Un chercheur de l'Institut international de recherche sur le riz transfère de nouveaux spécimens de riz dans sa banque de gènes de riz aux Philippines. Jens Aznar/AFP/Getty Images Il est pratiquement impossible d'introduire l'idée de banques de gènes sans évoquer l'histoire biblique de Noé. La figure de l'Ancien Testament a entassé deux de chaque animal sur un énorme bateau en bois afin de surmonter une inondation catastrophique. Les pluies sont arrivées, le bateau transportait sa précieuse cargaison au-dessus des vagues et tout le reste s'est noyé dans les profondeurs. Après que les eaux se soient finalement retirées, les animaux ont débarqué pour repeupler un ravagé, Terre gorgée d'eau.
Que vous considériez cette histoire comme un fait ou un mythe, L'entreprise de Noah partage de nombreuses similitudes frappantes avec les efforts actuels pour établir banques de gènes . Il n'y a pas de navires géants en bois cette fois-ci, et la portée va bien au-delà du rassemblement du bétail et des animaux exotiques. Au lieu, les chercheurs s'affairent à collecter des échantillons génétiques de milliers de plantes et d'animaux et à les stocker dans des chambres fortes congelées.
Un organisme gènes sont essentiellement ses plans, brins d'ADN minutieusement détaillés dans chaque cellule vivante. En congelant correctement ce matériel génétique, nous pouvons préserver les plans pour les âges à venir.
D'une part, ces efforts sont tout à fait en accord avec ceux de Noah. Il existe actuellement plus de 900 espèces animales menacées sur la planète, selon le Fish and Wildlife Service des États-Unis. Au lieu de faire face à un déluge de Dieu, ils sont largement menacés par les conditions provoquées par des siècles d'expansion humaine, exploitation et pollution. Si nous préservons leurs gènes maintenant, les scientifiques pensent que nous pourrons les réintroduire par clonage plus tard. De même, de nombreuses espèces de cultures sont également menacées.
Mais les banques de gènes sont plus qu'un simple système de sauvegarde global pour la prochaine fois que la race humaine supprimera accidentellement un fichier important. En collectant les schémas directeurs génétiques des plantes et des animaux de la planète, nous sommes mieux en mesure d'étudier le fonctionnement interne du monde naturel.
Dans cet article, nous examinerons les efforts actuels pour collecter et stocker les gènes des créatures vivantes de la Terre, des cultures vivrières et de la faune disparue aux profils ADN de populations humaines entières. On pourrait dire que nous économisons pour un jour de pluie.
La station d'introduction des plantes régionales du centre-nord de l'Iowa en répertorie plus de 10, 000 variétés de maïs. Aurore/Getty Images Si vous vous arrêtez et regardez la civilisation qui vous entoure, vous risquez d'apercevoir des sites vraiment étonnants :des avions et des gratte-ciel touchant les nuages, les réseaux électriques et les systèmes routiers sillonnant la terre et les réseaux de communication invisibles enveloppant une grande partie de la planète. Pourtant, toutes nos plus grandes réalisations en science, l'art et la philosophie remontent à une percée cruciale :l'agriculture domestique. Lorsque les premiers humains ont finalement commencé à abandonner le mode de vie de la chasse et de la cueillette pour une vie permanente et la culture, ils ont finalement eu le temps de se consacrer à une grande partie de ce que nous connaissons aujourd'hui comme la culture humaine.
Alors que les premiers humains dépendaient d'une variété de ressources végétales et animales récupérées, nous avons depuis atteint le point où des champs massifs soutiennent une seule culture vivrière qui en nourrit des millions. Cela met notre approvisionnement alimentaire dans une situation très délicate. Que se passe-t-il si le changement climatique introduit de nouveaux ravageurs ou rend une zone inhospitalière à une ancienne culture de boom ? Et si la maladie ou les catastrophes naturelles ou causées par l'homme l'anéantissaient ? En stockant les gènes derrière ces cultures, nous nous fournissons une sauvegarde -- argent en banque, pour ainsi dire.
Mais les grandes cultures commerciales ne sont pas les seules espèces que les chercheurs collectent dans les banques de gènes. Prenez la pomme de terre commune par exemple. Ce n'est pas la seule patate dans le congélateur - les chercheurs stockent des milliers de tubercules de différentes parties du monde pour protéger les frites et les Tater Tots du futur. Si une maladie survient qui cible une espèce alimentaire majeure de tubercule, peut-être un autre, des espèces moins connues serviront de remplacement approprié ou contiendront des informations génétiques essentielles pour créer une espèce résistante.
Bien sûr, les plantes remplissent nos pharmacies ainsi que nos assiettes. Les banques de gènes nous permettent de nous préparer à de futures inconnues en sauvegardant des plantes qui pourraient un jour jouer un rôle crucial dans le développement de nouveaux médicaments. C'est juste une raison de plus pour protéger non seulement les plantes que nous utilisons, mais aussi protéger le monde biodiversité en préservant le reste. Cela comprend plus de 500 espèces végétales du monde entier répertoriées comme menacées par le U.S. Fish and Wildlife Service. Qui sait quelle drogue miracle existe en ce moment, à découvrir dans une partie menacée de la forêt amazonienne ?
Le concept de stockage de gènes végétaux n'est pas nouveau. Les agriculteurs ont stocké des graines pour assurer les futures récoltes pendant des milliers d'années. Aujourd'hui, les banques de semences du monde entier travaillent à la chronique et au stockage des plans génétiques des cultures, en particulier ceux qui sont des cultures vivrières vitales. Certains d'entre eux appartiennent à l'État, d'autres sont exploités par des organisations privées et internationales. Pour un aperçu détaillé de ces opérations, lire Comment fonctionnent les banques de semences.
