挪亞方舟是「創世紀」中所提到,在古代大洪水淹沒地表之際,挽救了人類與各種野生動物的一艘木船。基於相似的概念,在中央研究院也有這麼一座以液態氮冷凍保存各種臺灣野生動物的組織樣本的「冷凍方舟」,這座冷凍方舟位於院內的生物多樣性研究博物館(圖1),它並不畜養任何野生動物個體,而是將臺灣多樣生物的遺傳物質以冷凍方式保存下來。

圖1:位於生物多樣性研究博物館中,用以保存野生動物組織的液態氮儲存桶

 

為了因應地球上的生物多樣性正在急速流失的危機,目前已有超過196個締約方,168國簽署的全球最大的國際公約「生物多樣性公約」(Convention on Biological Diversity, CBD) 於1993年應運而生。該國際公約中即明文規定,各國家或地區生物之遺傳資源乃屬於該地區之財產,賦予資源國對於境內生物遺傳資源的所有權。因此建立適當的儲存庫保存國內生物資源便顯得非常重要。相較於目前全球多處早已運作多年的植物種子庫(seed bank),動物無法如植物在低溫環境下保留下可供在多年後萌芽育種的種子,因此其中一個保存野生動物組織的方法便是如野生動物冷凍方舟這種方式,而野生動物冷凍方舟設立的主要目的便是基於這個理念,在人工設施中盡可能保留多樣生物的遺傳物質。

臺灣面積雖小,但目前已經記錄了超過59,000種生物,臺灣特有生物種類更有8,000種以上,以全球物種數來說佔了舉足輕重的地位。因此對於典藏本土獨一無二的生物遺傳物質就更顯重要。有鑑於此,農委會林務局在2004年起即委託並支持本院生物多樣性研究中心推動執行「臺灣野生動物冷凍遺傳物質典藏中心建置」計畫,開始收納本土野生動物遺傳物質以及可作為物種鑑定的分子工具—生命條碼,同時系統化地整理與典藏冷凍組織材料的相關來源文件資料與其憑證標本(voucher specimen) (圖2),並將資料數位化,本院生物多樣性研究中心自此開始了收集並維護臺灣野生動物冷凍遺傳物質典藏的任務。為了增加收集的廣度,2009年起開始與國立自然科學博物館共同合作,進行真菌及其生命條碼的收集與典藏。野生動物的樣本大多數保存於生物多樣性研究博物館的液態氮儲存庫,真菌樣本則保存於自然科學博物館與財團法人食品發展工業研究所。

 

圖2:所有的冷凍組織樣本都可以追溯至組織來源的相對應憑證標本

 

在本項典藏的任務中,迄目前為止共已收集4,151種 13,427件動物冷凍遺傳組織樣本。這其中包括脊索動物門2,271種、節肢動物門1416種、軟體動物門320種、刺胞動物門72種、環節動物門39種、棘皮動物門31種、輪蟲動物門1種、以及星蟲動物門1種。在真菌方面,目前已累積收集了1,234種,1,120件乾標本及1,197件活菌株。這其中包括擔子菌門850種、子囊菌門846種、接合菌門71個物種。在生命條碼的收集上,也取得了很好的成果,總計在動物與真菌類別分別已經累積收集了4,094筆以及1,687筆的生命條碼。

生命條碼的應用極為廣泛,這項分子工具不僅可用於物種的鑑定,也可以應用在物種的新種發表研究上。作者等曾使用生命條碼序列作為分子證據,於2016年發表產於我國宜蘭縣河口水域的一個罕見的新種魚類—黃斑鯔鰕虎Mugilogobius flavomaculatus Huang, Chen, Yung & Shao, 2016(圖3),這不僅增加我們對本土生物多樣性的了解,也對這些稀有物種的保育有很大的幫助。在其他的應用層面上,生命條碼也多次用來協助海關鑑定可能非法進口之保育類物種等,對查緝走私、維護社會安全有重要貢獻。

 

圖3:使用生命條碼作為分子證據所發表的罕見新種河口魚類—黃斑鯔鰕虎

 

冷凍遺傳物質典藏標本之蒐藏的首要條件是必須要能夠正確地鑑定物種,並將標本存證典藏,因此生物多樣性研究博物館與擅長不同生物類群的分類學家合作,依其各自不同生物類群的分類專長來收集、鑑定與留取組織樣本,並將採集資料數位化建檔並上網公告,以供各界查詢使用。同時為了分散保存風險,目前大多數的組織標本大多均已將備份安置於農委會畜產試驗所種原保存中心典藏。且所有典藏資料目前皆已數位化置於「臺灣野生動物冷凍遺傳物質保存資料庫」網站,公開供國內外研究人員及大眾查閱。

保存物種與遺傳多樣性對於人類的生活具有實質上的經濟效益,目前人類所利用的經濟性動植物僅佔全球物種的極小部份,而其餘大部分的物種均分布在熱帶雨林地區及海洋,其中大部分的物種至今仍尚未為生物學家描述或了解,而亦可能有龐大的數量在發現之前便已絕種。這個龐大的物種庫所能提供的化學物質種類具有極高的發展潛力,提供了包括醫藥、食用、工業等等不同的用途。然而,在棲地破壞、汙染與全球氣候變遷的威脅下,生物多樣性正在快速消失。在努力保存野外生物多樣性的同時,在實驗室中設法以人為方式設法保存這些多樣生物的遺傳物質,雖無法直接解決野外生物多樣性急遽消失的問題,但在面對這個棘手問題時,仍不失為一個可以努力的方向。這些保存的冷凍樣本不僅可以作為生物基礎科學的研究材料,也為生物醫學、生物化學、生物科技等留下重要的可運用材料,並可作為未來科學研究與應用的重要資產。