Гербарии, коллекции и биобанки

Античность и Средневековье: первые шаги

История коллекционирования биологических объектов уходит корнями в глубокую древность. Ещё в античности Теофраст (ок. 371–287 гг. до н.э.), ученик Аристотеля, создал первый ботанический сад при Ликее в Афинах. Этот сад служил не только местом выращивания растений, но и центром их изучения — по сути, это была первая «живая коллекция», предназначенная для научных целей (Singh, 2019).

В Средние века аптекарские сады (hortus medicus) при монастырях и университетах выполняли сходную функцию: они обеспечивали врачей и аптекарей материалом для приготовления лекарств и одновременно служили местом изучения лекарственных растений. Однако настоящий прорыв произошёл в эпоху Возрождения.

Рождение гербария: Лука Гини

Ключевая фигура в истории коллекционирования растений — итальянский ботаник Лука Гини (1490–1556), профессор Болонского и Пизского университетов. Именно он первым начал систематически собирать растения, высушивать их и монтировать на бумагу. Это изобретение — гербарий — произвело революцию в ботанике (Pandey & Kasana, 2021; Sharma, 2009).

Слово «гербарий» происходит от латинского herbarium, что изначально означало «книга о лекарственных растениях». Термин в его современном значении впервые использовал французский ботаник Жозеф Питтон де Турнефор (1656–1708) около 1700 года, а окончательно закрепил его Карл Линней (Pandey & Kasana, 2021).

Первый гербарий был основан в Падуанском университете (Италия) в 1545 году. Вслед за ним гербарии появились в Пизе, Флоренции, Лейдене, Париже, Кью. Эти коллекции стали центрами ботанических исследований и положили начало современной систематике (Sharma, 2009).

Эпоха великих экспедиций: коллекции как инструмент познания мира

XVIII–XIX века — время великих географических экспедиций. Европейские натуралисты отправлялись в дальние страны, чтобы собирать неизвестные растения и животных. Результаты этих экспедиций — тысячи новых видов, описанных на основе коллекционных образцов.

Карл Линней (1707–1778), «отец таксономии», создал систему биномиальной номенклатуры, которая требовала наличия типовых образцов для каждого вида. Его собственная коллекция, хранящаяся ныне в Лондоне (Linnean Society), стала эталоном для тысяч видов (Judd et al., 2018).

Джозеф Бэнкс (1743–1820), участник первого плавания Джеймса Кука, собрал огромную коллекцию растений Австралии и Океании, которая легла в основу коллекций Кью (Royal Botanic Gardens, Kew). Александр фон Гумбольдт (1769–1859) привёз из Южной Америки тысячи образцов, обогативших европейские гербарии (Knapp, 2015).

К концу XIX века крупнейшие гербарии мира насчитывали миллионы образцов. Коллекционирование стало не просто увлечением, а профессиональной деятельностью, требующей специальных навыков и знаний (Sharma, 2009).

XX–XXI века: от гербариев к биобанкам

В XX веке развитие генетики, молекулярной биологии и биотехнологии привело к появлению новых типов коллекций. Помимо традиционных гербариев и зоологических музеев, возникли:

• коллекции живых культур микроорганизмов (бактерий, грибов, водорослей);
• генбанки — хранилища семян, тканей, ДНК;
• биобанки — комплексные хранилища биологических образцов и связанных с ними данных (Lima, 2025; Campbell et al., 2018).

Современный биобанк — это высокотехнологичное учреждение, где образцы хранятся при сверхнизких температурах (до −196 °C в жидком азоте), а данные о них доступны через электронные базы. Примерами таких учреждений являются Всемирное семенохранилище на Шпицбергене (Svalbard Global Seed Vault), банк семян Кью (Millennium Seed Bank), Всероссийский институт генетических ресурсов растений (ВИР) в Санкт-Петербурге (Ellis et al., 2020; FAO, 2007).

Таким образом, история коллекций — это путь от простых аптекарских садов до сложных инфраструктурных комплексов, обеспечивающих сохранение и использование биологического разнообразия.

Что хранят коллекции?

Биологические коллекции можно классифицировать по типам хранимых объектов:

1. Гербарии — высушенные и смонтированные растения или их части.

2. Зоологические коллекции — насекомые (сухие или в спирте), позвоночные (тушки, скелеты, шкуры), беспозвоночные (раковины, препараты).

3. Микологические коллекции — живые культуры грибов, оомицетов, бактерий.

4. Биобанки — семена, ткани, ДНК, кровь, сыворотка, криоконсервированные гаметы и эмбрионы.

5. Палеонтологические коллекции — ископаемые остатки организмов.

Каждый тип коллекции имеет свою специфику хранения и использования, но все они служат одной цели: сохранению материальных свидетельств существования организмов для научных исследований (Judd et al., 2018; McGavin & Davranoglou, 2022).

Почему коллекции важны?

Коллекции выполняют несколько ключевых функций:

1. Документирование разнообразия. Каждый образец — это точка на карте биологического разнообразия. Совокупность образцов позволяет оценить, какие виды где встречаются, как они изменяются во времени и пространстве.

2. Верификация таксономических решений. Когда систематик описывает новый вид, он должен указать типовой образец. Этот образец становится «эталоном», с которым можно сравнивать другие находки. Без типовых образцов таксономия потеряла бы объективную основу (Pandey & Kasana, 2021).

3. Источник данных для молекулярных исследований. Современные методы позволяют извлекать ДНК из старых гербарных образцов и музейных экземпляров. Это открывает возможность генетического анализа видов, которые уже исчезли в природе или труднодоступны (Soltis et al., 1998; Paton et al., 2025).

4. Основа для прикладных исследований. Коллекции используются для диагностики вредителей, поиска диких родственников культурных растений, разработки биологических методов контроля, карантинных исследований (Ellis et al., 2020; Hauser & Riede, 2015).

5. Образовательный ресурс. Коллекции служат учебным материалом для студентов и исследователей, позволяя изучать морфологию, анатомию, географическое распространение организмов.

Научное значение

Коллекции — это «сырьё» для систематики. Любая ревизия рода или семейства начинается с изучения коллекционного материала. Без доступа к образцам невозможно ни описать новый вид, ни уточнить границы уже известных таксонов (Singh, 2019).

Кроме того, коллекции позволяют проводить ретроспективные исследования. Например, изучая гербарные образцы, собранные сто лет назад, можно оценить изменения климата, загрязнения среды, распространения инвазивных видов (Paton et al., 2025).

Молекулярная систематика также опирается на коллекции. Выделение ДНК из гербарных образцов и музейных экземпляров позволяет включать в филогенетические анализы редкие и вымершие виды (Soltis et al., 1998).

Практическое значение

В агросфере коллекции играют особую роль. Рассмотрим несколько примеров:

Диагностика вредителей и болезней. Когда фермер обнаруживает неизвестное насекомое или гриб на своём поле, он может отправить образец в диагностический центр, где специалисты сравнят его с эталонными экземплярами из коллекции. Без таких эталонов точная идентификация невозможна (Hauser & Riede, 2015).

Селекция. Поиск диких родственников культурных растений — важнейший источник генов устойчивости к болезням, вредителям, засухе. Генбанки, такие как ВИР или Svalbard Global Seed Vault, сохраняют тысячи образцов диких видов, которые могут быть использованы в селекционных программах (Ellis et al., 2020; FAO, 2007).

Карантин. При импорте растительной продукции необходимо убедиться, что она не содержит карантинных объектов. Коллекции служат эталонами для сравнения при идентификации подкарантинных видов (Mattoo, 2017).

Биоконтроль. Для разработки биологических методов борьбы с вредителями необходимо идентифицировать естественных врагов — хищников, паразитоидов, антагонистов. Коллекции насекомых и микроорганизмов служат источником таких организмов (Lima, 2025).

Сохранение биоразнообразия. Ex situ коллекции (вне естественных местообитаний) служат страховкой от вымирания. Если вид исчезает в природе, его можно восстановить из сохранённых образцов (FAO, 2007; Ellis et al., 2020).

Образовательное значение

Коллекции — незаменимый инструмент обучения. Студенты, работающие с гербарными образцами, учатся:

• распознавать морфологические признаки;
• проводить сравнительный анализ;
• работать с определительными ключами;
• понимать географическое распространение организмов.

Виртуальные коллекции, доступные через интернет, позволяют изучать образцы из любой точки мира, что особенно важно для образовательных программ в удалённых регионах (Paton et al., 2025; Pandey & Kasana, 2021).

Историческая справка

Искусство создания гербариев восходит к Луке Гини (1490–1556), итальянскому профессору ботаники, который первым начал собирать растения, высушивать их и прикреплять к бумаге. Его ученик Герард Цибо начал собирать и сохранять образцы растений в 1532 году. Джон Фальконер, англичанин, возможно, научившийся этому искусству у Гини, создал гербарий ещё в 1553 году (Sharma, 2009; Pandey & Kasana, 2021).

Первый гербарий был основан в Падуанском университете (Италия) в 1545 году. Вслед за ним гербарии появились в Пизе и Флоренции (1545), а затем — в Лейдене, Париже, Кью. Великий гербарий Музея естественной истории в Париже был основан в 1653 году (Sharma, 2009).

До времён Линнея (1707–1778) обычной практикой было монтирование образцов и переплетение их в тома; растения обычно пришивались нитками. Линней ввёл современную практику монтирования образцов на отдельных листах бумаги и хранения их горизонтально. Это простое начинание привело к тому, что гербарии превратились в учреждения, хранящие миллионы образцов (Sharma, 2009; Singh, 2019).

Крупнейшие гербарии мира

Источник: Singh (2019), Pandey & Kasana (2021), Paton et al. (2025).

Королевские ботанические сады Кью (Kew, K). Кью — один из крупнейших и наиболее известных ботанических садов мира. Его гербарий был основан в 1759 году, когда Уильям Айтон стал его superintendent. Сэр Джозеф Бэнкс привёз обширные коллекции со всего мира. В 1841 году управление садом перешло от короны к парламенту, а сэр Уильям Хукер стал его первым официальным директором. Гербарий Кью насчитывает более 7 миллионов образцов сосудистых растений и грибов, включая более 350 000 типовых образцов. Библиотека Кью содержит более 300 000 печатных томов, 5000 наименований журналов и 20 000 карт (Singh, 2019).

Музей естественной истории в Париже (P, PC). Крупнейший гербарий мира, насчитывающий около 10 миллионов образцов. Основан в 1653 году. Образцы хранятся в двух отделениях: Лаборатория фанерогамии (P) и Лаборатория криптогамии (PC) (Singh, 2019; Pandey & Kasana, 2021).

Нью-Йоркский ботанический сад (NY). Основан в 1891 году, когда Torrey Botanical Club принял его foundation как корпорацию, зарегистрированную штатом. Профессор Н. Л. Бриттон, наиболее продуктивный таксономист своего времени, направлял исследования в этом саду. Гербарий насчитывает около 7,8 миллиона образцов со всего мира, главным образом из Нового Света. Библиотека содержит более 550 000 томов, 9600 книг, изданных до 1860 года, и 4000 популярных книг. Сад играет важную роль в сохранении редких и исчезающих видов (Singh, 2019).

Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН (LE). Крупнейший гербарий России, расположенный в Санкт-Петербурге. Насчитывает более 7 миллионов образцов. Институт ведёт своё происхождение от Ботанического музея, основанного в 1823 году. Гербарий включает коллекции, собранные в ходе многочисленных экспедиций по России и сопредельным странам (Singh, 2019; Pandey & Kasana, 2021).

Ботанический сад Миссури (MO). Основан английским предпринимателем Генри Шоу и открыт для публики в 1859 году. Гербарий насчитывает около 6,6 миллиона образцов и специализируется на коллекциях Г. Бёмера, Джозефа Бэнкса, Д. Соландера (участника первого плавания капитана Кука) и Чарльза Дарвина. Сад является одним из ведущих исследовательских центров мира, координируя проекты «Флора Северной Америки» и «Флора Китая». База данных TROPICOS содержит более 920 000 научных названий растений и более 1 800 000 записей об образцах (Singh, 2019).

Крупнейшие гербарии России

Источник: Singh (2019), Pandey & Kasana (2021).

Сбор растений

Сбор растений — первый и один из самых ответственных этапов создания гербарного образца. Коллектор должен записать определённые факты, находясь в поле. Эти данные включают (Judd et al., 2018):

1. Местоположение — страна, штат/область и округ или другая местная административная единица; расстояние от дорог или городов; широта и долгота.

2. Дата сбора.

3. Тип местообитания с указанием сопутствующих видов.

4. Высота над уровнем моря, особенно в горных районах.

5. Любая информация о растении, которая не будет видна на прессованном и высушенном образце: окраска цветков, аромат цветков и/или листьев, габитус, размер растения, наличие окрашенного или млечного сока, особенности коры, местная численность, опылители.

Имя коллекционера вместе с именами сопровождающих лиц также должно быть включено в полевые данные. Эта информация может быть записана в полевой блокнот, на диктофон или портативный компьютер — для последующего переноса на этикетку образца (Judd et al., 2018).

Собранные растения должны представлять варьирование, наблюдаемое в популяции. Может потребоваться несколько образцов, чтобы адекватно задокументировать наблюдаемую картину изменчивости. Выбирайте хорошо развитые, не больные растения. Если возможно, следует собирать всё растение, включая подземные части; никогда не собирайте только один цветок или лист! Не собирайте образцы без цветков и плодов — такой материал будет трудно идентифицировать (Judd et al., 2018; Singh, 2019).

Особые случаи. Суккулентные растения или крупные сочные плоды можно разрезать продольно или поперечно; сохранность таких видов может быть улучшена, если растительный материал первоначально убить погружением в консервант (например, этиловый спирт) или очень горячую воду, либо сначала заморозить. Плавающие или погружённые водные растения можно поместить в лоток с водой и осторожно поднять на лист бумаги перед дальнейшей обработкой. Для двудомных или однодомных видов следует собирать как тычиночные, так и пестичные цветки; тычиночные и пестичные растения двудомных видов обычно должны получать отдельные номера образцов (Judd et al., 2018).

Каждому собранному растению должен быть присвоен номер образца, который позволяет хранить информацию о конкретном образце отдельно от информации о других. Большинство систематиков просто начинают с номера 1 и нумеруют последовательно в течение всей карьеры, хотя возможны и другие системы нумерации. Например, можно использовать новую последовательность нумерации для каждого года (например, 15-1, 15-2,... для растений, собранных в 2015 году) или для каждого географического региона (например, H-1, H-2,... для растений, собранных на Гаити) (Judd et al., 2018).

Необходимое оборудование. Большинство систематиков считают следующие предметы essential или, по крайней мере, очень полезными в поле: полевой блокнот, полевой пресс или прочный пластиковый пакет, сушильный пресс, инструменты для копания, садовые ножницы, газеты, лупа 10×, карманный нож, мягкие карандаши и карты. Другие полезные предметы включают банки или флаконы для сбора и жидкие консерванты, фотоаппарат, портативную сушилку для растений, средство от насекомых, секатор на шесте, альтиметр, компас, GPS-навигатор, клейкую ленту (для маркировки образцов номерами и для запечатывания пакетов с образцами) и гранулы силикагеля (для сушки материала для исследований ДНК) (Judd et al., 2018).

Сушка и прессование

После того как растение собрано и его полевые данные записаны, образец необходимо спрессовать и высушить. Важно спрессовать растение до того, как оно завянет. Гербарный пресс (сушильный пресс) состоит из двух деревянных панелей размером 12 × 18 дюймов (30 × 45 см); двух ремней или верёвок для затягивания пресса; бювет (прокладок), которые поглощают влагу из образцов; и гофрированных вентиляторов (картонных или алюминиевых), которые позволяют воздуху проходить через пресс. Образец растения помещается в сложенный лист газеты и располагается так, чтобы были видны верхняя и нижняя поверхности листьев, цветки и плоды. Номер образца записывается на газете или на бирке, прикреплённой к растению (Judd et al., 2018; Singh, 2019).

Пресс собирается следующим образом: панель пресса, гофрированный вентилятор, бювет, газета (с образцом растения), бювет, гофрированный вентилятор, бювет, газета (с образцом растения) и так далее, заканчивая второй панелью пресса. Пресс затягивается двумя ремнями или верёвками. Для некоторых жёстких растений может быть лучше открыть пресс через день и переставить образцы, поскольку они станут несколько более мягкими (Judd et al., 2018).

Сушка. В прессе растения можно сушить несколькими способами. Пресс можно поместить на солнце или в помещении в сухом месте и менять бюветы каждый день, или привязать к багажнику движущегося автомобиля. Однако предпочтительнее использовать искусственный источник тепла. Сушилки для растений — это коробчатые или столешние конструкции, которые подвешивают пресс над источником тепла, таким как металлическая нагревательная полоса, воздухонагреватель с принудительной циркуляцией, горячая плита с переменным контролем, полевая печь, лампочка или вентилятор. Слишком высокая температура (выше 45 °C) может обесцветить образцы и даже привести к возгоранию пресса и образцов (Judd et al., 2018).

Большинство образцов растений высыхают за 1–4 дня, и растительный материал обычно становится жёстким при высыхании. Когда образцы высохнут, их следует хранить в сложенных газетах и тщательно связать, чтобы защитить от поломки. Если влажность воздуха высока, образцы следует поместить (после охлаждения) в герметичный пластиковый пакет, в который можно добавить гранулы силикагеля (Judd et al., 2018).

Временное сохранение. Если сушильные facilities недоступны немедленно, растительный материал можно временно сохранить в спирте (или других жидких консервантах). В этом методе пучок образцов в сложенных газетах сжимается рукой и связывается. Связанный пучок помещается в прочный пластиковый пакет, и внутрь впрыскивается около половины литра 60–70% спирта. Пакет затем запечатывается лентой. Пары спирта внутри пакета сохранят образцы растений в течение нескольких недель, и их можно будет спрессовать и высушить позже. Однако обратите внимание, что образцы, обработанные таким образом, обычно будут непригодны для последующего химического (включая ДНК) анализа. Запечатанный пакет со свежими образцами растений также можно безопасно хранить в холодильнике в течение пары дней (Judd et al., 2018).

Монтирование и обработка гербарных образцов

После того как образец растения собран, спрессован, высушен и идентифицирован, его извлекают из сложенной газеты и монтируют (с помощью клея, льняных клейких полосок или ниток) на стандартный лист архивного качества. В США стандартный размер гербарного листа — 11,5 × 16,5 дюймов; в Индии — 42 × 28 см; в Кью — 42 × 26 см (Judd et al., 2018; Pandey & Kasana, 2021).

Ценные свободные части растения, такие как семена, плоды или части цветков, помещаются в небольшой сложенный пакетик, который приклеивается к листу. Номер образца и информация из полевого блокнота переносятся на напечатанную или сгенерированную компьютером этикетку образца. Этикетка приклеивается к листу, обычно в правом нижнем углу. После монтирования образца на лист ставится штамп гербария, документирующий его принадлежность, и часто добавляется инвентарный номер для точного учёта (Judd et al., 2018).

Только один сбор (то есть один и тот же образец) должен быть смонтирован на одном гербарном листе. Каждый сбор представляет собой единицу информации, и добавление второго сбора на тот же лист может привести к путанице. Наблюдалось, что когда два образца прикреплены на одном гербарном листе, они часто представляют два разных вида, но рассматривались коллектором как один. Чтобы предотвратить такую путаницу и ошибки в идентификации вида, на гербарном листе предпочтителен только один образец (Pandey & Kasana, 2021).

Конверты (бумажные капсулы). Конверты приклеиваются на гербарный лист для сбора мелких частей образца растения, таких как семена, мелкие цветки и препарированные части цветков. Они должны быть правильно приклеены, чтобы части растения не выпали при обращении (Pandey & Kasana, 2021).

Этикетирование

Гербарная этикетка прикрепляется к каждому гербарному листу в правом нижнем углу. Обычно этикетка имеет ширину 10–12 см и длину 5–7 см. Информация, записываемая на гербарной этикетке, включает наблюдения, сделанные при сборе образца растения (Pandey & Kasana, 2021; Singh, 2019):

• Научное название растения: правильное и принятое биномиальное название растения, включая авторство в соответствии с правилами ICNafp. Название должно быть выделено курсивом, если напечатано, или подчёркнуто, если написано от руки.
• Народное или местное название: название растения на региональном языке (если известно).
• Семейство: семейство, к которому принадлежит растение, указывается для лучшего понимания его таксономического положения.
• Местоположение: место, откуда был собран конкретный образец растения. Желательно также указать штат/область, откуда собран образец, чтобы избежать путаницы с другим местом с тем же названием.
• Высота над уровнем моря: желательно добавить информацию о высоте, так как это даст представление о том, растёт ли растение в альпийской, умеренной или тропической зоне. Важно указывать высоту в соответствующих единицах — метрах (м) или футах (ft).
• Широта и долгота: важно дать точную информацию о широте и долготе образца, чтобы обеспечить возможность locate местообитания в будущем.
• Дата сбора: часто помогает определить время цветения и плодоношения растения. Желательно указывать год полностью, чтобы избежать путаницы (например, 10.08.17 может относиться к 1917 или 2017 году; поэтому лучше писать год полностью).
• Коллектор: имя лица (лиц), собравших растение.
• Номер образца/коллекционный номер: уникальный номер, присвоенный коллектором из его полевого блокнота. Этот номер может помочь при ссылке на конкретный образец из коллекции данного лица. Дубликаты образцов, собранные одновременно из одного места, обычно получают один и тот же коллекционный номер и могут использоваться для обмена с другими гербариями.
• Полевые заметки: включает дополнительную информацию о растении, которая может исчезнуть после высыхания растений и не может быть понята при простом просмотре гербарного листа: окраска цветков; высота, опушение, продолжительность жизни или габитус растения; сопутствующие виды растений; местообитание; характер ветвления; размер популяции; тип растительности и т. д.

Аннотационная этикетка. Эти этикетки прикрепляются к гербарным листам для обновления номенклатуры или исправления идентификации таксона. Любое значительное изменение в номенклатуре таксона указывается на этой аннотационной этикетке, а не пишется на гербарном листе или вносится исправления в actual гербарную этикетку. Аннотационная этикетка включает имя лица, производящего определение, вместе с датой. Только эксперты по конкретному семейству или роду должны быть допущены к аннотированию гербарного листа (Pandey & Kasana, 2021; Singh, 2019).

