Di tengah kabut dingin dan batu lava hitam, ahli botani Vicki Funk memotong batang dari tanaman Hawaii berbunga kuning yang disebut 'ilima ( Sida fallax ). "Ketika lava keluar ke laut, inilah yang menjajah pulau-pulau baru, " jelasnya.
Konten terkait
- Apa yang Dapat Diceritakan oleh Penelitian Genomik Tentang Keanekaragaman Hayati Bumi
Funk, seorang peneliti di Museum Nasional Sejarah Alam Smithsonian, jauh dari Hawaii. Sebagai gantinya, dia berada di sebuah kamar di konservatori berdinding kaca US Botanic Garden di Washington, DC. Setelah dengan cepat mengocok batang ke selembar kertas tipis yang bersih, Funk menambahkannya ke dalam arsip tanaman pres yang seperti akordeon. Masing-masing disimpan di antara kertas dan kardus, dipasangi bilah kayu dan diikat dengan tali oranye terang. Sementara itu siswa magang sekolah menengah dan perguruan tinggi di labnya memotong sampel tisu dari pabrik yang sama dan dengan cepat memasukkannya ke tabung reaksi yang disimpan dalam kuali bergelembung berisi nitrogen cair. Bagi 'ilima, kecepatan adalah esensi. "DNA mulai menurun segera, " jelas Funk.
Pada hari Rabu, Funk dan pasukannya bergerak di sekitar kebun mengambil sampel dari tanaman lain juga — pohon kakao, buaya kepingan salju, dan tanaman semut, antara lain. Karyanya adalah bagian dari Global Genome Initiative (GGI) Smithsonian, yang memulai proyek taman musim panas yang besar minggu ini.
Sida fallax atau 'ilima tinggal di habitat batuan vulkanik di konservatori Kebun Raya AS, jauh dari rumah asalnya di Hawaii. (Hilary-Morgan Watt, Institusi Smithsonian) GGI diluncurkan dua tahun lalu, dan tujuannya adalah untuk melestarikan setengah dari keanekaragaman hayati dunia dalam repositori di seluruh dunia. Untuk mencapai tujuan ini, para peneliti telah mengambil sampel dan membuat katalog tanaman, hewan, dan serangga di ekspedisi lapangan di seluruh dunia. “Anggap saja sebagai biologi konservasi abad ke-21, ” kata Jon Coddington, seorang ahli entomologi di museum yang mengawasi proyek tersebut.
Untuk tanaman, itu berarti menggabungkan sekolah lama dengan teknik pengumpulan sekolah baru. Ahli botani telah lama menggunakan mesin cetak kayu untuk mendokumentasikan daun, bunga, dan bahkan akar dalam sampel herbarium tradisional. Sekarang, dengan menangguhkan sampel jaringan dalam silika gel dan membekukannya dalam nitrogen cair, mereka dapat lebih memahami rahasia genetik tanaman. Sampel yang ditekan akan dikeringkan untuk membunuh bug yang tersesat, sementara sampel jaringan akan disimpan di ruang kriogenik raksasa di Pusat Dukungan Museum Institusi di Suitland, Maryland.
Sampel herbarium yang ditekan hanya dapat memberi tahu kita banyak tentang tanaman karena DNA mereka menurun seiring waktu. Mempertahankan genetika tanaman membuka sejumlah kemungkinan penelitian, tetapi "akses ke bahan berkualitas genom adalah langkah yang paling membatasi dalam genomika tanaman, " kata Coddington. Cara terbaik untuk melestarikan DNA adalah membekukannya dalam nitrogen cair dan menyimpannya di fasilitas seperti repositori kriogenik Institusi — salah satu yang terbesar dari jenisnya.
