文化衝擊:珍貴的微生物收藏品在受威脅的生物圖書館中逐漸衰退

公共微生物庫(包括有益的和致命的)的消失,對青黴素和CRISPR等技術的進步至關重要

Petri dishes

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在世界各地充滿液氮的冷凍乾燥和鎖定的金庫中,儲存著數十萬種微生物培養物。在美國,這些活體圖書館包括伊利諾伊州皮奧里亞的91,000種細菌和真菌菌株,紐約州伊薩卡的13,000種真菌菌株,以及加州大學戴維斯分校的7,500種野生酵母。研究人員使用這些公開可用的培養物中的菌株,開發出了青黴素以及CRISPR基因編輯系統和PCR(聚合酶鏈反應)DNA擴增技術。

但是,隨著政府優先事項的明顯變化,以及歷史上建立和儲存美國許多生物資源庫的聯邦資金的枯竭,其基礎設施正面臨惡化的風險。由於用於日常管理(例如偶爾恢復菌株以維持活力,以及許可和分發菌株)的資金減少,這些收藏品的獲取難度也越來越大。植物病理學家戴維·蓋瑟負責管理賓夕法尼亞州立大學的20,000個鐮刀菌屬物種樣本,這是一種普遍存在的土壤真菌,可能具有致病性。當該收藏品的前任館長退休後,蓋瑟發現為全職替代者提供的資助幾乎不存在。“文化收藏品正面臨一場全國性的危機,”他說。“這種情況已經持續了很長時間;最近情況變得更糟。”

維持至少部分微生物庫的一種方法是提高使用者費用。然而,美國為了產生收入而建立的私人收藏品,通常向研究人員收取每株250到350美元的費用,這可能會阻礙早期研究和歷史上服務不足的機構。而私有化消除了公開分發菌株的義務,使得保密變得更容易。從海外採購菌株會帶來法律和後勤問題,而從自然界中分離菌株或從同行那裡獲得菌株則存在使用非同種或突變微生物的風險,這可能會加劇研究中的可重複性問題。


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與其他一些國家不同,美國沒有用於儲存菌株的集中設施。也沒有像挪威斯瓦爾巴群島的巨型北極金庫那樣的微生物對等物,非營利組織全球作物多樣性信託基金會在那裡儲存關鍵糧食作物的種子,以防自然或人為災難。但是,堪薩斯州立大學的研究員凱文·麥克盧斯基負責管理該校的真菌遺傳資源中心(一個包含25,000種絲狀真菌,包括大部分突變菌株的收藏品),他說一些微生物對於農業也很重要,因為它們可以抵禦病原體和真菌產生的有害化合物。“我們正在學習如何利用微生物做各種各樣的事情,”他說。“我們需要這些公開可用,而不是被收費牆擋住。”為此,麥克盧斯基一直在組織一個由國家科學基金會資助的專案,稱為美國培養物收藏網路,該專案旨在保護脆弱的收藏品,贊助相關研討會和培訓課程,並實施長期管理計劃以保持收藏品的開放。

活體微生物收藏品的價值之一在於,它們可以用來繪製菌株隨著時間推移,由於殺菌劑或抗生素的選擇壓力而發生的遺傳變化。因此,微生物可能具有科學家尚未發現或設想的應用。麥克盧斯基說,這些收藏品是無價的;他可以複製給定菌株的完美副本,幾乎就像微生物“圖書管理員”免費借出某本書的唯一倖存初版的確切副本一樣,同時永久安全地儲存原件。麥克盧斯基說,這對於可重複性和未來的學術研究至關重要。安德魯·卡內基曾經倡導公共圖書館,麥克盧斯基認為,現在是時候讓像傑夫·貝索斯(亞馬遜的億萬富翁企業家和創始人)這樣的資助者投資於一個開放的公共微生物收藏網路了。“斯瓦爾巴群島有很多種子,”麥克盧斯基說。“但我們需要一個微生物金庫。”

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