Хранение и защита от вредителей

Долгосрочное сохранение сухих образцов растений в гербарии в первую очередь зависит от защиты от нападения насекомых. Образцы, собранные Линнеем, Валлихом или другими, всё ещё превосходно сохраняются в различных гербариях по всему миру. Ряд вредителей может атаковать высушенные образцы, наиболее распространёнными из которых являются насекомые и грибы. Грызуны также могут наносить повреждения, если условия хранения плохие. Насекомые поедают образцы, а такие вредители, как книжные вши, атакуют более мягкие части растений, такие как цветки и плоды. Жуки могут прогрызать ходы даже через самые твёрдые части образцов. Поэтому очень важно защищать гербарные листы от этих заражений (Pandey & Kasana, 2021).

Применяются следующие методы защиты образцов растений и увеличения срока их службы:

a. Замораживание. Замораживание образцов — это метод сохранения, наименее опасный для здоровья человека и довольно простой. В этом методе образцы замораживаются до −18 °C или ниже и выдерживаются при такой температуре не менее 48 часов. При замораживании в бытовых морозильниках необходимо выдерживать образцы в течение 72 часов, чтобы гарантировать, что листы в середине больших связок охладились до достаточно низкой температуры, чтобы убить всех вредителей. Связки образцов запечатываются в пластиковые пакеты, чтобы избежать конденсации влаги на листах во время оттаивания, или, альтернативно, сухой воздух должен циркулировать вокруг связок в десикационном шкафу во время повторного нагревания (Pandey & Kasana, 2021).

b. Микроволновая обработка. Образцы также можно сохранять, обрабатывая их в микроволновой печи, что убивает насекомых, присутствующих на гербарном листе. Микроволновая обработка — быстрый метод для сохранения небольшого числа образцов. Не существует конкретных руководств по этому методу, так как лучше всего использовать метод проб и ошибок для каждого набора обстоятельств и различных типов микроволновых печей. Однако обычно достаточно одной-двух минут на высушенный образец растения (Pandey & Kasana, 2021).

c. Отравление (токсикация). Традиционный метод борьбы с насекомыми — отравление образцов определёнными химическими веществами, которые делают растение несъедобным или смертельным для вредителей. Это можно сделать, погрузив образец в насыщенный спиртовой раствор хлорида ртути. Однако это не рекомендуется из-за опасностей для здоровья, связанных с использованием хлорида ртути; другие бытовые аэрозольные инсектициды имеют ограниченную эффективность. Поэтому перед использованием этого метода следует тщательно учитывать здоровье и безопасность. Эти средства не следует распылять после монтирования образцов, так как это может вызвать окрашивание гербарного листа. Кроме того, аэрозоли могут убить поверхностных насекомых, но будут не очень эффективны для killing насекомых, живущих внутри плода или соцветия. Важно, чтобы отравленные образцы были соответствующим образом помечены, чтобы предупредить пользователей о безопасном использовании таких гербарных листов и избежать ложных выводов из любых химических исследований, проведённых с использованием отравленных образцов (Pandey & Kasana, 2021).

d. Отпугивающие насекомых средства. Ряд химических веществ использовался или предлагался для использования в качестве отпугивающих насекомых средств. Нафталин (обычно называемый «нафталиновые шарики») — возможно, одно из наиболее часто используемых химических веществ для сохранения в гербариях, поскольку он достаточно эффективен в борьбе с насекомыми и менее токсичен для человека. Однако важно отметить, что нафталин ядовит при проглатывании, пыль нафталина может вызывать проблемы с глазами у людей с контактными линзами, а хроническое воздействие может привести к образованию катаракты. Также имеются сообщения о том, что пары нафталина вызывают аллергию и головную боль, а также о возможных канцерогенных эффектах при очень высоких концентрациях. Нафталин в коммерческих количествах чаще всего доступен в виде хлопьев или стружки (Pandey & Kasana, 2021).

e. Фумигация. Этот метод включает использование летучих ядовитых жидкостей, таких как метилбромид, сероуглерод, четырёххлористый углерод или пара-дихлорбензол (PDB). Таблетки CELPHOS часто используются для фумигации в гербариях (Pandey & Kasana, 2021).

Комплексная программа борьбы с вредителями (IPMP). Для более безопасного использования гербариев IPMP делает акцент на предотвращении проникновения насекомых в гербарий, а не на использовании токсичных химикатов для их уничтожения после того, как они уже внутри. Она также поощряет использование (Singh, 2019):

• Глубокой заморозки не только для обработки поступающих образцов, но и для уничтожения насекомых в гербарии. Связки образцов помещаются в пластиковый пакет, пакет запечатывается, и связка помещается в морозильник на несколько дней. Пакет (запечатанный) затем оставляется при комнатной температуре на 7–10 дней, чтобы позволить любым яйцам вылупиться, а затем повторно замораживается на 3–4 дня.
• Аноксической обработки — использования непроницаемого для кислорода пакета, содержащего образцы и поглотитель кислорода. Вредитель убивается путём лишения его кислорода.
• Небольших клейких ловушек, размещённых в скрытых местах гербария и гербарных шкафов для отлова насекомых. Такие ловушки следует регулярно проверять на наличие попавших насекомых.
• Феромонных ловушек, использующих естественные запахи, которыми насекомые общаются друг с другом. Определённые насекомые привлекаются к этим ловушкам из окружающей среды, и они очень эффективны. Специфические ловушки доступны для хлебного жука, индийской мучной моли, сигаретного жука и амбарного жука.
• Электроcuters для насекомых полезны для обнаружения и контроля летающих насекомых. Они испускают ультрафиолетовый свет, который привлекает летающих насекомых, особенно мух и мотыльков.

Таксономия и флористика

Основная роль гербария — служить хранилищем образцов растений и связанных с ними данных, на которых проводятся различные ботанические исследования. Гербарные образцы могут использоваться для получения морфологических данных путём измерения частей растений, хранящихся в различных гербариях. Они обеспечивают базовую информацию для проведения флористических, ревизионных и монографических исследований, предоставляют точные данные о местонахождении для планирования полевых экспедиций и служат фундаментальным ресурсом для идентификации вновь открытых таксонов (Pandey & Kasana, 2021).

Большое количество типовых образцов, хранящихся в виде гербарных образцов, помогает стабилизировать номенклатуру. Гербарии помогают документировать фенологические данные, предоставляют материал для различных исследований, включая анализ ДНК, предоставляют информацию о прошлом и будущем местоположении растений с использованием географических информационных систем (ГИС), помогают в оценке природоохранного статуса таксона, дают информацию о редких, исчезающих или вымерших таксонах. По ним можно создавать детальные иллюстрации растений, они могут служить хранилищем жизнеспособных семян для редких видов (семенной банк) и представляют собой бесценный ресурс для изучения генетического разнообразия растений (Pandey & Kasana, 2021).

Генетика: выделение ДНК из старых образцов

Современные молекулярные методы позволяют извлекать ДНК из старых гербарных образцов и музейных экземпляров. Это открывает возможность генетического анализа видов, которые уже исчезли в природе или труднодоступны. Исследования показали успешное выделение ДНК из гербарных образцов возрастом более 100 лет (Savolainen et al., 1995b, цит. по Soltis et al., 1998).

Однако извлечение и анализ ДНК из preserved материала затруднены рядом факторов, и показатели успеха не всегда предсказуемы. Успех не всегда коррелирует с возрастом, но может зависеть от способа сохранения и сушки, а также от видоспецифичных соединений, которые влияют на сохранность ДНК или ингибируют ПЦР-амплификацию. Потенциальные источники ингибирования ПЦР в гербарных образцах обсуждаются Savolainen et al. (1995b), которые также продемонстрировали, что некоторые типы неудач амплификации можно преодолеть простыми модификациями существующих методов экстракции (Soltis et al., 1998).

Тем не менее, использование гербарных образцов в качестве источника ДНК для систематических исследований не должно пока становиться рутинной практикой; рекомендуется курируемый отбор образцов для молекулярных исследований. Потенциал гербарных образцов для предоставления молекулярной информации делает гербарные генетические хранилища и дополнительно демонстрирует ценность preserved коллекций для разнообразия научных дисциплин (Soltis et al., 1998).

Палеоботаника

Гербарные образцы могут использоваться для палеоботанических исследований. Сравнение современных и ископаемых растений позволяет реконструировать эволюцию флоры, климатические изменения и динамику растительного покрова. Гербарные образцы служат эталонами для идентификации ископаемых остатков (Judd et al., 2018).

Кроме того, гербарии сохраняют запись любых изменений в растительности за период времени. Если растения какой-либо области становятся вымершими, preserved гербарные образцы могут представлять единственную запись первоначального распространения растения. Учёные, работающие над экологическими изменениями или воздействием на окружающую среду, могут использовать такие данные для отслеживания изменений климата и его воздействия на человека (Pandey & Kasana, 2021).

Использование гербариев для аутентичности секвенированных данных

Молекулярные данные произвели революцию в систематике и филогенетических исследованиях. Большинство журналов, публикующих молекулярные филогении, требуют представления ваучерных образцов растений в хорошо признанном гербарии, так же как и последовательности ДНК представляются в доступные репозитории, такие как GenBank. Ваучеры представляют собой essential связь между данными и таксонами и обеспечивают средство для проверки таксономической идентичности секвенированных образцов. Ваучеры могут быть криосохранёнными образцами, сухими образцами на гербарных листах, образцами тканей, живыми коллекциями штаммов микроорганизмов и окрашенными срезами для микроскопии (Pandey & Kasana, 2021).

Сканирование и базы данных

За последнее десятилетие произошла оцифровка ботанических коллекций учреждениями (De Smedt et al., 2024; Le Bras et al., 2017, цит. по Paton et al., 2025), а также странами, где учреждения работают вместе для изучения эффективности в масштабе через такие инициативы, как DiSSCo, Reflora, Canadensys и iDigBio (Pinheiro et al., 2024; Sinou et al., 2019; Smith et al., 2022; Thiers, 2024, цит. по Paton et al., 2025).

Доступность оцифрованных гербарных образцов увеличивается благодаря этим усилиям. Thiers (2025, цит. по Paton et al., 2025) предположил на основе записей Index Herbariorum, что оценочное число гербарных образцов в перечисленных гербариях составляет 402 267 414. Однако текущие данные GBIF представляют лишь чуть более 130 миллионов preserved образцов растений и грибов. Это позволяет предположить, что только 33% гербарного материала представлено в GBIF (30% растений и 3% preserved образцов грибов). Учитывая, что меньшие гербарии могут не быть зарегистрированы в Index Herbariorum, фактическая доля может быть ещё ниже. Процент записей с изображениями, присутствующими в GBIF, также намного ниже для большинства групп, при этом сосудистые растения имеют наибольшую долю записей с изображениями (Paton et al., 2025).

Виртуальные гербарии

Виртуальный гербарий, также известный как онлайн-цифровой гербарий, — это репозиторий, содержащий цифровые изображения и информацию о preserved образцах растений. Он делает данные об образцах растений легко доступными в электронном виде. Другими словами, это гербарий в оцифрованной форме. Виртуальные гербарии создаются для улучшения доступности образцов для таксономистов, исследователей и специалистов по растениям по всему миру через интернет (Pandey & Kasana, 2021).

