青島日報社/觀海新聞3月16日訊 水清鶴吟，山幽虎嘯，草木蔓發(fā)，群山可望……這是生機勃發(fā)的中國，也是一幅以生物多樣性勾勒出萬物和諧共生的生態(tài)圖景。
從1992年成為最早簽署《生物多樣性公約》的締約方，到如今生物多樣性保護取得長足成效，中國作為世界上生物多樣性最豐富的國家之一，秉持人類命運共同體理念，一直積極參與全球生物多樣性治理。在強化保障能力的過程中，科技已經(jīng)成為解決方案不可或缺的重要組成。
以科技守護生命演化，在中國水產(chǎn)科學研究院黃海水產(chǎn)研究所的海洋漁業(yè)種質(zhì)資源庫，在中國科學院昆明動物研究所的中國西南野生生物種質(zhì)資源庫，在中科院武漢病毒所國家病毒資源庫、國家基因庫、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）海洋生物資源庫等多項國家重大戰(zhàn)略工程，青島海爾生物醫(yī)療股份有限公司（以下簡稱“海爾生物”）依托低溫制冷等核心技術，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字技術，將科技創(chuàng)新與生物遺傳資源保護、實驗室研究等場景相融合，為生物多樣性筑起安全屏障。
打破國外壟斷，用自主科技守護種質(zhì)資源
在發(fā)展中保護，在保護中發(fā)展。2021年10月8日，國務院新聞辦公室發(fā)布了《中國的生物多樣性保護》白皮書，宣布我國持續(xù)加大遷地保護力度，系統(tǒng)實施瀕危物種拯救工程。相比于傳統(tǒng)的遷地保護方法，對配子、胚胎、血液、組織等野生生物種質(zhì)資源進行冷凍保存可以使細胞新陳代謝和分裂速度減慢或停止、一旦恢復正常生理溫度又能繼續(xù)發(fā)育，正在逐漸替代活種保護，成為最有效的遷地保護方式，為種質(zhì)資源的長期保存、長距離運輸提供可能，這既需要超低溫冷凍技術保存配子、胚胎、組織等種質(zhì)資源，實現(xiàn)野生物種的易位保存，需要智慧物聯(lián)等數(shù)字技術的創(chuàng)新融合，也同步應用到種質(zhì)數(shù)據(jù)采集、整理、分析、監(jiān)測等環(huán)節(jié)，大幅提高實驗室運營效率。
中國西南野生生物種質(zhì)資源庫，作為我國生命科學領域首個重大基礎設施，是世界上僅有的兩個按照國際標準建立的野生生物種質(zhì)資源庫之一，保藏能力達到國際領先水平。其中，在動物種質(zhì)資源庫內(nèi)，藏有11000多物種、共20余萬份動物組織、核酸、細胞樣品。
“現(xiàn)在來說，我們不需要保存完整的動物個體，而是取動物個體的一小點血液、組織、毛發(fā)等，并保存在一根手指長度的小管中即可。”中國科學院昆明動物研究所工程師表示，這樣的保存手段既可以減少對動物的傷害，又可以節(jié)省存儲空間。
為了更快捷、更安全地保存和管理生物資源，海爾生物與中科院昆明動物研究所聯(lián)合建成了百萬級超低溫自動化種質(zhì)資源庫，并開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“動物種質(zhì)資源信息管理系統(tǒng)”。在這套種質(zhì)庫中，機械手臂可在-80℃的環(huán)境下，精準挑選單個種質(zhì)資源樣品，還不會對其他樣品產(chǎn)生影響。而整個過程，無需讓人來操控。
中科院昆明動物研究所動物種質(zhì)資源庫
應用在超低溫自動化種質(zhì)資源庫的這套技術，是基于海爾生物自主研發(fā)的樣本全溫域智慧物聯(lián)解決方案，它創(chuàng)新研發(fā)-90℃千瓦級高效復疊低溫技術，突破了大冷量超低溫制冷技術，并搭載基于5G的樣本信息智慧管理系統(tǒng)，配合圖像/射頻樣本精準定位技術，可突破-90℃超低溫環(huán)境，用“眼睛”實時鎖定樣本位置，使得采用航天級別材料的機械手能在60秒內(nèi)從100萬份樣本中，精確存取任一樣本。同時，種質(zhì)庫內(nèi)采用120℃大溫差超穩(wěn)桁架自動化平臺，解決了大溫差下“熱脹冷縮”引起的結(jié)構(gòu)變形超限影響。
