超過500萬粒種子如今正冷凍在美國科羅拉多州柯林斯堡的一間零下18攝氏度的地下室中，它們注定要等上50年，直到進(jìn)化科學(xué)家獲得許可用其進(jìn)行試驗(yàn)。
與大多數(shù)旨在保護(hù)生物多樣性的種子庫不同，“項(xiàng)目基線”計(jì)劃被設(shè)計(jì)用來確保對(duì)植物正在如何進(jìn)化以響應(yīng)氣候變化和環(huán)境退化進(jìn)行精準(zhǔn)的對(duì)照研究。這些種子采集自遍及美國大陸的250個(gè)地區(qū)，并被儲(chǔ)存在該國農(nóng)業(yè)部的一座設(shè)施中。這些種子代表了約60個(gè)物種。
在美國科學(xué)基金會(huì)（NSF）一筆130萬美元經(jīng)費(fèi)的支持下，科學(xué)家從2012年開始采集種子。他們小心翼翼地在各種各樣的環(huán)境中收集標(biāo)本，并且覆蓋了大量的植物型——從小蘿卜到標(biāo)志性的約書亞樹。
該項(xiàng)目首席研究員、德魯斯市明尼蘇達(dá)大學(xué)植物學(xué)家Julie Etterson說，種子采集階段現(xiàn)在已經(jīng)完成。在今年早些時(shí)候，她和同事在《美國植物學(xué)雜志》上發(fā)表了一篇論文，向公眾介紹了“項(xiàng)目基線”計(jì)劃。
為了摸清物種是否正在進(jìn)化以響應(yīng)人類的壓力，例如氣候變化，科學(xué)家之前曾觀察生活在不同地區(qū)類似物種的差異，或隨著時(shí)間推移對(duì)一個(gè)地區(qū)進(jìn)行研究，進(jìn)而繪制植物如何同地區(qū)一道變化。但這些研究很難區(qū)分這究竟是進(jìn)化結(jié)果導(dǎo)致的變化還是單株植物對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)能力，即可塑性。
而“項(xiàng)目基線”計(jì)劃將允許科學(xué)家使存儲(chǔ)的種子與進(jìn)化剩下的植物肩并肩生長——在相同條件下，任何差異皆可以歸因于進(jìn)化。
在東蘭辛市密歇根州立大學(xué)從事細(xì)菌進(jìn)化研究的Richard Lenski說：“我認(rèn)為這是很棒的想法?！彼硎荆骸皬哪撤N程度上說，博物館的標(biāo)本，甚至是天然的種子庫將使得科學(xué)家可以進(jìn)行這些比較，但是沒有這一研究計(jì)劃所賦予的深入、系統(tǒng)和深思熟慮的方式?！?/p>
該計(jì)劃可以探討的問題包括在一些植物中觀察到的早期開花現(xiàn)象連同全球變暖是否可以歸因于進(jìn)化或可塑性，以及同一物種的不同種群之間進(jìn)化速度有何不同?；驕y(cè)序?qū)椭芯咳藛T找到哪些基因與被選擇出來的特征有關(guān)。
它還可以對(duì)預(yù)測(cè)進(jìn)行測(cè)試，例如低的遺傳變異增加滅絕率，以及進(jìn)化的發(fā)生通過許多小的遺傳變化而不是一些大的變化。Etterson說：“假設(shè)的清單真的僅限于想象。”
“項(xiàng)目基線”計(jì)劃給一個(gè)被稱為復(fù)活生態(tài)學(xué)的領(lǐng)域注入了活力。其最著名的實(shí)驗(yàn)就是孵化自然保存于湖泊沉積物中的無脊椎動(dòng)物的卵，并將后代與最近產(chǎn)的卵相比較。
紐約州伊薩卡市康奈爾大學(xué)環(huán)境科學(xué)家Nelson Hairston認(rèn)為，由于“項(xiàng)目基線”計(jì)劃積極為未來的研究奠定基礎(chǔ)，而不是依靠大自然在過去所隱藏的“秘密”，因此是一個(gè)“有遠(yuǎn)見的項(xiàng)目”。
復(fù)活生態(tài)學(xué)先鋒、霍頓市密歇根科技大學(xué)生物學(xué)家Charles Kerfoot強(qiáng)調(diào)，該計(jì)劃在那些假定有可能觀察到環(huán)境變化的地域收集種子，但這些差異肯定緣于氣候變化。他說：“這是毫無疑問的?！?/p>
然而科學(xué)家到底要在什么時(shí)候喚醒這些冷凍在地下室中的種子尚不清楚。“項(xiàng)目基線”計(jì)劃預(yù)計(jì)將于2018年啟動(dòng)，并且Etterson估計(jì)第一批種子最早可能在2020年種植。她希望該計(jì)劃在自己退休之前至少能夠有所收獲。
研究人員表示，與一般的進(jìn)化研究以及NSF的一般資助相比，“項(xiàng)目基線”計(jì)劃的時(shí)間尺度很長，但這也讓該計(jì)劃變得與眾不同。資助該計(jì)劃的NSF項(xiàng)目主管Samuel Scheiner表示：“這真的很不同，但如果我們想要研究全球變化，那么這正是我們所要做的。”（趙熙熙）
《中國科學(xué)報(bào)》 (2016-03-10 第2版 國際)