В виртуальном гербарии гербарные листы сканируются с использованием специально разработанных сканеров. Цветовая шкала вместе с линейкой также включаются в виртуальное изображение образца. В цифровой базе данных детали, указанные на гербарной этикетке (ботаническое название, семейство, коллектор, коллекционный номер, место сбора и т. д.), а также аннотационная этикетка также даются на английском языке, чтобы обеспечить ясность понимания комментариев (Pandey & Kasana, 2021).

Основным компонентом виртуального гербария является наличие фильтров, которые помогают искать изображения (образцов) на основе желаемых критериев, таких как образцы конкретного коллектора, конкретного рода, из определённого семейства. Это значительно ускорит диагностику видов и сделает образцы со всего мира легко доступными (Pandey & Kasana, 2021).

Этот метод получения цифровых изображений гербарных образцов и электронных записей информации с этикетки никогда не сможет заменить физический гербарий. Однако это единственный способ, которым огромное количество данных о местных, а также натурализованных растениях со всего мира может быть легко и экономично доступно. В дополнение к этому, он также обеспечивает цифровую резервную копию для образцов растений и защищает информацию на гораздо более длительный период времени. Риск повреждения образцов при обращении также значительно снижается благодаря виртуальному гербарию (Pandey & Kasana, 2021).

Некоторые из важных виртуальных гербариев мира (Pandey & Kasana, 2021):

• Royal Botanic Garden, Kew (http://apps.kew.org/herbcat/navigator.do)
• Australia's Virtual Herbarium (http://avh.chah.org.au)
• The Linnaean Herbarium (http://www.linnaen.org/specimencollections/Linnaean+Herbarium)
• New Zealand Virtual Herbarium (http://www.virtualherbarium.org.nz/home)
• Missouri Botanical Garden (http://www.tropicos.org/)
• New York Botanical Garden (http://sciweb.nybg.org/science2/VirtualHerbarium.asp)
• Global Plants on JSTOR (https://plants.jstor.org/collection/TYPSPE)
• U.S. Virtual Herbarium Online (http://uaes.usu.edu/htm/aes-news/usvirtual-herbariumonline/)

Жизнь после оцифровки: физические и цифровые коллекции

Оцифровка гербариев увеличивает доступность и взаимосвязанность информации, необходимой для решения глобальных проблем — от утраты биоразнообразия до изменения климата и продовольственной безопасности. Расширенный образец — образец, связанный с сетью соответствующих данных, включая метаданные сбора, изображения, сканы, записи и информацию о последовательностях ДНК, — значительно повышает значимость данных об образцах для междисциплинарных и прикладных исследований (Bakker et al., 2020; Canteiro et al., 2019; Davis, 2023; Lendemer et al., 2020, цит. по Paton et al., 2025).

Однако доступ к физическим образцам всё ещё потребуется для изучения признаков, которые ещё не доступны в цифровом виде, таких как молекулярные признаки, которые ранее не анализировались, анатомические и морфологические признаки или части цветков, изучение которых требует препарирования. Исследования и кураторские мероприятия, взаимодействующие как с физическими, так и с цифровыми образцами, могут поддерживать интегрированный подход к управлению обоими типами коллекций эффективными и доступными способами (Paton et al., 2025).

Цифровые образцы представляют большие возможности для исследований и управления коллекциями. Метаданные образца могут быть captured в цифровом виде во время сбора, связаны с другими полевыми данными и стать доступными другим исследователям и связанными с другими relevant информацией быстро. Названия видов могут быть автоматически обновлены при изменении номенклатуры с минимальными затратами, и новые рабочие процессы могут позволить анализ ещё до монтирования и включения в коллекцию (Paton et al., 2025).

Институты и их funders должны поддерживать Global Biodiversity Information Facility, включая загрузку данных напрямую или через национальные узлы, чтобы облегчить доступ к данным и образцам (Johnson et al., 2023; Paton et al., 2020, цит. по Paton et al., 2025).

Методы сбора

Методы сбора насекомых можно разделить на две категории: относительные и абсолютные (McGavin & Davranoglou, 2022). Относительные методы дают только данные о присутствии/отсутствии и указывают, насколько обилен один вид относительно другого, но не позволяют измерить размеры популяций. Примеры относительных методов — ловушки-ловчие ямы, ловушки на лёт, световые ловушки. В этих случаях неизвестно, какая площадь или единица местообитания была обследована. При использовании абсолютных методов плотность собранных видов может быть легко рассчитана (число на м² — стандартная мера). Инсектицидные методы нокдауна, всасывающий сбор, ручной поиск (на известной площади) и экстракция из известного количества листовой подстилки — всё это примеры абсолютных методов (McGavin & Davranoglou, 2022).

Сачок для бабочек и воздушный сачок. Воздушные или ручные сачки — это лёгкие сетки, предназначенные для ловли летающих насекомых. Они должны быть лёгкими и прочными с максимально большим зевом, насколько это практично. Быстрые реакции и «балетные» движения необходимы для ловли очень быстрых или высокоманёвренных насекомых, таких как стрекозы, но мягкие проходы над верхушками растительности соберут большое количество мелких мух и ос. Тонкие воздушные сачки никогда не следует использовать для сбора насекомых с густой или колючей растительности (McGavin & Davranoglou, 2022).

Энтомологический сачок. Энтомологические сачки изготовлены из прочного, плотнотканого материала и предназначены для «прочёсывания» растительности. Мешок должен быть достаточно глубоким, чтобы можно было запереть улов, собрав материал в одной руке ниже обруча. Помимо всасывающего сбора, это единственный способ быстро собрать насекомых с низкорослой растительности и трав. Энтомологический сачок значительно легче и проще в использовании, чем любой моторизованный всасывающий пробоотборник, но, конечно, есть и недостатки. Сбор сачком — относительный метод и (в лучшем случае) лишь полуколичественный. Прочёсывание не поймает листовых минёров и стеблевых сверлильщиков, а также насекомых, живущих близко к поверхности почвы. Вы также можете пропустить более крупные, быстрые виды, которые, будучи предупреждены вашим энергичным продвижением через их местообитание, убегут до того, как вы до них доберётесь. Сачок можно также использовать для грубого сбора насекомых с деревьев и кустарников. Невозможно использовать этот метод, если листва мокрая, так как это приведёт к тому, что большая часть улова превратится в мокрую кашу (McGavin & Davranoglou, 2022).

Чтобы сделать результаты сопоставимыми между разными участками, необходимо стандартизировать усилия по сбору. Следует использовать один и тот же сачок (диаметр зева — важный фактор) и делать фиксированное число взмахов на образец (25, 50 или 100 взмахов — типичные значения). То, как вы прочёсываете, важно, и люди сильно различаются в технике, поэтому лучше, чтобы все сборы проводили одни и те же люди. Ещё один момент, который стоит запомнить: всегда прочёсывайте против ветра. Описать правильную технику сложно, но имейте в виду, что цель — прочёсывать как можно более равномерно с определённой площади или объёма растительности. Наклонитесь и держите ручку сачка крепко обеими руками, затем взмахните зевом сачка в одну сторону так далеко, как можете удобно дотянуться. Существенный момент: сачок должен всё время оставаться как можно ниже к земле, и в конце каждого прохода сачок быстро поворачивается, чтобы начать следующий проход или взмах в другую сторону. Движение сачка должно быть почти горизонтальным, а не параболическим. Повторите действие нужное число раз, продвигаясь через растительность, и в конце последнего взмаха поверните зев сачка или схватите сачок выше улова, чтобы ничего не потерять. Чем больше число взмахов, тем сложнее будет отделить улов от растительного мусора, который вы неизбежно соберёте (McGavin & Davranoglou, 2022).

Метод отряхивания (beating tray). Различные конструкции отряхивающих лотков доступны, или вы можете сделать свой собственный. Лоток держится под листвой, подлежащей сбору, и ветка встряхивается или получает резкие, сотрясающие удары палкой. Не «прочёсывайте» растительность, так как вы повредите растения и получите большую кучу листьев и мусора на лотке, которую придётся дольше разбирать. Некоторые насекомые очень хорошо держатся, и вы, конечно, не поймаете внутренних обитателей, таких как листовые минёры и стеблевые сверлильщики. Если вы специально пытаетесь поймать очень активные виды, может быть предпочтителен модифицированный отряхивающий лоток в форме воронкообразной сети с коллекционной бутылкой. Лучше держать пауков и насекомых отдельно, так как паутинный шёлк быстро превращает пробирку, полную насекомых, в запутанный клубок (McGavin & Davranoglou, 2022).

Световые ловушки. То, что некоторые насекомые привлекаются светом, должно было быть замечено вскоре после того, как человечество открыло огонь. Энтомологи XVIII–XIX веков использовали различные формы ураганных ламп и штормовых фонарей, но в последние десятилетия использование источников света, производящих большие количества ультрафиолетового излучения, произвело революцию в световом сборе. Было разработано множество конструкций световых ловушек за последние 50 лет, и все они эксплуатируют явление, что многие насекомые (но далеко не все) летят на яркий свет ночью. Мотыльки, в частности, привлекаются таким образом, но следует помнить, что в основном реагируют самцы, самки предпочитают сидеть в укрытии среди растительности. Причина, по которой мотыльки привлекаются светом, состоит в том, что в природе они используют луну для навигации (поперечная ориентация). Если они сохраняют угол, который световые лучи образуют с омматидиями, постоянным, они должны лететь более или менее по прямой. При столкновении с более ярким светом, который намного ближе, такое же поведение заставляет их лететь по убывающей спиральной траектории к источнику света (McGavin & Davranoglou, 2022).

Ловушки на лёт (flight intercept traps, FIT). Любая статическая ловушка, которая ловит насекомых в полёте, может быть reasonably названа ловушкой на лёт. Термин используется более конкретно для описания одного довольно простого типа ловушки. Кусок материала (обычно чёрного терилена) натягивается между столбами или деревьями, и пластиковые контейнеры располагаются на земле вдоль его длины. Контейнеры частично заполнены водой, консервантом и небольшим количеством детергента, чтобы разрушить поверхностное натяжение. Насекомые, влетающие в FIT, будут заползать вверх и убегать с вершины, падать вниз или просто улетать снова. Хотя это замечательно эффективная техника для ловли летающих насекомых, одна проблема с FIT состоит в том, что вы не можете быть уверены, действуют ли они чисто пассивно или некоторые насекомые привлекаются к ним (McGavin & Davranoglou, 2022).

Ловушки Малеза. Ловушки Малеза — это, по существу, открытые с боков палатки из материала, которые имеют высокую точку в крыше, где насекомые имеют тенденцию собираться и направляются в контейнер. Чтобы увеличить эффективность ловушки Малеза, контейнеры, наполненные водой, могут быть размещены на земле под центральной перегородкой. Таким образом, насекомые, которые не заползают вверх в ответ на прерывание полёта, также будут пойманы. Нет сомнений, что они эффективны для ловли летающих насекомых, и, привязанные к лёгкой раме, они могут быть даже подняты в лесные кроны. Часто говорят, что ловушки типа Малеза неаттрактантны, но любой, кто их использовал, знает, что это не так. Цвет материала, используемого для их изготовления, оказывает значительное влияние на состав улова (McGavin & Davranoglou, 2022).

