化石保存与公共健康如何相互关联

为了解决未来的问题,我们必须保护过去的标本。
Fossilized lizard
保存动物标本是解决现代问题的关键。Pixabay


Jocelyn P. Colella 是堪萨斯大学生态与进化生物学助理教授兼哺乳动物助理馆长。Bryan McLean 是北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校生物学助理教授。本文最初发表于The Conversation

想象一下,您是第一位站在科学记录稀少之地——例如19世纪初的阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士在马来群岛亚历山大·冯·洪堡在美洲——的博物学家。您记录的笔记将拓展人类对自然世界的科学认知,而您收集的动植物标本注定会被使用数百年,以描述过去和现在的生物多样性,并在生物医学及其他领域取得新发现。

现在,想象一下,如果这些标本从未被收集过。

如果野外采集的样本没有被归档,情况就是如此。自然历史博物馆是标本的守护者,确保它们将来能供科学界使用,保存在架子上、图书馆中,并通过精心管理的在线数据库。然而,尽管科学家们不断采集自然界的样本,但许多标本并未进入生物库。如果标本不被归档,下一代科学家将不可避免地要重复造轮子,花费更多的时间和金钱重新采集世界物种和地理信息,以回答未来的问题。

标本未能保存的原因有很多,包括新一代科学家缺乏博物馆培训,自然历史收藏品资金不足,以及资助和传播科学知识的组织的 डेटा 优先级出现偏差。

在《BioScience》期刊上发表的一篇新论文中,我们 以及我们的同事概述了美国联邦数据政策中现有的漏洞、科学期刊落后的数据优先级以及数据所有权文化,是如何让研究标本轻易被丢弃的。这个问题将阻碍科学进步。但是,现在改变还不晚。

旧标本,新发现

当标本——字面上的,即生物多样性的骨骼、皮肤和组织——被保存在博物馆中时,它们可以被反复使用,以回答随着时间推移而出现的新科学问题,包括许多社会关切的问题

如今一个非常熟悉的例子是,利用保存的组织来追溯人畜共患病的起源——即来自动物的疾病。 大多数人类新发疾病都是人畜共患的,包括 COVID-19、狂犬病、MERS 和埃博拉。

正确保存的野生动物标本,通常是为了完全不同的目的而采集——例如野生动物保护或生态研究——使得博物馆的生物库成为公共卫生研究的重要参与者。每一个归档的样本都可以用来识别疾病的野生动物源,监测疾病患病率和分布随时间的变化,并确定可能导致其传播给人类的环境变量。

20世纪90年代初,一种未知的致命病毒跳入人类,在美国西南部造成13人死亡。最初因其他原因采集并保存在西南博物学博物馆的哺乳动物标本,被研究人员用来将病原体确定为汉坦病毒,其野生动物源是鹿鼠。博物馆的标本还提供了证据,表明该病毒已在西南部啮齿动物种群中传播了十多年,并且其出现在人类中与厄尔尼诺气候周期有关。通过这种方式,博物馆的收藏品为快速、科学知情的公共卫生指导提供了确凿证据。

不幸的是,COVID-19 的起源更难确定——部分原因是提供给科学界(尤其是在亚洲和其他偏远地区)的标本数量和多样性正在减少。

联邦政策可以鼓励保存

美国政府已开始优先考虑基因组数据安全,但它并非第一个认识到这些数据重要性的国家。目前,大部分美国基因数据由外国实体拥有,其中最著名的是俄罗斯和中国,这是由于国际生物安全措施松懈以及在基因组学和生物医学领域进行了大量外国投资。

作为回应,美国国立卫生研究院基因组数据共享政策现在提倡归档由组织样本生成的分子序列数据(即 DNA 和 RNA)。

这项政策是朝着正确方向迈出的一步,但它未能解决同等重要的、针对标本的归档要求——标本是生物多样性和生物医学研究中许多 DNA 序列的原始材料。标本的不可挽回的损失对国家安全、公共卫生和科学构成了重大风险。

其他联邦机构也正在朝着正确的方向迈出步伐,但仍有改进的空间。例如,美国地质调查局 (USGS) 的数据政策的最新更新将“FAIR”原则扩展到物种——这意味着标本必须是可查找的、可访问的、可互操作的且可重用的。USGS 还将标本的收集者视为对其进行长期保管的责任人。尽管这些政策适用于 USGS 的科学家,但它们是整个科学界标本管理的一个良好范例。

不幸的是,在极端情况下,同一政策也允许用联邦资金收集的标本在被认为“不再具有价值或潜在用途 [USGS]”时被销毁。鉴于标本的不可替代性,我们认为销毁很少是合理的。相反,项目结束后在博物馆中保存标本,更符合确保联邦数据公开国家任务,并有助于履行向公众提供这些数据的责任。

科学期刊可以设定优先级

随着联邦指南的成形,科学家们本身就有责任确保负责任的标本归档,通过增加访问权限来促进生物科学的民主化。

一个可以采取行动的地方可能是在研究论文的发表过程中——这是科学事业的基石。

生态学、进化论、行为学和系统学的前100名期刊中,有一半以上提到了或要求永久归档 DNA 序列。但不到五分之一对标本有类似的要求。如果标本被保存下来,DNA 序列总是可以重新生成的。

期刊之间不一致的数据要求意味着作者可以通过将他们的工作发送给政策更宽松的期刊来规避归档标本的责任。在同行评审基金项目和研究论文的过程中,科学家们——作为编辑和审稿人——有机会鼓励负责任的标本归档。

所有权的历史与保管权

不一致的标本归档也可能反映了科学的总体方法,其中很大一部分继承自早期西方博物学家——如华莱士和洪堡。数据所有权而非保管权的传统观念一直存在,这源于科学家之间的竞争,最终导致了对被抢先发表的恐惧

查尔斯·达尔文和华莱士之间著名的19世纪通信,促使达尔文迅速完成了他对自然选择的著作,是这种竞争的一个例子。但“谁先发现”的紧张关系至今仍然存在于科学家中。博物馆有相应的协议来缓解这些担忧,包括数据发布延迟政策和临时禁令,允许研究人员在他们的数据公开发布之前完成项目。

我们和我们的同事提出了旨在扭转标本保存下降趋势的指导方针。我们建议将标本保管计划纳入现有数据管理计划的要求中,将标本视为其本身的主要数据。研究人员和自然历史博物馆之间的早期合作、预算和规划对于确保有物理空间和财政资源来存储新收藏品至关重要。将标本与博物馆进行常态化归档,将为下一代科学家建立丰富的遗传资源基础。

The Conversation


 

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