2017年，經(jīng)中國輕工業(yè)聯(lián)合會專家組一致鑒定，相關技術已達到國際先進水平，并累計申請了118項專利，破解了“卡脖子”核心技術，打破了國外技術的壟斷。2021年，由中國制冷學會、海爾生物主導制定的《自動化低溫生物樣本庫》標準正式發(fā)布，填補了國內(nèi)這一領域的空白。
基于此項技術，科研人員在種質(zhì)資源保護和管理的過程中，讓無關樣本零暴露、外部環(huán)境零感染、精準存取零差錯，存取效率提升80%、人員免于低溫傷害等成為現(xiàn)實，實現(xiàn)了海量生物資源從入庫到出庫全流程的自動化、智能化、無人化管理。由此，庫內(nèi)數(shù)以萬計的珍稀、特有動物種質(zhì)資源得以高質(zhì)量保藏，為科研發(fā)展及可持續(xù)利用提供基礎。
“物聯(lián)網(wǎng)+”實驗室，以種質(zhì)數(shù)據(jù)護航生物多樣性
2022年中央1號文件指出，“加強種質(zhì)資源保護，加快育種創(chuàng)新”，要求“深入實施種業(yè)振興行動”。作為農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源的重要組成部分，海洋漁業(yè)生物種質(zhì)資源是推動國家漁業(yè)科技原始創(chuàng)新，助力漁業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展必備的物質(zhì)基礎。
2021年11月，隨著這座我國迄今投資規(guī)模最大、保存規(guī)模最大、設施最先進的海洋漁業(yè)種質(zhì)資源庫揭牌成立，海爾生物牽手中國水產(chǎn)科學研究院黃海水產(chǎn)研究所，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G等新興技術融入傳統(tǒng)水產(chǎn)實驗室科研場景，打造出智慧實驗室管理場景方案，助力海洋漁業(yè)科研智慧化升級。在海爾生物智慧實驗室管理方案支持下，水產(chǎn)實驗室一改傳統(tǒng)工作模式，科研人員、儀器設備、環(huán)境、倉儲、項目等多個環(huán)節(jié)實現(xiàn)了互聯(lián)互通，破解了傳統(tǒng)實驗室孤立、封閉、安全隱患的管理難題，形成綜合性的智慧管理平臺系統(tǒng)，助力國家海洋漁業(yè)生物種質(zhì)資源庫現(xiàn)代化建設。
國家海洋漁業(yè)生物種質(zhì)資源庫
在實驗室智慧大屏“中樞大腦”的監(jiān)控下，國家海洋漁業(yè)生物種質(zhì)資源庫實現(xiàn)了人、環(huán)境、設備、樣本的互聯(lián)互通和全流程信息可追溯，讓海洋經(jīng)濟種、生態(tài)種、特有種、稀有種和瀕危種等各種珍貴的海洋漁業(yè)生物種質(zhì)資源，得以安全保存與高質(zhì)量利用。同時，智能監(jiān)控平臺軟件的建立，也讓智慧硬件、環(huán)境監(jiān)測儀器、智慧用電管理系統(tǒng)、養(yǎng)殖系統(tǒng)監(jiān)控等全流程信息集成至監(jiān)控平臺中，實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)、環(huán)境指標、活體庫養(yǎng)殖系統(tǒng)等信息實時監(jiān)控，為科研提供精確研究數(shù)據(jù)，這也為海洋漁業(yè)智慧發(fā)展，保護生物多樣性帶來新的探索方向。
從種質(zhì)資源庫建設到種質(zhì)實驗室管理，海爾生物通過自主創(chuàng)新，專注于生物種質(zhì)資源的保護與管理，憑借全溫域智慧物聯(lián)解決方案對種質(zhì)資源的360°全方位呵護，以及定制化智慧實驗室場景解決方案，還幫助了中科院武漢病毒所國家病毒資源庫、國家基因庫、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）海洋生物資源庫等多項國家重大戰(zhàn)略工程，為野生生物種質(zhì)源保護與管理打造安全穩(wěn)定方案，筑牢生物多樣性保護科技屏障，保護生物多樣性，推動可持續(xù)發(fā)展。（青島日報/觀海新聞記者 楊光）
責任編輯：管佳宇