Ловчие ямы. Ловчие ямы — очень простой и дешёвый способ поймать активных наземных членистоногих всех видов. Яма выкапывается совком, и пластиковый контейнер какого-либо типа погружается в землю так, чтобы его край был на уровне или немного ниже окружающей земли. Совершенно бесполезно, если есть даже малейший выступ над землёй, так как мелкие животные просто обойдут его по окружности. Куски мусора и листвы, лежащие поперёк вершины ловушки, будут действовать как маленькие мостики, позволяя насекомым переползать через них. После правильной установки ловчие ямы оставляются, и животные падают в них, а крутые, скользкие стенки должны гарантировать, что большинство из них не убежит (McGavin & Davranoglou, 2022).

Водные ловушки (жёлтые чаши). Очень простая ловушка может быть сделана из почти любого типа неглубокого подноса или контейнера. Чаша частично заполняется водой и консервантом, к которым добавляется несколько капель детергента для снижения поверхностного натяжения. Яркий жёлтый цвет фона был признан наиболее эффективным для привлечения мелких мух, ос и клопов, таких как тли, хотя варианты с синим цветом могут работать лучше в определённых областях (McGavin & Davranoglou, 2022).

Приманочные ловушки и ловушки с феромонами. Насекомые реагируют на всевозможные сигналы окружающей среды, и это можно использовать для обнаружения пищи, партнёров или мест откладки яиц. Вместо использования общих методов сбора конкретные насекомые могут быть привлечены различными приманками в зависимости от их функциональной экологии. Действительно, многих насекомых можно поймать только с помощью такого подхода. Приманки можно разделить на основные группы: навоз, падаль, гниющая или ферментирующая растительность, половые запахи (феромоны) и живые животные. Существует plenty возможностей для оригинальности и изобретательности в проектировании и совершенствовании приманочных ловушек (McGavin & Davranoglou, 2022).

Акустический мониторинг. Неинвазивная акустическая регистрация поющих насекомых особенно полезна в местообитаниях, где визуальное наблюдение или сбор экземпляров затруднены или даже невозможны. До сих пор большинство исследователей концентрировались на небольшой фракции насекомых, производящих громкие песни, воспринимаемые человеком, главным образом цикадах (Cicadidae) и Orthoptera, используя сравнительно дешёвое аудиооборудование (Riede, 1997, цит. по Hauser & Riede, 2015). Обширный протокол акустического сбора предложен Инициативой Tropical Ecology Assessment and Monitoring Network (TEAM), использующей цифровую запись с программируемыми интервалами времени с помощью карманного компьютера (Brandes, 2005, цит. по Hauser & Riede, 2015).

Ручной поиск. Просто спуститься на землю и искать насекомых — это сильно недооценённый метод. Есть местообитания, где никакой другой метод сбора не даст результатов. Наиболее ценным (и часто игнорируемым) аспектом ручного поиска является то, что вы можете узнать, что делают животные. Массовые методы сбора, такие как прочёсывание, отряхивание или фумигация, позволяют узнать, что присутствует и в каком количестве, но это всё, что они сообщают. Внимательное наблюдение откроет гораздо больше (McGavin & Davranoglou, 2022).

Всасывающий сбор. С 1950-х годов потребность в более количественных методах сбора насекомых привела к разработке ряда всасывающих устройств. Наиболее распространённым был D-Vac, или, более правильно, Dietrich suction insect sampler. Первоначально разработанный для использования в сельскохозяйственных культурах, D-Vac стал широко использоваться в экологической энтомологии и практически стал регламентированным оборудованием для сбора беспозвоночных в травяных местообитаниях. Преимущества использования стандартной машины с известной площадью сбора и усилием сбора состояли в том, что разные участки и разные исследования можно было сравнивать способом, который был невозможен ранее (McGavin & Davranoglou, 2022).

Методы экстракции. Отделение мелких беспозвоночных от субстрата может быть трудным и трудоёмким процессом, но сильно выигрывает в том, что является абсолютным методом. Измеренные объёмы, веса или площади образца дадут количественные данные. Различные методы необходимы для разных субстратов, но простейшая форма инструмента экстракции — сито. Здесь гравитация и встряхивание произведут лишь частичное разделение. Различные калибры сит (например, 10-, 5- и 2-мм ячейки) могут помочь, но животные могут держаться или прятаться внутри крупного мусора, и очень мелкие экземпляры всё равно должны быть отделены от мелкого мусора. Обычно лучше убедить животных покинуть субстрат самостоятельно, и этот принцип используется в различных экстракционных устройствах (McGavin & Davranoglou, 2022).

Экстракционные воронки Берлезе/Тулгрена. Подходят для экстракции насекомых и других умеренно прочных экземпляров из листовой подстилки, измельчённой почвы, гниющей древесины или даже свежей листвы. Существует очень много вариаций на одну и ту же тему. Измеренный образец помещается на сетку или сито над воронкой, которая ведёт к коллекционной бутылке, содержащей спирт (или сухой для живого сбора). Источник света и тепла (предпочтительно в коробке) помещается непосредственно над образцом, заставляя материал высыхать. Животные мигрируют вниз через образец. Быстрой сушки следует избегать, так как это убьёт более мелкие организмы до того, как они покинут образец (McGavin & Davranoglou, 2022).

Мешок Винклера. Отличное оборудование для извлечения беспозвоночных из мха, мёртвой древесины, подстилки и даже таких вещей, как птичьи гнёзда, в поле — это мешок Винклера (также известный как экстрактор Винклера или аппарат Винклера). Мешки коммерчески доступны, и Owen (1987, цит. по McGavin & Davranoglou, 2022) даёт полное описание использования и конструкции этого лёгкого и высокоэффективного аппарата. Мешок Винклера относительно дёшев в изготовлении и, в отличие от других устройств, не требует искусственного источника тепла для работы. По сути, проволочно-армированный, коробчатый, каликовый мешок используется для заключения измеренных образцов мусора, содержащихся внутри грубой сетки. Нижняя секция мешка сужается к коллекционной бутылке, которая может быть использована сухой или со спиртом. Верх мешка завязывается, и всё это подвешивается под укрытием для постепенного высыхания. Животные из образцов, которые начинают довольно сухими, будут извлечены за несколько дней, но влажные образцы могут занять более двух недель (McGavin & Davranoglou, 2022).

Методы умерщвления

Не существует чётких руководств о том, что constitutes лучший или наиболее гуманный способ убийства насекомых, но здравый смысл должен подсказывать, что чем быстрее, тем лучше — хороший принцип, если экземпляры остаются целыми и пригодными для использования (McGavin & Davranoglou, 2022).

Цианидная банка. Традиционный метод убийства насекомых — цианидная банка. Техника всё ещё предпочитается некоторыми профессиональными лепидоптерологами и ортоптерологами, потому что она убивает быстрее, чем другие методы, сохраняет экземпляры сухими и не вызывает изменений цвета (пары этилацетата, например, могут вызвать выцветание некоторых зелёных пигментов). Стеклянные или, предпочтительно, полиэтиленовые банки высокой плотности для полевого использования изготавливаются заранее и при тщательной подготовке могут служить many месяцы (Arnett, 1985, цит. по McGavin & Davranoglou, 2022). Типичная банка использует упакованный слой порошкообразного цианида калия толщиной 5 мм под слоем опилок толщиной 1 см, покрытым слоем гипса толщиной 1 см. Гипс должен полностью высохнуть, прежде чем банка будет готова к использованию. Некоторые люди не могут чувствовать запах цианида, и банки должны изготавливаться под вытяжным шкафом или в очень хорошо проветриваемом помещении. Загрязнённое оборудование должно быть погружено в разбавленный раствор гидроксида натрия, к которому добавлен избыток раствора сульфата железа. Через час промойте и смойте большим количеством воды. В сухом состоянии цианидная банка будет иметь срок хранения один-два года. В поле несколько капель воды, впитанных гипсовым слоем, прореагируют с цианидом калия с образованием цианидного газа (McGavin & Davranoglou, 2022).

Этилацетат. Пары различных химических веществ, таких как бензол, четырёххлористый углерод, эфир и аммиак, использовались в прошлом для убийства насекомых. Многие из них опасны, а некоторые легковоспламеняющиеся, но, вероятно, самой безопасной альтернативой цианиду в поле является этилацетат. Пары этилацетата убивают медленнее, чем цианид, и всё ещё горючи. Убивающие банки или пробирки могут быть сделаны со слоем гипса на дне, на который можно капнуть несколько капель этилацетата. Проще говоря, слой ваты с несколькими кусочками фильтровальной бумаги сверху может быть устроен внутри полиэтиленовой бутылки. Массовые убивающие банки должны иметь ёмкость не менее 500 мл и широкий верх, чтобы можно было легко поместить крупные экземпляры внутрь (McGavin & Davranoglou, 2022).

Замачивание в спирте. Для многих других методов массового сбора, таких как всасывающий сбор или прочёсывание (улов будет живым), или фумигация (улов уже будет мёртвым), sheer объём материала означает, что простое погружение в спирт — единственный практичный комбинированный метод убийства и хранения (McGavin & Davranoglou, 2022).

Кипящая вода. Крупные насекомые, такие как навозные жуки, могут быть убиты очень быстро путём инъекции небольшого количества насыщенного раствора щавелевой кислоты в грудную клетку или брюшко через межсегментные мембраны, но будьте осторожны, потому что, помимо ядовитости, щавелевая кислота — это белый кристаллический порошок, который может вызвать подозрения на таможне. Навозные жуки и другие довольно прочные виды также могут быть убиты очень быстро путём погружения в кипящую воду (что также очищает их) (McGavin & Davranoglou, 2022).

Запись данных

Экземпляры, собранные, должны иметь адекватные данные, связанные с ними. Информация о том, где, когда, кем и как было поймано любое конкретное насекомое, должна быть как можно более полной. Например, «Танзания, август 1996» явно недостаточно по сравнению с «собрано на УФ-свет, 12 августа 1996 г., лагерь Ибайя, заповедник Мкомази, Танзания, Г. К. МакГавин». В поле данные должны храниться близко к экземплярам (прикреплены к нему или внутри пробирки или конверта). Доступ к GPS позволяет определять места сбора с небывалой точностью (McGavin & Davranoglou, 2022).

Не пишите на внешней стороне пробирок или на крышках пробирок. Крышки пробирок могут случайно перепутаться, а этикетки могут отпасть или стереться. Этикетки для помещения внутрь пробирок с материалом, хранящимся в спирте, лучше всего делать на качественной бумаге карандашом или водостойкими чернилами. Никогда не думайте, что вы вспомните, где или когда был пойман конкретный экземпляр, когда вернётесь с поля. Экземпляры без надлежащих данных совершенно бесполезны (McGavin & Davranoglou, 2022).

Сохранение экземпляров

В поле простейшие методы — сушка или хранение в спирте. Большинство прочных насекомых, таких как жуки и клопы, можно просто высушить на воздухе и упаковать в слои целлюлозной ваты или ткани. Нежные или мягкотелые виды и пауки должны сохраняться в 70–80% спирте (этаноле). Некоторые колеоптерологи сохраняют мелких жуков в 4% растворе ледяной уксусной кислоты до тех пор, пока они не будут высушены и установлены. Если хранить в прохладном месте, материал должен быть в порядке в течение many месяцев. Мотыльки и бабочки никогда не должны храниться в спирте и лучше всего сушатся в маленьких бумажных конвертах или сложенных бумажных треугольниках, или устанавливаются и накалываются непосредственно в коробки (McGavin & Davranoglou, 2022).