Sampel jaringan dari tanaman dalam proyek Kebun GGI akan disimpan dalam tangki cryogenic besar yang diisi dengan nitrogen cair. Freezer di bawah nol ini dapat menampung hingga 4 juta sampel. (Donald E. Hurlbert, Smithsonian) Para peneliti tahu banyak tentang tanaman yang bermanfaat bagi manusia, tetapi ada celah besar di pohon keluarga tanaman. Sekuensing sejumlah besar genom tanaman dapat mengisi celah itu. Untungnya, teknologi untuk melakukan itu menjadi jauh lebih murah dan lebih cepat dalam dekade terakhir. “Butuh sepuluh tahun untuk mengurutkan genom manusia. Sekarang Anda dapat melakukannya dalam waktu sekitar satu jam, ”kata John Kress, seorang ahli botani di museum dan Wakil Sekretaris Ilmu Pengetahuan Smithsonian.
Saat ini para peneliti memiliki sampel genom dari sekitar tiga persen dari genus tanaman di seluruh dunia. Selama musim panas, tim lapangan — hanya dengan mengumpulkan di kebun dan taman di Washington, DC, daerah — akan berupaya mengambil sampel setengah dari keluarga tumbuhan dunia. Selanjutnya, mereka akan mengambil proyek di jalan menuju kebun raya lainnya. Dalam dua tahun ke depan, para ilmuwan berharap untuk mengumpulkan sampel dari setengah genus tanaman yang menghuni Bumi. "Naik dari tiga menjadi 50 persen, itu perbedaan yang sangat besar, " kata Coddington.
Sekuensing begitu banyak tanaman akan butuh waktu, meskipun. Untuk saat ini, GGI hanya ingin mendapatkan sampel di atas es. Untuk memudahkan identifikasi, mereka akan membuat barcode DNA untuk setiap sampel dengan mengurutkan dua gen yang berbeda dari satu tanaman ke tanaman lainnya. Sampel akan disimpan dalam database online dan tersedia untuk menanam penggemar dan peneliti di seluruh dunia. Untuk saat ini, perpustakaan ini dapat membantu mengidentifikasi tanaman di seluruh dunia, dan para ilmuwan dapat menggunakannya untuk mengurutkan dan mempelajari seluruh genom tanaman.
Kebun raya mungkin tampak seperti situs lapangan yang tidak biasa. Biasanya, orang membayangkan ahli botani berjalan melintasi hutan dan memanjat puncak gunung untuk mengumpulkan tanaman langka dan belum ditemukan. Mahasiswa pascasarjana Funk dan botani Morgan Gostel telah berjalan ke ketinggian tinggi di Andes untuk mengumpulkan spesimen tanaman, kadang-kadang berkemah di bawah suhu beku dan mengangkut tangki nitrogen cair ke pegunungan. Ekspedisi lapangan ini membuat mereka jauh lebih dekat dengan rumah, dengan cuaca yang jelas lebih baik dan banyak pilihan makan siang truk makanan hip. Namun, ”pekerjaan kotor membuat koleksi ini benar-benar tidak berbeda dengan apa yang akan Anda lakukan di lapangan, ” catat Gostel.
Sarah Gabler mengambil sampel tisu dari mawar plymouth rose ( Sabatia kennedyuana Fernald ). Tabung reaksi dibungkus dengan foil dan dijatuhkan ke dalam tangki nitrogen cair portabel. (US Botanic Garden) 
Kristen Van Neste dan Vicki Funk menempelkan spesimen plymouth mawar merah muda berbunga. Tanaman dipilih untuk pengambilan sampel berdasarkan musim bunga. (US Botanic Garden) 
Funk dan timnya memburu tanaman untuk dicoba di USBG. (Helen Thompson) 
Vicky Funk memotong sampel lidah buaya kepingan salju langka ( Aloe rauhii ), yang merupakan tanaman asli Madagaskar. (Hilary-Morgan Watt, Institusi Smithsonian) 
Sampel buaya kepingan salju menunggu untuk diratakan dalam mesin cetak Funk. Saat membuat pengepresan, para peneliti mencoba memasukkan sebanyak mungkin bagian tanaman dari bunga ke akar. (Helen Thompson) 
