理解生物多样性的系统方法

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未来生物多样性研究的宏伟愿景将技术创新置于其核心,并呼吁在数据共享、标准化和公民科学方面更加开放。

改编自图6 Mantle等ZooKeys 209, 147-163你的智能手机可能会帮助我们了解自然世界是如何运作的。拍一张鸟的照片,在照片上加上拍摄地点和时间的细节,你可以帮助科学家了解——很有可能是拯救——世界的生物多样性。

了解是什么导致了地球上生命的巨大多样性,也许是生态学研究的巨大挑战。但是,为了能够预测这个全球系统的变化将如何影响生活在其中的植物和生物,需要将收集到的大量不同时间和空间尺度的信息联系在一起——从几秒钟生长的微生物到数千年竞争的植物;从营养物质的纳米循环到鲸鱼的海洋迁徙。

移动技术只是人们提出的帮助将生物多样性的信息和想法联系起来的方法之一,目的是最终理解是什么驱动和维持生物多样性。

一个今天发表的文章BMC生态学该书概述了生物多样性研究未来的宏伟愿景,力图回答这些问题,并将开放性放在其核心位置。

在这里,卡迪夫大学的亚历克斯·哈迪和伦敦自然历史博物馆的戴夫·罗伯茨发布了他们对未来十年生物多样性研究的展望,以及需要做些什么才能将我们对自然世界的理解带入数字时代。他们的白皮书是与生物多样性信息学社区合作编写的,在该白皮书的计划发布到一个公共的GoogleDoc之后,通过大量的社区咨询工作完成的。作者对生物多样性信息学领域77位领导者的个人贡献进行了汇编和编辑,为未来创造了一个全面的愿景,为该领域的优先资助发出了呼吁。

复杂性和连通性

作者认为,这一愿景的核心是需要标准化、开放存储和以完全可互操作的方式将不同的数据集链接在一起。在这种情况下,基因组学领域是一个有用的类比,在数据共享、标准化和工具开发方面的开放文化结合在一起,带来了知识的进步,而测序技术的成本直线下降。

相比之下,生物多样性信息学中目前可用的众多工具通常使用不同的架构,用于不同的议程。通过创建一个全面的愿景,人们希望共同的目的可以为一个共同的目标带来协调。

生物多样性研究进展的一个重大障碍是获取数据。在各个学科中,只有大约6-8%的研究人员存款数据在档案。由于很难从商业出版商拥有的版权中恢复数据,以及对许可和版权之间的差异存在广泛误解,许多研究人员一直不愿公开发布他们的数据。作者对这个问题做了简明扼要的总结:

“尽管取得了相当大的进展,但生物多样性科学仍然依赖于数据,而这些数据并不像它应该的那样完全可用、可链接、可发现和可获取”

像英国皇家学会这样的科学机构——出版生物多样性的书籍并不陌生,比如臭名昭著的《生物多样性》鱼的历史——现在也呼吁在数字时代更加开放,并朝着科学是一项开放的事业:“尽管科学家们经常利用数字时代的海量数据和计算能力,但这种方法往往让人联想到纸张时代,而不是数字时代

名字有什么关系?

尽管有些人可能会说,分类法在数字领域已经姗姗来迟了——例如,最近由委员会洲际弹道导弹物种名称的电子记录——现在有机会将物种描述从林奈简单的二元分类学中转移出来,这意味着分类单元的名称现在可能成为访问钥匙,解开关于生物的栖息地、发生、进食特征和其他丰富的生态信息。

这一设想提出的解决方案是,每个名字都有一个持久而独特的标识符——与基因银行等存储基因型信息的方式大致相同——在基因层面将单个物种的信息连接起来,一直连接到整个生态系统。

对这种系统的一个批评是,传统的林奈分类法可能会丢失,取而代之的是冷冰冰的身份证号码。没有更多的Hyloscirtus princecharlesi,没有更多的阿格拉katewinsletae.虽然这一建议可能会冒犯实践分类学家,但作者认为,以目前通过这些方法识别物种的速度,实现地球上生命的全面清单的目标是不现实的。

分子条形码和宏基因组学的进展被提出作为解决这一问题的一种替代的、高通量的解决方案——一种解决物流难题的技术进步。然而,所有这些问题的警告是,如何将计算能力转移到数据上?

提供足够的计算基础设施来分析这种方法可能产生的大量数据仍有待观察。

社交媒体和公民科学家

这一巨大挑战的背后,很大程度上是利用现代技术带来的巨大机遇的潜力。这一宏伟愿景使未来的生物多样性研究人员能够更好地联系在一起,社交媒体平台为数据和想法的有效共享提供了理想的场所。

年代哈罗德CC0但推动这些变化的不仅仅是专业科学家。公民科学家将能够发挥关键作用,使提供一个全系统视角所需的大量数据成为可能;鼓励未来的资源被驱动到新的创造新的移动技术。智能手机应用程序将成为一个关键功能,使业余博物学家和热情的志愿者成为未来的数据收集者。

从鸟类特色标记物种与地理位置出现,到扶手椅策展人编目,数字化和注释令人困惑的标本数目,标本锁定在博物馆金库和私人收藏 - 物种鉴定的未来看起来可能会在热情的帮助下大大提高。专业人士,因为获得更好技术的访问使其更加可行。人群采购项目如澳洲生活地图集毫无疑问,这将有助于将地球上的生命分类的艰巨任务显得不那么艰巨。

但是是否存在这样一种危险,即科学可能由技术驱动,而不是由技术驱动?作者认为没有,他们说,新技术的可用性使得以前处于黑暗中的研究领域有了新的光明:光变了,科学也变了。

只有通过提供工具来促进数据共享,并在研究界培育一种开放科学的文化,这一愿景才能在未来10年乃至更久的时间里实现。

本着开放的精神,本白皮书的全文可以在最不受限制的许可下获得,CC0

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一个评论

188宝金博备用网址BMC系列博客:2013年4月

理解是什么推动了地球上生命的巨大多样性,也许是生态学研究的重大挑战。Alex Hardisty和Dave Roberts为我们概述了生物多样性研究的宏伟愿景,让我们离实现这个梦想更近了一步。在与生物多样性信息学社区进行了大规模的社区磋商之后,生物多样性研究以技术创新和数据共享为核心。我们的博客解释了你的智能手机如何拯救自然世界。[...]

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