Проблема может возникнуть с крупными жирными видами, такими как некоторые кузнечики и богомолы. Большое количество внутренней ткани может сохнуть очень долго, и может начаться разложение. Хорошая техника — набить брюшную и грудную полости ватой. Это не так сложно, как может показаться. Используя пару тонких препаровальных ножниц, сделайте разрез на вентральной поверхности брюшка. Вам не нужно вскрывать брюшко от носа до кормы. Удалите содержимое брюшка парой тонких часовых пинцетов. Обязательно доберитесь до грудной полости, чтобы удалить переднюю часть кишки. Не вырывайте кишки с заднего конца животного, так как вы можете повредить или удалить части гениталий, которые могут быть ценны для идентификации в более позднее время. Используйте тонкие ножницы, чтобы перерезать прямую кишку близко к концу брюшка. Вам не нужно удалять каждую частицу мягкого материала изнутри. Начиная с груди, используйте тонкий пинцет, чтобы протолкнуть маленькие кусочки ваты в полость. По окончании брюшко должно быть как можно ближе к форме, которую оно имеет в реальной жизни. Вам не нужно зашивать разрез, так как кутикула высохнет в нужном положении без фиксации (McGavin & Davranoglou, 2022).

Хлороэроцел (4-хлор-м-крезол). Наиболее полезный метод полевого сохранения взрослых насекомых, который мы и многие другие успешно использовали в течение многих лет, включает использование хлороэроцела (более правильно 4-хлор-м-крезол) (Tindale, 1961, цит. по McGavin & Davranoglou, 2022). Небольшое количество (чайная ложка) посыпается на дно герметичного полиэтиленового контейнера для пищевых продуктов и покрывается слоем ткани или ваты. Сверху кладутся экземпляры в маркированных бумажных конвертах или слоями в ткани. Несколько кристаллов хлороэроцела следует посыпать поверх каждого десятого слоя или около того. Одна-две смятые салфетки удерживают слои на месте, пока коробка не заполнится, после чего следует добавить щедрую порцию хлороэроцела. Хлороэроцел действует как фунгицид и бактерицид и сохраняет насекомых влажными и расслабленными в течение месяцев, так что, когда вы приступите к их монтированию, работа будет очень лёгкой (McGavin & Davranoglou, 2022).

Долгосрочное сохранение

Для некоторых исследований, включающих большие количества материала, может быть проще оставить экземпляры в спирте до тех пор, пока они действительно не понадобятся для более специфической подготовки. Однако спиртовой материал требует обслуживания. Для долгосрочного хранения критические экземпляры должны, в идеале, храниться в морозильнике. Это уменьшит необходимость доливать спирт и, как дополнительный бонус, сохранит внутренние органы в абсолютно первоклассном состоянии на десятилетия (McGavin & Davranoglou, 2022).

Обычно идентификация и систематическое изучение экземпляров потребуют их сухого монтирования. Накалывание насекомых позволяет обращаться с ними, исследовать их и безопасно хранить. Иногда неподходящее монтирование может уничтожить именно те признаки, которые необходимы для правильной идентификации (McGavin & Davranoglou, 2022).

Большинство прочных экземпляров можно просто вынуть из спирта, высушить и затем смонтировать способом, соответствующим таксону. Но мелкие или нежные экземпляры нуждаются в некоторой обработке — иначе они сморщатся и станут бесполезными. Существуют простые техники, которые позволяют извлечь эти экземпляры из спирта, высушить и смонтировать без разрушения тела (McGavin & Davranoglou, 2022).

Метод с ацетоном. Быстрейший и простейший подход, особенно когда имеются большие количества экземпляров, — обработать весь образец целиком. Пипеткой нанесите экземпляры в спирте на квадратный кусок довольно жёсткого картона, края которого загнуты, чтобы получился миниатюрный лоток. Расположите их в положении, необходимом для последующего монтирования, на этом этапе. Поместите картон в крышку чашки Петри, чтобы держать экземпляры насыщенными спиртом, пока вы придаёте им положение. Экземпляры лучше всего на правом боку с крыльями, сложенными плоско над телом, что занимает немного времени, но стоит усилий, так как при монтировании останется просто поместить экземпляр на каплю клея на картонном острие. Как только экземпляры расположены, слейте избыток спирта, подняв картон и позволив ему стечь, прежде чем поместить картонный лоток в среду, насыщенную ацетоном. Ацетон щедро наносится на вату на дне герметичного контейнера, устойчивого к ацетону, и картоны с расположенными на них экземплярами, всё ещё мокрыми от спирта, должны быть помещены горизонтально или вертикально, вне контакта с ацетоном, минимум на шесть часов. Чтобы высушить материал, выньте картонный лоток, который теперь насыщен ацетоном, и поместите его в чашку Петри под настольную лампу мощностью 60 Вт (близко к лампочке) на 20–30 минут. Как только экземпляры высохнут, будьте осторожны, не дышите на них слишком сильно, иначе они разлетятся. После высыхания их не нужно монтировать сразу, и они могут храниться в чашке Петри в среде, свободной от вредителей. Метод обычно даёт хорошие результаты, но иногда экземпляры всё же могут разрушиться, даже если другие в том же образце в порядке (McGavin & Davranoglou, 2022).

Метод с 2-этоксиэтанолом. Другая техника восстановления нежных экземпляров из спиртового хранения особенно полезна для мелких мух или клопов. Начните с накалывания экземпляров прямо из спирта. Поместите наколотые экземпляры в пробирку, заполненную 2-этоксиэтанолом, на ночь (минимум 12 часов). Перенесите в пробирку (стеклянную), заполненную этилацетатом (1,5 часа для мелких видов, 3 часа для более крупных). Когда экземпляр извлечён, крылья, в частности, слипнутся или сморщатся. Промокните избыток этилацетата салфеткой и быстро подуйте на экземпляр, чтобы освободить крылья. Если крылья не расправляются немедленно, расправьте их тонкой булавкой или пинцетом (Ismay, личное сообщение, цит. по McGavin & Davranoglou, 2022).

Метод для пчёл. Пчёлы, хранившиеся в спирте, не могут быть просто извлечены и высушены, потому что густое волосяное покрытие становится свалявшимся и плоским. Почти жизнеподобный высушенный экземпляр может быть подготовлен следующим образом. Извлеките пчелу из спирта, промокните насухо салфеткой, чтобы удалить большую часть жидкости, и погрузите в 2-этоксиэтанол на 24 часа. Удалите избыток, промокнув салфеткой. Наколите экземпляр обычным способом, расположив ноги и крылья в желаемых положениях. Мужские гениталии могут быть exposed на этом этапе с помощью маленькой загнутой булавки. Замочите наколотый экземпляр в этилацетате на 24 часа. При извлечении немедленно высушите маленьким феном сзади. Волоски распушатся и останутся стоящими (O'Toole, личное сообщение, цит. по McGavin & Davranoglou, 2022).

Восстановление высохших спиртовых материалов. Если важный спиртовой материал когда-либо высохнет, его можно спасти, замочив в 2% растворе тринатрийортофосфата. Скорость регидратации сильно зависит от размера и состояния экземпляров, но лучше проверять их каждый час или около того. Хороший признак того, что процесс завершён, — когда экземпляры опускаются на дно контейнера. Затем экземпляры следует тщательно промыть дистиллированной водой перед возвращением в 70% спирт (McGavin & Davranoglou, 2022).

Британский музей естественной истории (Natural History Museum, London)

Британский музей естественной истории (BMNH) в Лондоне — одно из крупнейших и наиболее значимых естественно-научных учреждений мира. Его энтомологические коллекции насчитывают approximately 28 миллионов экземпляров и охватывают все основные отряды насекомых. Особенно известны коллекции Coleoptera (жуков), Lepidoptera (бабочек и мотыльков), Hymenoptera (перепончатокрылых) и Diptera (двукрылых). Музей хранит бесценные типовые экземпляры, собранные такими выдающимися натуралистами, как Альфред Рассел Уоллес, Чарльз Дарвин и Генри Уолтер Бейтс (McGavin & Davranoglou, 2022).

Музей был основан в 1753 году на базе коллекций сэра Ханса Слоана и открыт для публики в 1759 году. В 1881 году естественно-научные коллекции были выделены из Британского музея в отдельное здание в Южном Кенсингтоне. Сегодня Музей естественной истории является ведущим исследовательским центром в области систематики, таксономии и сохранения биоразнообразия (McGavin & Davranoglou, 2022).

Зоологический институт РАН (Санкт-Петербург)

Зоологический институт Российской академии наук (ЗИН РАН) в Санкт-Петербурге — старейшее и крупнейшее зоологическое учреждение России. Его коллекции насчитывают более 60 миллионов экземпляров животных, включая одну из крупнейших в мире коллекций насекомых. Институт ведёт своё происхождение от Кунсткамеры, основанной Петром I в 1714 году. Зоологический музей, созданный на базе Кунсткамеры в 1832 году, стал первым публичным естественно-научным музеем России (McGavin & Davranoglou, 2022).

Энтомологические коллекции ЗИН РАН включают более 30 миллионов экземпляров и охватывают все основные отряды насекомых. Особенно значительны коллекции Coleoptera, Lepidoptera, Hymenoptera и Diptera. Институт хранит типовые экземпляры многих видов, описанных российскими и зарубежными энтомологами. Коллекции ЗИН РАН активно используются для таксономических, фаунистических и экологических исследований (McGavin & Davranoglou, 2022).

Другие крупные энтомологические коллекции

Помимо Британского музея и ЗИН РАН, крупнейшими энтомологическими коллекциями мира обладают:

• Национальный музей естественной истории (Smithsonian Institution, Вашингтон, США) — более 35 миллионов экземпляров насекомых.
• Американский музей естественной истории (Нью-Йорк, США) — более 20 миллионов экземпляров.
• Музей естественной истории (Париж, Франция) — более 15 миллионов экземпляров.
• Зоологический музей Копенгагенского университета (Дания) — более 10 миллионов экземпляров.
• Национальный институт биоразнообразия (Лейден, Нидерланды) — более 10 миллионов экземпляров.

Систематика и диагностика вредителей

Энтомологические коллекции — это фундамент систематики насекомых. Любая ревизия рода, семейства или отряда начинается с изучения коллекционного материала. Без доступа к типовым экземплярам невозможно ни описать новый вид, ни уточнить границы уже известных таксонов (McGavin & Davranoglou, 2022).

В агросфере коллекции насекомых играют особую роль для диагностики вредителей. Когда фермер или агроном обнаруживает неизвестное насекомое на своём поле, он может отправить образец в диагностический центр, где специалисты сравнят его с эталонными экземплярами из коллекции. Без таких эталонов точная идентификация невозможна. Это особенно важно для карантинных видов, которые могут нанести огромный ущерб сельскому хозяйству (Hauser & Riede, 2015).

Карантин

При импорте растительной продукции необходимо убедиться, что она не содержит карантинных объектов. Коллекции служат эталонами для сравнения при идентификации подкарантинных видов. Например, при обнаружении неизвестного насекомого в партии импортируемых фруктов необходимо быстро определить, является ли оно карантинным. Коллекционные эталоны позволяют провести такую идентификацию быстро и точно (Hauser & Riede, 2015).

