科幻電影裡的「末日種子庫」真的存在嗎?

2021-01-17 植物科學最前沿

科幻電影中常有這樣的劇情：地球將要毀滅，國際空間站或宇宙飛船帶著各種植物的種子及地球生物的遺傳信息前往宇宙深處，直到人類找到另一個適宜生存的星球重新繁育新生命。種子庫、基因庫是科幻電影裡的「常客」了，然而這並不是科幻電影裡的虛擬事物，種子庫在地球上確實存在。


種子的「諾亞方舟」


為了預防人類因為戰爭或者其他突發性災害導致農業癱瘓，以及保護作物基因多樣性，全球多地均有設置種子庫，用於保存作物種子等種質資源。


斯瓦爾巴全球種子庫


2008年，挪威政府於在斯瓦爾巴島設立的一個非盈利的、全球性的植物遺傳基因庫，隸屬北歐遺傳資源中心管理。這個庫設立的根本動機是給全球其他1700多個種子庫做一個終極備份，以預防其他種子庫因為各種原因無法正常工作。



斯瓦爾巴島地處北極圈內，氣候非常寒冷，適宜種子的保存，即便因為意外停電依靠凍土層的保護，三間庫房的溫度也可以維持在0°C以下多年。圖源網絡


斯瓦爾巴全球種子庫有三個兩百多平方的恆溫庫房，庫房使用空調保持-18°C的恆溫，庫房的牆壁是一米多厚的混凝土，一方面可以起到保溫的效果，另一方面，堅固的山體和厚重的牆壁可以保護這些庫房裡的種子抵禦核武器的攻擊。之所以得名為「末日種子庫」，是希望它可以扛過人類的核戰爭或者一些大的自然災害，幫助人們快速地恢復受損的農業。



剖面結構圖，最深處的三個房間是存放種子的庫房。圖源網絡



庫房內部，架子上的盒子裡裝著全球其他種子庫送來備份的種子。圖源網絡


中國西南野生生物種質資源庫


不僅僅國外有末日種子庫，我國也建立了類似的機構——中國西南野生生物種質資源庫，主要包括種子庫、植物離體種質庫、DNA庫、微生物種子庫、動物種質庫、信息中心和植物種質資源圃，是目前亞洲最大、世界第二大的種子庫，僅次於末日種子庫。


中國西南野生生物種質資源庫外觀及種子庫。圖源網絡


     和末日種子庫、英國的「千年種子庫」等世界一流種質庫相比，我國的種質資源庫最明顯的不同點就在於，它不像其他「同行」一樣位於寒冷地區，而是位於熱帶。另一方面，種質資源庫和它們又有一點不同，它所保護的，絕不僅限於植物種子，還有各種地球生命體及其遺傳信息。



中國西南野生生物種質資源庫官方網站。


種質資源是什麼？


種質資源又稱遺傳資源。是指生物體親代傳遞給子代的遺傳物質，它往往存在於特定品種之中，如古老的地方品種、新培育的推廣品種、重要的遺傳材料以及野生近緣植物，都屬於種質資源的範圍。

植物種類數量雖然龐大，生存狀況卻不容樂觀。人類對大自然的破壞、入侵造成了大量野生植物的消失。現在的植物物種滅絕速度已經遠超正常水平（比預期的自然滅絕速度高出近500倍）。「一個物種影響一個國家的經濟，一個基因關係到一個國家的興盛。」野生植物千百年來不斷地與自然抗爭，這些資源都是在不同生態條件下經過漫長的自然演變形成的，蘊藏著各種潛在的可利用基因，是國家的寶貴財富，也是人類生存繁衍的基礎。



夏威夷是有記錄以來種子植物物種滅絕最多的地區（79種），緊隨其後的是南非的開普省（37種）和模里西斯（32種），澳大利亞、巴西、印度和馬達加斯加也名列前茅。圖源網絡


種質資源是種業的「晶片」


我國是世界農作物起源中心之一，幅員遼闊，地勢複雜，加上數千年來的馴化及培育，演化出許多品種資源豐富的農作物。全世界過半數主要栽培作物都在中國有栽培歷史。這些多種多樣的作物中蘊含著巨量的種質資源（如高產，抗病，抗高溫，矮杆，抗倒伏，耐鹽鹼等），這是科學家培育農作物新品種的堅實基礎。

上世紀，孢囊線蟲病使美國大豆產業遭遇毀滅性打擊，幾個大豆主產州幾乎顆粒無收，就在無計可施時，科學家發現從中國的獨特地方品種——北京小黑豆有抗病基因，正是利用其特有的抗病基因，最終培育出新大豆品種令產業得以復甦。



大豆孢囊線蟲病。圖源網絡


種質資源是抵禦「末日」的法寶


在電影《星際穿越》中，隨著全球氣候惡化，地球上的只剩下最後一種作物——玉米，且玉米正在枯萎病的折磨下大片大片的死亡，人類因此面臨著嚴峻的食物短缺及氧氣含量下降的問題。這樣的問題在現實中可能出現嗎？答案是：不太可能出現。



《星際穿越》劇照。圖源網絡


首先，目前地球氧氣的來源大部分來自於海洋藻類而不是農作物，如果全球氣候真的惡化到只剩下一種作物，大概率人類會先因為缺氧而死，而不是缺少食物。其次依據目前全球生物多樣性的情況，很難有一種疾病可以影響到全部植物。通過現有的技術，可以較快速的診斷出農作物的病因並對其進行治療，實在不行也可以使用育種技術培育新品種來抵抗病害。而培育新品種的核心正是存在於自然界中的種質資源。


參考資料：

如何看待末日種子庫被淹?https://www.zhihu.com/question/60128188/answer/172725823全世界最大規模的植物調查！揭示了驚人的滅絕速度！https://mp.weixin.qq.com/s/T4hnqeWLFrQaG_8Xy_nteA

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    因此，「末日種子庫」修建在距離山洞出口120米的地方，即便外界溫度升高，也難以穿透周圍厚厚的永久凍土，就算冷凍隔熱裝置失靈，永久凍土也能確保「末日種子庫」的溫度在零下4℃左右，並持續200年之久。　　為了能夠抵禦原子爆炸的衝擊，「末日種子庫」按照美國國家黃金儲存庫諾克斯堡的安全模式建造，外面包圍著1米厚的鋼筋混凝土牆，隧道裡有數道安全性能極高的密封門，既能夠抵抗爆炸產生的衝擊力，也能防止熱空氣的滲入。　　「末日種子庫」中有兩個氣壓艙，每個佔地375平方米，共可以保存300萬種植物種子樣本。
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