作者:拉克伦·G
豪威尔，《对话》 信用:Shutterstock 越来越多的濒危物种依靠圈养来避免灭绝
一些濒临灭绝的物种只存在于圈养环境中，而另一些物种在被释放到野外之前依靠圈养来恢复
圈养繁殖计划面临着实现最佳保护结果的重大挑战，特别是高昂的经济成本，以及圈养几代后野生种群重要遗传多样性的丧失
我们今天发布的经济和遗传模型显示了冷冻遗传物质和使用辅助生殖可以为圈养繁殖项目提供一个非常需要的支持工具，解决遗传和经济问题，并允许动物园繁殖更多的物种和扩大他们有价值的工作
这些都是动物农业、研究、医学、疾病和人类生育力中常用的工具和技术，用于提高产量、降低成本，以及生产健康强壮的人类和动物
圈养繁殖很强大，但并不完美 没有人应该怀疑圈养对保护的价值
欧洲野牛、加利福尼亚秃鹰和澳大利亚的南考拉博雷蛙是三种标志性的物种，如果没有圈养繁殖，它们将会灭绝
标志性的澳大利亚物种橙腹鹦鹉和大比目鱼已经圈养繁殖了30多年
没有圈养繁殖，欧洲野牛将会灭绝
信用:Shutterstock 圈养繁殖在资源、劳动力和资本方面都很昂贵
项目的启动成本很高，高达数十万甚至数百万美元
平均而言，一个物种每年的高额持续成本超过20万美元
许多项目都是开放式的，如果要实现目标，将需要很多年甚至几十年的时间
当前项目的高成本阻止了自然资源保护主义者帮助许多急需圈养的物种
两栖动物就是一个恰当的例子
疾病和栖息地的丧失正在毁灭全球的野生两栖动物种群
现在有超过900种两栖动物需要圈养
超过200个这样的物种迫切需要它来避免灭绝
尽管需要数百种物种，但估计的全球能力和可用资源可以为不超过50种两栖动物提供圈养种群
成本是一回事，遗传是另一回事
圈养繁殖项目面临着遗传多样性的巨大挑战
这些现象甚至在一些运行时间最长、资源丰富的圈养繁殖项目中也很常见，比如大熊猫和袋獾
即使经过一代圈养繁殖，基因也会丢失，在短短几代时间内，最有可能在圈养条件下茁壮成长和繁殖的动物会表现出驯化和适应圈养的特征
近亲繁殖衰退在一些典型的小型圈养种群中是不可避免的
野生基因的丢失会影响圈养动物放回野外的整体适应性
为了对抗圈养种群中基因的丢失，圈养项目的全球共同目标是在一百年内保持原始圈养种群90%的遗传多样性
这被认为是黄金标准的做法，旨在确保在未来很长一段时间内，使用遗传问题最小的动物将动物重新引入野外
这个目标在大多数程序中是无法实现的，因为保持足够大的群体来将近亲繁殖率降低到所需的水平是不可行的
但是，利用生物银行和现有的或正在开发的辅助生殖技术可以解决基因和成本问题，最终实现这一目标
橙腹鹦鹉是人工饲养的
信用:Shutterstock 什么是生物银行？ 生物库是受威胁物种的各种活细胞的冷冻储存，特别是性细胞，包括精子、卵子和胚胎
冷冻样本可以长期保存，作为防止灭绝的保险，或者解冻用于保护性基因管理
生物银行并不少见
大型商业生物医学生物库通常储存用于癌症和其他医学研究的细胞系
生物库被广泛用于储存农作物和濒危植物的种子，并在动物农业中用于储存稀有或珍贵的家畜品种
生物库也是为了保护而存在的，例如圣地亚哥的冷冻动物园、英国的冷冻柜和澳大利亚的冷冻动物园储存了一些世界上最受威胁物种的冷冻样本
生物银行正在帮助拯救黑脚雪貂免于灭绝，上世纪80年代，最后剩下的雪貂(不到20只)被引入圈养繁殖计划，多年后补充了冷冻精子，以补充丢失的基因
我们发现了什么 利用圈养繁殖的经济成本的真实数据，我们为受威胁的俄勒冈斑点蛙(Rana pretiosa)建立了模型，这是一种原产于加拿大和北美的蛙，可以预测任何规模的圈养种群的项目成本和遗传多样性丧失率
然后，我们计算了当每一代人使用冷冻精子将基因重新添加到圈养种群中时，这些成本是如何变化的，近亲繁殖率是如何降低的
这些模型将适用于任何有圈养繁殖成本的物种
南柯氏蛙濒临灭绝
信用:Shutterstock 俄勒冈州斑点蛙模型的结果令人吃惊
生物银行极大地减缓了近亲繁殖的速度，并且只需要更少的活青蛙
在正常的圈养条件下，超过1800只活青蛙需要满足遗传目标
通过使用生物银行，这个数字减少到58只活青蛙
俄勒冈斑点蛙的估计成本节约和基因适应性的提高意义深远
满足90%遗传多样性的遗传目标所需的传统圈养种群将花费超过2美元
800万美元，接下来是5.37亿美元的100年计划
建立一个生物库需要花费121，000美元，而同期的总成本只有2，000万美元
这意味着从正常的圈养繁殖到生物库方法的总成本降低了26倍
圈养繁殖的新时代？ 对生物银行方法的投资可以让圈养繁殖机构饲养更健康、更像野生动物的动物
圈养繁殖计划可以达到从未实现的基因目标，并生产出更适合放归野外的动物
成本的大幅降低将使机构能够容纳更多的物种
通过对潜在技术的研究投资，这种方法将不再局限于两栖动物，可以在任何物种中发挥作用
生物银行的建立可能会开启一个新时代，为更多急需的物种进行圈养繁殖
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