Биоконтроль

Для разработки биологических методов борьбы с вредителями необходимо идентифицировать естественных врагов — хищников, паразитоидов, антагонистов. Коллекции насекомых служат источником таких организмов. Например, для борьбы с тлёй можно использовать божьих коровок или наездников; для борьбы с гусеницами — паразитических ос. Идентификация этих полезных насекомых также требует доступа к коллекционным эталонам (Hauser & Riede, 2015).

Сохранение биоразнообразия

Энтомологические коллекции служат страховкой от вымирания. Если вид исчезает в природе, его можно восстановить из сохранённых образцов (при наличии живых культур или ДНК). Кроме того, коллекции документируют изменения в распространении и численности насекомых, что важно для мониторинга биоразнообразия и оценки воздействия климатических изменений (Hauser & Riede, 2015).

Деградация ДНК

Сохранение ДНК в энтомологических коллекциях — серьёзная проблема. ДНК начинает деградировать сразу после смерти насекомого. Методы сохранения, такие как сушка или хранение в спирте, замедляют, но не останавливают этот процесс. В результате из старых коллекционных экземпляров часто невозможно выделить ДНК достаточного качества для молекулярных исследований (Astrin et al., 2013).

Для решения этой проблемы разрабатываются специальные методы: хранение в криопротекторах, использование силикагеля для быстрой сушки, хранение при сверхнизких температурах. Однако даже эти методы не гарантируют сохранность ДНК на десятилетия (Astrin et al., 2013).

Повреждения

Энтомологические коллекции подвержены повреждениям от различных факторов:

• Насекомые-вредители (кожееды, моли, жуки-точильщики) могут поедать коллекционные экземпляры.
• Плесень и грибы развиваются при высокой влажности.
• Свет вызывает выцветание и разрушение пигментов.
• Механические повреждения при неаккуратном обращении.
• Пожары и наводнения могут уничтожить целые коллекции.

Для защиты коллекций используются специальные шкафы, поддерживается постоянная температура и влажность, проводятся регулярные проверки и обработки.

Утрата этикеток

Этикетки — критически важная часть коллекционного экземпляра. Без этикетки экземпляр теряет научную ценность. К сожалению, этикетки часто теряются, повреждаются или становятся нечитаемыми. Особенно это касается старых коллекций, где этикетки написаны от руки и могут быть повреждены временем (McGavin & Davranoglou, 2022).

Для предотвращения утраты этикеток используются следующие меры:

• Дублирование информации в электронных базах данных.
• Использование водостойких и долговечных материалов для этикеток.
• Регулярная проверка и замена повреждённых этикеток.
• Фотографирование экземпляров вместе с этикетками.

Коллекции живых культур

Коллекции живых культур — это хранилища штаммов микроорганизмов, которые поддерживаются в жизнеспособном состоянии и могут быть предоставлены для исследований, промышленного использования или диагностики. Они включают (Lima, 2025):

• Коллекции грибов (микологические коллекции) — живые культуры грибов, включая дрожжи, плесени, макромицеты.
• Коллекции бактерий — штаммы бактерий, включая патогенные и непатогенные, промышленно важные и модельные организмы.
• Коллекции оомицетов — живые культуры оомицетов, таких как Phytophthora, Pythium, Plasmopara.
• Коллекции дрожжей — специализированные коллекции дрожжей, используемых в биотехнологии, пищевой промышленности и генетике.

Коллекции как биологические ресурсные центры

Со временем микробные коллекции культур эволюционировали в более сложные организации, расширив сферу своей деятельности. Наряду с каждой коллекцией развивалась таксономическая экспертиза, а также другие научные компетенции для применения этих ресурсов в различных областях. В результате спектр услуг, предлагаемых коллекциями культур, значительно расширился и стал crucial частью их деятельности (Lima, 2025).

С появлением передовых технологий и цифровой эры коллекции культур приняли лучшие практики, руководства и правовые рамки для совершенствования своей деятельности. Эта эволюция culminated введением концепции биологических ресурсных центров (BRC) в 2001 году Организацией экономического сотрудничества и развития (OECD) (Lima, 2025).

По сути, микробиологические ресурсные центры (mBRC) формируют vital компонент инфраструктуры, поддерживающей биотехнологию. Они служат хранилищами и поставщиками услуг, содержащими живые клетки, геномы организмов и информацию, связанную с наследственностью и функциями биологических систем. mBRC должны соответствовать самым высоким стандартам качества и экспертизы, требуемым международным научным и промышленным сообществом, чтобы обеспечить надёжную поставку биологических материалов и информации. С этой новой концепцией коллекции культур усилили внедрение систем менеджмента качества с использованием процесса сертификации, такого как ISO 9001, или аккредитации процессов с использованием стандартов ISO 17025 (Lima, 2025).

В настоящее время недавний стандарт ISO 20387 специально адресован Общим требованиям к биобанкингу, где биобанкинг определяется как процесс приобретения и хранения, наряду с некоторыми или всеми видами деятельности, связанными со сбором, подготовкой, сохранением, тестированием, анализом и распределением определённого биологического материала, а также связанной информации и данных. Кроме того, этот стандарт определяет биологический материал как любое вещество, полученное или являющееся частью органической сущности, такой как человек, животное, растение, микроорганизм(ы) или многоклеточный организм(ы), которые не являются ни животными, ни растениями (например, бурые водоросли и грибы) (Lima, 2025).

Цепочка добавленной стоимости в mBRC

На рисунке 1 (Lima, 2025) представлена цепочка добавленной стоимости в микробиологических ресурсных центрах — от изолятов до хорошо охарактеризованных штаммов, сохраняемых и поставляемых для различных применений. Эта цепочка включает следующие этапы:

1. Отбор образцов (sampling) — сбор материала из окружающей среды.

2. Выделение и культивирование (isolation & cultivation) — выделение чистых культур.

3. Идентификация и характеристика (identification & characterization) — определение таксономической принадлежности и свойств.

4. Биоресурсы и данные (bioresources & data) — сохранение штаммов и связанной информации.

5. Применения (applications) — использование в различных областях: окружающая среда и энергетика, здоровье и продовольствие, агропродовольствие, биотехнология.

Поддержание на средах (периодический пересев)

Наиболее традиционный метод сохранения культур микроорганизмов — периодический пересев на свежие питательные среды. Культуры выращиваются на агаризованных или жидких средах, а затем периодически (каждые несколько недель или месяцев) переносятся на свежую среду для поддержания жизнеспособности (Lima, 2025; Alexopoulos et al., 1996).

Преимущества:

• Простота и доступность.
• Возможность визуального контроля за состоянием культуры.
• Не требует сложного оборудования.

Недостатки:

• Трудоёмкость (необходимость регулярных пересевов).
• Риск контаминации при каждом пересеве.
• Риск потери свойств (генетическая нестабильность, потеря способности к спорообразованию, снижение продуктивности).
• Ограниченный срок хранения между пересевами.

Периодический пересев используется в основном для краткосрочного хранения рабочих культур и для культур, которые плохо переносят замораживание или лиофилизацию.

Лиофилизация (сублимационная сушка)

Лиофилизация — это метод сохранения, при котором культура замораживается, а затем вода удаляется путём сублимации в вакууме. Клетки микроорганизмов высушиваются без прохождения через жидкую фазу, что минимизирует повреждения (Lima, 2025; Campbell et al., 2018).

Преимущества:

• Длительное хранение (десятилетия).
• Отсутствие необходимости в регулярных пересевах.
• Низкий риск контаминации.
• Компактность хранения.

Недостатки:

• Не все микроорганизмы выживают при лиофилизации (особенно чувствительны некоторые грибы, оомицеты, простейшие).
• Возможна потеря свойств (например, способности к спорообразованию или продуктивности).
• Требуется специальное оборудование (лиофилизатор).
• Восстановление культур может занимать время.

Лиофилизация широко используется для сохранения бактерий, дрожжей и спорообразующих грибов.

Криосохранение (хранение при сверхнизких температурах)

Криосохранение — это метод сохранения живых культур при сверхнизких температурах, обычно в жидком азоте (−196 °C) или в его парах (−150 °C). При таких температурах метаболические процессы практически останавливаются, и клетки могут сохраняться неограниченно долго (Lima, 2025; Campbell et al., 2018).

Преимущества:

• Наиболее длительное хранение (десятилетия и более).
• Минимальная потеря свойств.
• Отсутствие необходимости в регулярных пересевах.
• Подходит для большинства микроорганизмов.

Недостатки:

• Требуется дорогостоящее оборудование (криохранилища, сосуды Дьюара).
• Необходимость постоянного снабжения жидким азотом.
• Риск потери образцов при аварийном повышении температуры.
• Некоторые микроорганизмы чувствительны к замораживанию (требуются криопротекторы).

Криопротекторы — вещества, добавляемые к культуре перед замораживанием для защиты клеток от повреждений, вызванных образованием кристаллов льда. Наиболее commonly используются глицерин (10–20%), диметилсульфоксид (DMSO, 5–10%), метанол, сахароза (Lima, 2025).

Криосохранение является предпочтительным методом для долгосрочного сохранения большинства микроорганизмов, включая грибы, дрожжи, бактерии и оомицеты.

Другие методы сохранения

Сушка на инертном носителе. Культуры могут сохраняться путём нанесения на стерильные инертные носители (песок, почва, силикагель, цеолит) с последующей сушкой. Метод прост, но применим не ко всем микроорганизмам (Lima, 2025).

Хранение под минеральным маслом. Культуры на агаризованных средах покрываются слоем стерильного минерального масла, что замедляет метаболизм и предотвращает высыхание. Метод прост, но требует регулярного контроля и не подходит для длительного хранения (Lima, 2025).

Инкапсуляция в альгинате. Клетки иммобилизуются в геле альгината кальция, что обеспечивает защиту и возможность длительного хранения. Метод используется для некоторых бактерий и грибов (Lima, 2025).

CBS (Centraalbureau voor Schimmelcultures, Нидерланды)

CBS — одна из крупнейших и наиболее авторитетных коллекций грибов и дрожжей в мире. Основана в 1904 году в Баарне (Нидерланды). В настоящее время входит в состав Института Westerdijk Fungal Biodiversity Institute (Королевская академия наук Нидерландов) (Lima, 2025).

Коллекция CBS насчитывает более 100 000 штаммов грибов и дрожжей, включая типовые штаммы тысяч видов. CBS является мировым справочным центром по таксономии грибов и дрожжей, предоставляя услуги по идентификации, сохранению и поставке культур. Коллекция активно используется в биотехнологии, медицине, сельском хозяйстве и экологии (Lima, 2025).

ATCC (American Type Culture Collection, США)

ATCC — крупнейшая и наиболее универсальная коллекция культур микроорганизмов в мире. Основана в 1925 году. Штаб-квартира расположена в Манассасе (Вирджиния, США) (Lima, 2025).

Коллекция ATCC насчитывает более 50 000 штаммов бактерий, грибов, дрожжей, вирусов, простейших и клеточных линий. ATCC предоставляет культуры для исследований, промышленности, диагностики и образования. Коллекция включает как патогенные, так и непатогенные микроорганизмы, а также генетически модифицированные штаммы (Lima, 2025).