Les botanistes peuvent préserver le matériel génétique de deux manières. Une méthode consiste à sécher et à congeler les graines à des températures plus ou moins comparables à celles d'un hiver typique. Certaines graines peuvent survivre dans cet état pendant des décennies, mais nécessitent éventuellement une décongélation et une repousse pour fournir des produits frais, graines vitales. Cependant, si les graines sont congelées à plus bas, cryonique températures, tout mouvement moléculaire s'arrête. Bien que cette deuxième méthode soit beaucoup plus chère que la congélation normale, il augmente considérablement la durée de conservation du matériel génétique d'une plante.
Actuellement plus de 1, 400 banques de gènes dans le monde stockent des graines et des échantillons de gènes de centaines de plantes différentes [source :Popular Science].
Mais qu'en est-il de la vie animale de la planète ? Sur la page suivante, nous examinerons certains de nos efforts pour protéger les animaux en voie de disparition et ressusciter ceux qui ont disparu.
Un chercheur stocke par cryogénie du sperme de panda à la base de recherche de Chengdu sur l'élevage de pandas géants. Liu Jin/AFP/Getty Images Alors que les banques de semences donnent généralement la priorité aux plantes cultivées largement cultivées, les scientifiques qui cherchent à stocker des gènes animaux se concentrent dans une direction différente :les espèces au bord de l'extinction. Si cela semble être une entreprise relativement petite, considérez que le Fish and Wildlife Service des États-Unis répertorie actuellement plus de 900 espèces en danger. Si les tendances actuelles se poursuivent, les scientifiques prédisent plus de 1, 000 espèces de mammifères seront menacées d'extinction dans les 30 prochaines années [source :The Frozen Ark Project].
Plusieurs programmes œuvrent pour préserver les gènes des animaux en voie de disparition. La base de recherche chinoise de Chengdu sur l'élevage de pandas géants conserve des œufs, échantillons de sperme et d'autres tissus de pandas et d'autres espèces indigènes conservés en chambre froide. Le Frozen Ark Project du Royaume-Uni s'est donné pour mission de créer un réseau de banques de gènes similaires dans le monde entier consacré aux animaux en voie de disparition.
Des scientifiques indiens ont poussé l'idée plus loin en travaillant pour éventuellement réintroduire le guépard indien dans la nature, plus d'un demi-siècle après son extinction. Alors que les chercheurs manquent de tissus cryogéniquement conservés, ils ont pu collecter des tissus cutanés et osseux dans des musées et des zoos. Ils espèrent combler les lacunes génétiques en étudiant les gènes de populations de guépards similaires dans l'Iran moderne.
Cependant, les scientifiques n'ont pas complètement négligé les animaux domestiques. Certaines banques de gènes ont entrepris de documenter et de stocker l'ADN des principales races de bétail. Le ministère de l'Agriculture et du Développement rural du Royaume-Uni a créé une archive de sperme pour sauvegarder les profils génétiques des béliers en Grande-Bretagne et en Irlande du Nord.
Pour préserver l'information génétique des animaux, les scientifiques doivent cryogéniser divers spécimens de sperme, des œufs, Cheveu, la peau et le sang des espèces cibles pour offrir les meilleures chances de clonage futur. Pour y parvenir, les scientifiques utiliseraient une femelle d'une espèce apparentée comme mère porteuse. Ils prenaient l'un des œufs de la mère porteuse et le fusionnaient avec une cellule de l'animal à cloner. La mère aurait, en effet, donner naissance à une autre espèce - faisant d'elle une mère biologique, mais pas génétique. Pour plus d'informations sur ce processus, lire Comment fonctionne le clonage.
Ce processus fonctionnerait-il ? Les scientifiques ont déjà prouvé que c'était possible. Le 8 janvier, 2001, Des scientifiques américains ont annoncé la naissance d'un bébé gaur , un grand bœuf en voie de disparition originaire d'Inde et d'Asie. La mère du gaur, cependant, était une vache ordinaire.
L'utilisation généralisée de cette technique pour repeupler la planète avec des animaux disparus et en voie de disparition est encore dans des années. A court terme, ces banques de gènes permettent aux scientifiques d'étudier les espèces menacées et d'apprendre comment les préserver au mieux à l'avenir.
Mais qu'en est-il des espèces responsables de tant de ces quasi-extinctions ? Il ne faut donc pas s'étonner que les scientifiques préservent également le matériel génétique humain. Les banques de sperme dans lesquelles les médecins congèlent le sperme destiné à l'insémination artificielle en sont un excellent exemple.
D'autres banques de gènes, comme le projet islandais deCODE, stocker du matériel génétique humain pour la recherche médicale. La Chine travaille actuellement à collecter et à stocker les données génétiques des habitants de la ville de Taizhau. Les chercheurs ont déjà rassemblé des échantillons de 10, 000 individus et espère en récolter au total 5 millions [source :BBC News].
Régulièrement, les humains chargent leurs arches gelées. Nous les avons cachés dans les montagnes glacées de Norvège, enterrés dans des voûtes souterraines - il est même question d'envoyer des banques de gènes sur la lune. Aurons-nous un jour besoin de ces réservoirs génétiques pour reconstruire une planète ravagée par une catastrophe naturelle ou anthropique ?
Espérons que, nous n'aurons jamais à le découvrir. Explorez les liens sur la page suivante pour en savoir plus sur les merveilles génétiques derrière la vie.
Sources
