系统、生态文明之间的关系?

吴德:生态系统是在生物多样性的基础上形成的,而生态文明是在多个生态系统的基础上,加上人类活动,以及政治、经济、文化等元素构成的。

生态文明高于生态系统,其核心就是总书记提出的“绿水青山就是金山银山”理念。生物多样性是生态文明的基础,有了好的生态系统,才有好的经济,才能把绿水青山变成金山银山。

四川是生物多样性的宝库

记者:经过亿万年演变,地球上的物种是增多了还是减少了?

吴德:有研究提出,最早的时候地球上生物多样性遗传进化是逐渐增加的,但增加到一定程度的时候,有些物种又逐渐出现收缩的状态。有研究提出,目前,全世界有100多万种动植物品种正受到威胁,数量急剧减少。

有些物种,我们只能通过一些基因检测办法去证明它曾经存在过,最典型的就是恐龙。而大量动物呈现品种集中化的现象,这是因为出于服务人类的目的,人类选育驯化了部分优良品种,但也减少了遗传的多样性。

比如,某些现存的圈养猪种,可能是上百种野生猪种驯化而来的,只能通过化石去发现了解。还有圈养的鸡、牛,也可能是从上百种野生品种中驯化来的,保存下来的品种数量非常有限。人类驯化了某些品种以后,野生数量就越来越少,一旦不养了,也面临自然消亡的可能。

生物多样性关键需要维持多元性之间的平衡状态。比如,恐龙的无限制扩展,对植物的大量的消减,最终是自掘坟墓。而人类有智慧,站在整个生物多样性的顶端,知道怎么利用生物多样性,不能过度奢侈地去利用它,不能把已经利用过的物种“过河拆桥”,不用不管,那它那就消亡掉了。

中国现在做的最好的生物多样性保护,就是对大熊猫的保护,我们建立了各种自然保护地,包括大部分面积在四川的大熊猫国家公园,还有繁育研究基地、野化放归基地,受威胁程度已从“濒危”降级为“易危”。

记者:四川的生物多样性基础如何?

吴德:四川拥有极其丰富的物种资源和生态系统类型,是全球34个生物多样性热点地区之一,是中国乃至世界的“生物多样性的宝库”。

四川植物的种类接近1万种,中国排第二,世界排前列。其中,有木本植物3190余种,约占全国的三分之一;有草本植物3600余种,其中,药用植物100多种。四川有国家I级和II级保护野生林木约70种,如红豆杉、攀枝花苏铁、珙桐、光叶蕨等。有珍稀花卉如四川报春、峨眉含笑、独蒜兰等。从红豆杉树皮和枝叶中提取的紫杉醇,有很好的治癌疗效。

四川有脊椎动物1400余种,约占全国总数的45%以上,包括大熊猫、川金丝猴、红腹锦鸡、绿尾虹雉、四川羚牛等多种稀有动物。

四川有微生物7700余种,其中,农业微生物菌种364种、环境微生物菌种425种,可食用菌种600余种。微生物包括细菌、病毒、真菌,泸州老窖、五粮液、郎酒中就有窖泥微生物。从四川泡菜中分离获得的产酸高,降亚硝酸盐、耐酸耐胆盐性能优良的泡菜益生菌,7株菌株都是植物乳杆菌。郫县豆瓣中含有曲曲霉。大熊猫降解纤维素微生物,猪源肠道微生物,都很有代表性。

生物多样性保护和利用都存在不足

记者:生物多样性保护存在哪些难题?

吴德:首先是生物多样性保护不足。人为环境破坏、极端天气事件、重大自然灾害、生物多样性受损和生态系统崩塌、减缓和适应气候变化措施的失败等,都对生物多样性保护带来挑战。

比如,鲸豚因为不知苦味,会闯入原油泄漏的海域。鲸豚类进化,失去了苦、酸、甜、鲜味觉,仅保留了咸味味觉受体。人们在抹香鲸尸体的胃里找到大量的垃圾。有研究指出,英国工业革命损失了近半数生物多样性。生物多样性破坏会对食物链造成影响,食草动物其实也存在食肉动物基因印迹。

其次是生物多样性利用不足。

一是珍稀林木资源多样性利用不足。缺乏四川省珍稀树种资源目录的详查与编制,对珍稀树种多样性保护与系统进化的机制研究严重缺乏,区域生态建设对珍稀植物资源的开发应用不足。以草本植物为例,据统计,四川3600余中草本植物中,800余种有牧用或生态修复价值,100种有药用价值,然而目前被驯化栽培的不足100种。

