化石保存与公共健康如何紧密相关

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，你是第一位站在科学知识记录很少的地方的博物学家，就像阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士在马来群岛或亚历山大·冯·洪堡在 19 世纪初在美洲一样。你记录的笔记将扩大人类对自然界的科学知识，你收集的动植物标本将在未来几个世纪中用于描述过去和现在的生物多样性，并在生物医学和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。

这就是野外样本没有归档的情况。自然历史博物馆是标本的守护者，确保未来科学界可以在架子上、图书馆里以及通过精心策划的在线数据库获取这些样本。然而，尽管科学家继续对自然界进行采样，但许多标本并没有进入生物库。如果标本没有归档，下一代科学家将不可避免地不得不重新发明轮子，花费更多的时间和金钱重新采样世界物种和地理环境以解答未来的问题。

标本无法保存的原因多种多样，包括新一代科学家缺乏博物馆培训、自然历史收藏资金不足、资助和传播科学知识的组织缺乏对数据优先权的重视。

在《生物科学》杂志发表的一篇新论文中，我们和同事概述了美国联邦数据政策中存在的漏洞、科学期刊落后的数据优先顺序以及数据所有权文化如何导致研究样本被轻易丢弃。这个问题将阻碍科学进步。但改变还为时不晚。

旧标本，新发现

当标本（实际上是生物多样性的骨骼、皮肤和组织）被存档在博物馆时，它们可以被使用和重复使用，以解答随着时间的推移而产生的新的科学问题，包括许多社会关注的问题。

如今，一个非常常见的例子是利用保存的组织来追踪人畜共患疾病（即来自动物的疾病）的来源。大多数新出现的人类疾病都是人畜共患疾病，包括 COVID-19、狂犬病、MERS 和埃博拉病毒。

妥善保存的野生动物标本通常是为了完全不同的目的而收集的，例如野生动物保护或生态研究，这使得博物馆生物库成为公共卫生研究的重要参与者。每个存档的样本都可用于识别疾病的野生动物来源，监测疾病流行和分布随时间的变化，并识别可能导致疾病蔓延到人类的环境变量。

20 世纪 90 年代初，一种未知的致命病毒感染了人类，导致美国西南部 13 人死亡。研究人员利用最初因其他原因采集并保存在西南生物博物馆的哺乳动物标本，确定病原体为汉坦病毒，其野生动物来源为鹿鼠。博物馆标本还提供了证据，表明该病毒已在西南部啮齿动物种群中传播了十多年，并且其在人类中的出现与厄尔尼诺气候周期有关。通过这种方式，博物馆藏品为快速、科学的公共卫生指导提供了确凿证据。

不幸的是，新冠病毒的起源越来越难以确定，部分原因是科学界可以获得的样本数量和多样性正在减少，特别是来自亚洲和其他偏远地区的样本。

联邦政策可以鼓励保护

美国政府已经开始重视基因组数据安全，但它并不是第一个认识到这些数据重要性的政府。目前，由于国际生物安全措施松懈，以及外国在基因组学和生物医学领域投入大量资金，美国大部分基因数据都掌握在外国实体手中，其中最突出的是俄罗斯和中国。

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存档从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，但它未能满足标本的同等存档要求——标本是生物多样性和生物医学研究中使用的许多 DNA 序列的原材料。标本的不可挽回的丢失对国家安全、公共卫生和科学构成了重大风险。

其他联邦机构也在朝着正确的方向迈进，但仍有改进的空间。例如，美国地质调查局数据政策的最新更新将“公平”原则扩展到物种——这意味着标本必须可查找、可访问、可互操作和可重复使用。美国地质调查局还要求标本收集者负责确保其长期护理。虽然这些政策适用于美国地质调查局的科学家，但它们是整个科学界标本管理的良好典范。

不幸的是，在极端情况下，同样的政策还允许用联邦资金收集的标本被销毁，前提是这些标本被认为“对美国地质调查局不再具有价值或潜在用途”。鉴于标本的不可替代性，我们认为销毁标本很少是合理的。相反，在项目结束时将标本保存在博物馆更符合国家要求，以确保公开发布联邦数据，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

随着联邦指导方针的形成，科学家自己有责任确保负责任的标本存档，以通过增加获取途径促进生物科学的民主化。

采取行动的一个地方可能是在发表研究论文期间——这是科学事业的基石。

生态学、进化、行为和系统学领域排名前 100 的期刊中，超过一半提到或要求永久存档 DNA 序列。但只有不到五分之一的期刊对标本有类似的要求。如果标本得以保存，DNA 序列总是可以再生的。

各期刊对数据的要求不一致，这意味着作者可以通过将论文寄给政策较为宽松的期刊来逃避标本存档的责任。在资助提案和研究论文的同行评审过程中，科学家（作为编辑和审稿人）有机会鼓励负责任的标本存档。

所有权与管理权的历史

标本档案不一致也可能反映了更广泛的科学方法，其中许多方法都是从早期西方博物学家（如华莱士和冯·洪堡）那里传承下来的。科学家之间竞争激烈，最终导致了一种对被抢先的恐惧，这种观点一直存在，即数据所有权，而不是数据管理权。

19 世纪查尔斯·达尔文和华莱士之间的著名通信就是这种竞争的一个例子，这促使达尔文迅速完成了关于自然选择的著作。但如今，科学家们仍然对“谁先发现”存在争议。博物馆制定了协议来缓解许多此类担忧，包括延迟数据发布政策和临时禁令，允许研究人员在数据向公众公布之前完成项目。

我们和同事们提出了旨在扭转标本保存下滑趋势的指导方针。我们建议将标本管理计划整合到现有的数据管理计划要求中，将标本视为原始数据。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藏品至关重要。与博物馆一起规范标本档案将为下一代科学家奠定丰富的遗传资源基础。