Sarah Gabler dan Vicki Funk menjatuhkan tabung reaksi yang berisi sampel jaringan dari tanaman semut ( Hydnophytum formicarum ) ke dalam tangki nitrogen cair. Semut kecil menghuni batang tanaman ini. (US Botanic Garden) 
Kurator tanaman, Bill McLaughlin dari US Botanic Garden, memegang pot biji dari pohon kakao ( Theobroma cacao ), salah satu dari beberapa tanaman yang diambil sampelnya pada demonstrasi hari Rabu. Beberapa genom tanaman yang berguna untuk pertanian manusia, seperti kakao, telah diurutkan. (James Di Loreto, Institusi Smithsonian) 
Magang (kiri ke kanan) Sarah Gabler, Asia Hill dan Kristen Van Neste terlihat ketika Vicki Funk (paling kanan) mengencangkan pers pabriknya untuk melestarikan sampel tanaman rawa yang disebut plymouth rose gentian ( Sabatia kennedyuana Fernald ) di US Botanic Garden pada 8 Juli 2015. Tim juga mengambil catatan dan gambar untuk pergi lagi dengan sampel yang ditekan dan beku yang mereka kumpulkan. (James Di Loreto, Institusi Smithsonian) 
Sarah Gabler, Kristen Van Neste, Vicki Funk, Asia Hill dan Morgan Gostel beristirahat dari pengambilan sampel tanaman untuk berfoto bersama di luar konservatori Kebun Raya AS. (James Di Loreto, Institusi Smithsonian) Jadi, mengapa tempat yang tidak ortodoks? Sebagai museum tanaman hidup, kebun berada di tempat yang ideal untuk mengisi celah-celah ini dengan sampel yang terdokumentasi dengan baik yang disiapkan untuk pengurutan genom. "Kebun raya telah mengumpulkan koleksi seperti ini, dalam beberapa kasus, selama ratusan tahun, bahkan kembali ke Renaissance, " kata direktur kebun Ari Novy. Kebun juga berfungsi sebagai organisasi payung bagi kelompok yang terlibat dalam penemuan spesies. Beberapa rumah bagi bank benih, juga, dan berspesialisasi dalam jenis tanaman tertentu.
Para peneliti dapat mempelajari segala macam hal mulai dari sampel benih dan jaringan, dari mengidentifikasi spesies invasif hingga menjawab pertanyaan besar tentang evolusi tanaman. ”Tidak terbatas, ” kata Félix Forest, ahli biologi evolusi tanaman di Kebun Raya Kerajaan Kew di Inggris. Kew sedang mengerjakan proyek serupa untuk melestarikan sampel genetik 25 persen spesies tanaman liar pada tahun 2020.
GGI dan Kew adalah bagian dari gerakan yang lebih besar untuk melestarikan keanekaragaman tanaman dalam biorepositori, seperti fasilitas kriogenik Smithsonian dan brankas benih Antartika Svalbard. Mereka telah bekerja sama dengan organisasi serupa untuk membentuk Global Genome Biodiversity Network (GGBN).
Apa terburu-buru? "Idealnya, Anda ingin melestarikan spesimen hidup, tetapi itu menjadi kurang layak, " kata Coddington. Bulan lalu, para peneliti menyarankan bahwa Bumi sudah berada di tengah-tengah peristiwa kepunahan massal keenamnya. Dengan perusakan habitat dan sejumlah ancaman terkait perubahan iklim di cakrawala, para ilmuwan ingin melestarikan beberapa sampel selagi mereka masih bisa. "Ada urgensi tertentu untuk ini, " tambah Kress.
Mempertahankan genom ini sekarang, dapat membantu kita belajar darinya di masa depan. Hutan setuju, "Jika kita memiliki keanekaragaman genetik yang dipertahankan dalam beberapa cara, kita dapat kembali ke sana dalam 20 tahun." Selain belajar dari DNA tanaman, peneliti bahkan dapat menghidupkan kembali tanaman yang punah. Gagasan membawa kembali spesies dari kematian secara alami datang dengan kontroversi, tapi jangan maju dulu. Forest memperingatkan, “Ini belum Jurassic Park — belum. Tetapi teknologi bergerak sangat cepat sehingga siapa tahu apa yang bisa kita lakukan dengan tabung DNA 20 tahun dari sekarang. ”