二是野生作物资源多样性利用不足。野生稻资源极少被利用,栽培稻资源利用范围狭窄,栽培水稻遗传多样性严重下降。

三是野生动物资源多样性利用不足。野生近缘种遗传资源作为种质资源用于家养动物良种培育利用率低。麝科动物养殖技术不成熟,无法广泛推广养殖。四川猕猴遗传多样性丰富,但尚未充分作为种质资源用于实验用猕猴良种的培育。

最后,生物多样性的深度挖掘严重不够。目前,遥感技术、环境DNA检测技术、高通量泛基因组测序技术、生态修复技术、大数据实时分析监控体系等多学科交叉检测系统缺乏。99%以上的核心基因资源还有待挖掘利用。

创建生态经济循环共生体

记者:如何破解这三大难题?

吴德:首先要建好国家公园、自然保护区,打造更多微型生态系统,比如都市公园、湿地公园。同时,结合乡村振兴打造农业生态系统,加强其与周边生态系统的协作。

其次,要科学利用好生物多样性,分三个层次。

一是国家公园要坚持生态旅游开发,对旅游人员要进行限制。比如,控制自驾车数量,对人类活动加以限制。

二是对保护系统中的核心基因资源进行调查调研,搞清楚哪些是珍稀珍贵的,有目的有计划地进行开采利用。能人工合成的就人工合成,减少对生物多样性的损伤。比如,美国黄石公园,每年的主打收入是旅游,他们后来发现公园的湖中有种微生物可以发电,就把它提取出来利用,节约了资源。

三是通过科普宣传,教会每一个人节约资源,利用好资源。你的每一个行动其实都跟生物多样性密切相关。你的呼气,二氧化碳产生多了,就需要植物来消减。

四是加大人工选择利用。重点是针对农业生物多样性,针对玉米、小麦、水稻、猪、牛、羊、水果等突破性新品种、好资源。比如,我们有很多猕猴桃野生资源,可以把优良的基因找回来,选育最好的,同时把其他野生资源保护住。

我们需要将生态保护和经济发展这两个端口连接起来,创建一个生态经济循环共生体,实现良性循环。

记者:创建这一共生体的关键是什么?

吴德:两个关键点。

一个是政策机制,要鼓励更多人参与到保护中。政策制定要以生物多样性保护为前提。比如,在欧洲、美国,修房子之前要进行环评,土地裸露多长时间、河道要开采等都先要进行生物多样性评估。

第二个是科技创新。核心基因的挖掘、动植物中有效物质的提取,现在是短板,要加大这方面的投入和研究,形成一系列突破性品种。美国之所以农业产值很高,就是因为他把全世界的生物多样性利用到美国,选育了很多原创性突破性农业品种,再卖到全世界。我们要把工业信息、计算机等创新力搞上去。

记者:川农大在生物多样性保护利用方面做了哪些努力?

吴德:川农大在这方面做了很多工作,值得一提的是小麦和水稻。在几代研教工作者的持续努力下,川农大收集了3万多个野生小麦资源,形成了小麦种质资源库,选育了一大批有影响力的小麦品种。还收集了15000多种野生水稻的资源,并进行整合利用,选用了一大批的品种。我们还建成了涵盖3500多种竹子的资源库,以及280多种鸟类的资源库。

当前,我们正谋划建设一个农业生物多样性创新平台(天府实验室),计划将其打造成四川省的生物多样性研究中心。我们计划在全校组建8至15个交叉学科中心,围绕生物多样性开展全方位交叉学科研究。

我们还打算建立奖补机制,鼓励支持每位科学家收集生物多样性种质资源,建立种质资源库和基因银行,把珍稀动植物、微生物的组织器官保存下来,以备不时之需。

记者:有人说,通过技术手段,就可以实现想开什么花就开什么花?有这么神奇吗?

吴德:就是这么神奇。现在的基因编辑技术,能把那些带有香味的基因转进入植物体中,让兰花变得更香,甚至改变花的颜色。川农大打算建一个兰花种质资源库,真正看得到兰花。四川有很多月季,通过基因编辑,可以将月季的刺变少,花瓣变多,这样就便于花饼工业化生产。通过技术手段,还可以让橡树长得更快,利于园林种植。

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