ВКМ (Всероссийская коллекция микроорганизмов, Россия)

ВКМ — крупнейшая коллекция микроорганизмов в России. Основана в 1958 году в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов РАН (Пущино). ВКМ является членом Всемирной федерации коллекций культур (WFCC) и зарегистрирована в WDCM (Lima, 2025).

Коллекция ВКМ насчитывает более 20 000 штаммов бактерий, грибов, дрожжей и актиномицетов. ВКМ предоставляет культуры для научных исследований, биотехнологии, сельского хозяйства и образования. Коллекция специализируется на микроорганизмах, важных для биогеохимических циклов, биоремедиации и промышленной микробиологии (Lima, 2025).

Другие крупные коллекции культур

Помимо CBS, ATCC и ВКМ, крупнейшими коллекциями культур мира обладают:

• DSMZ (German Collection of Microorganisms and Cell Cultures, Германия) — более 30 000 штаммов.
• NBRC (NITE Biological Resource Center, Япония) — более 30 000 штаммов.
• CIP (Collection de l'Institut Pasteur, Франция) — более 25 000 штаммов.
• NCIMB (National Collection of Industrial, Food and Marine Bacteria, Великобритания) — более 10 000 штаммов.
• JCM (Japan Collection of Microorganisms, Япония) — более 20 000 штаммов.

Диагностика

Коллекции культур служат эталонами для диагностики микроорганизмов. Когда необходимо идентифицировать неизвестный изолят, его сравнивают с типовыми штаммами из коллекции. Это особенно важно для диагностики возбудителей болезней растений, животных и человека (Lima, 2025; Alexopoulos et al., 1996).

В агросфере коллекции культур используются для:

• Идентификации фитопатогенных грибов и бактерий.
• Диагностики микотоксинов.
• Контроля качества биопрепаратов.

Биоконтроль

Для разработки биологических методов борьбы с вредителями и болезнями необходимо идентифицировать и сохранить штаммы антагонистов — микроорганизмов, подавляющих патогены. Коллекции культур служат источником таких штаммов и обеспечивают их сохранение для производства биопрепаратов (Lima, 2025).

Примеры:

• Trichoderma spp. — грибы-антагонисты, используемые для биоконтроля фитопатогенов.
• Bacillus subtilis — бактерия, подавляющая рост многих патогенных грибов.
• Beauveria bassiana — гриб, используемый для биоконтроля насекомых-вредителей.

Промышленность

Микробные культуры широко используются в промышленности для производства:

• Антибиотиков (пенициллин из Penicillium chrysogenum, цефалоспорины из Cephalosporium acremonium).
• Ферментов (амилазы, протеазы, липазы, целлюлазы).
• Органических кислот (лимонная, молочная, уксусная).
• Витаминов (рибофлавин, B12).
• Аминокислот (глутаминовая кислота, лизин).
• Биополимеров (ксантановая камедь, декстран).

Коллекции культур обеспечивают сохранение промышленно важных штаммов и их доступность для производителей (Lima, 2025; Alexopoulos et al., 1996).

Наука и образование

Коллекции культур — незаменимый ресурс для научных исследований в области микробиологии, генетики, молекулярной биологии, экологии, эволюции. Они позволяют:

• Изучать биологическое разнообразие микроорганизмов.
• Проводить сравнительные геномные исследования.
• Разрабатывать новые методы диагностики и лечения.
• Обучать студентов и исследователей.

Контаминация

Контаминация — одна из главных проблем коллекций культур. При пересевах, манипуляциях или хранении в культуру могут попасть посторонние микроорганизмы, которые могут:

• Изменить свойства штамма.
• Привести к потере культуры.
• Исказить результаты исследований.

Для предотвращения контаминации используются:

• Стерильные условия работы (ламинарные боксы, автоклавы).
• Регулярный контроль чистоты культур.
• Использование антибиотиков (для некоторых культур).
• Криосохранение (минимизирует манипуляции).

Потеря свойств

При длительном хранении культуры могут терять свои свойства:

• Способность к спорообразованию.
• Продуктивность (синтез антибиотиков, ферментов).
• Патогенность (для патогенных штаммов).
• Генетическую стабильность.

Для минимизации потери свойств используются:

• Криосохранение (наиболее эффективно).
• Лиофилизация (для стабильных штаммов).
• Минимизация числа пересевов.
• Контроль свойств после восстановления.

Генетическая нестабильность

Генетическая нестабильность — свойство некоторых микроорганизмов изменять свои генетические характеристики при культивировании. Это может приводить к:

• Потере плазмид.
• Изменению экспрессии генов.
• Появлению мутантов.

Для борьбы с генетической нестабильностью используются:

• Криосохранение (останавливает деление клеток).
• Отбор стабильных клонов.
• Генетический контроль.

Правовые и этические аспекты

Работа с коллекциями культур регулируется международными и национальными правовыми нормами:

• Конвенция о биологическом разнообразии (CBD) — устанавливает суверенные права государств на их генетические ресурсы.
• Нагойский протокол — регулирует доступ к генетическим ресурсам и распределение выгод от их использования.
• Конвенция о биологическом оружии — запрещает разработку и производство биологического оружия.
• Национальные законы — регулируют ввоз, вывоз и использование микроорганизмов.

Коллекции культур должны соблюдать эти нормы при приобретении, хранении и распределении штаммов (Lima, 2025).

Всемирная федерация коллекций культур (WFCC)

WFCC — международная организация, объединяющая коллекции культур со всего мира. Основана в 1963 году. WFCC координирует деятельность коллекций, разрабатывает стандарты, promotes обмен информацией и ресурсами (Lima, 2025).

Всемирный центр данных по микроорганизмам (WDCM)

WDCM — глобальная база данных, содержащая информацию о коллекциях культур и их holdings. WDCM предоставляет доступ к каталогам штаммов, обеспечивает поиск и заказ культур (Lima, 2025).

Европейская организация коллекций культур (ECCO)

ECCO — региональная сеть коллекций культур в Европе. ECCO координирует деятельность европейских коллекций, разрабатывает стандарты качества, promotes сотрудничество (Lima, 2025).

Microbial Resource Research Infrastructure — European Research Infrastructure Consortium (MIRRI-ERIC)

MIRRI-ERIC — европейская исследовательская инфраструктура, объединяющая микробные коллекции и исследовательские институты для предоставления высококачественных микробных ресурсов и услуг для исследований, промышленности и биотехнологии. MIRRI-ERIC действует в рамках Европейского стратегического форума по исследовательским инфраструктурам, продвигая научное совершенство и устойчивое использование микробного биоразнообразия в Европе. В настоящее время состоит из семи стран-членов и одной страны-наблюдателя, каждая из которых имеет национальный узел (Lima, 2025).

Глобальная сеть биологических ресурсных центров (GBRCN)

GBRCN — «сеть сетей», целью которой является интеграция различных национальных и региональных сетей в распределённую, но высококоординированную структуру. GBRCN стремится внедрять лучшие практики OECD, снижая фрагментацию и разрозненность в mBRC и связанных с ними данных. Таким образом, она стремится раскрыть потенциал для достижения экономии масштаба, минимизации дублирования между коллекциями культур и повышения совместимости данных (Lima, 2025).

Принципы сохранения растительных генетических ресурсов

Генбанки растений — это специализированные хранилища, предназначенные для сохранения генетического разнообразия культурных растений и их диких родственников. Основная цель таких банков — обеспечить долгосрочное сохранение образцов (accessions) в жизнеспособном состоянии и сделать их доступными для селекционеров, исследователей и других пользователей (FAO, 2007; Ellis et al., 2020).

Согласно Второму докладу о состоянии мировых генетических ресурсов растений для продовольствия и сельского хозяйства (FAO, 2010, цит. по Mattoo, 2017), в мире насчитывается более 1750 генбанков, которые хранят approximately 7,4 миллиона образцов. Однако, по оценкам, только 25–30% этих образцов являются генетически уникальными (FAO, 2010, цит. по Mattoo, 2017).

Для томата, например, в базе данных WIEWS (World Information and Early Warning System) зарегистрировано 79 292 образца, сохраняемых ex situ, а в портале Genesys — 49 224 образца (Mattoo, 2017). Крупнейшая индивидуальная коллекция томата в государственном секторе (8566 образцов, или 10,8% мировых holdings по WIEWS) поддерживается AVRDC — Всемирным овощным центром на Тайване (Mattoo, 2017).

Для картофеля, согласно тому же докладу, 98 285 образцов сохраняются в 174 генбанках по всему миру. Шесть генбанков хранят 41% мировых образцов картофеля: INRA (Франция, 11%), ВИР (Россия, 9%), CIP (Перу, 8%), IPK (Германия, 5%), USDA-ARS (США, 5%) и NIAS (Япония, 3%) (Ellis et al., 2020).

Svalbard Global Seed Vault (Всемирное семенохранилище на Шпицбергене)

Svalbard Global Seed Vault (SGSV) — это наиболее известный и, возможно, самый важный объект для сохранения растительных генетических ресурсов в мире. Он расположен на архипелаге Шпицберген (Норвегия), в 78 градусах северной широты, в толще вечной мерзлоты (FAO, 2007; Ellis et al., 2020).

Хранилище было создано по инициативе правительства Норвегии и открыто в 2008 году. Оно функционирует как «чёрный ящик» — депозитор сохраняет полное право собственности на материал, а хранилище предоставляет только услугу хранения. Условия хранения: герметичные контейнеры, правильно высушенные семена, температура −18 °C. При таких условиях качественные семена могут сохранять жизнеспособность 50–100 лет (Ellis et al., 2020).

SGSV не является «генбанком» в обычном смысле. Это «последняя линия обороны» — резервное хранилище, которое активируется только в случае утраты образцов в основных генбанках. Материалы извлекаются только тогда, когда все другие копии потеряны. Управление пассивное: хранилище не занимается characterization, evaluation, regeneration или другими подобными activities (FAO, 2007).

По состоянию на конец 2017 года, SGSV содержало почти 900 000 образцов семян различных культур, включая семена 136 видов дикого картофеля, пять естественных гибридов дикого картофеля и шесть видов культурного картофеля (Ellis et al., 2020). В хранилище также размещены дубликаты коллекций из стран SADC (Южноафриканское сообщество развития) и других регионов (FAO, 2007).

ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н. И. Вавилова, Санкт-Петербург)

ВИР — старейшее и одно из крупнейших в мире хранилищ генетических ресурсов растений. Институт был основан в 1926 году Николаем Ивановичем Вавиловым, который организовал многочисленные экспедиции по всему миру для сбора образцов культурных растений и их диких родственников (Ellis et al., 2020).

Коллекция ВИР насчитывает более 320 000 образцов, представляющих более 2500 видов растений из 155 стран. Это одна из самых богатых коллекций в мире, включающая уникальные образцы пшеницы, ржи, ячменя, овса, картофеля, льна, подсолнечника и многих других культур. ВИР является членом Международного договора о растительных генетических ресурсах для продовольствия и сельского хозяйства (ITPGRFA) и предоставляет образцы для исследований и селекции на условиях Стандартного соглашения о передаче материала (SMTA) (FAO, 2007; Ellis et al., 2020).

В годы Великой Отечественной войны сотрудники ВИР совершили подвиг, сохранив коллекцию в блокадном Ленинграде, несмотря на голод и холод. Эта история стала символом преданности науке и понимания ценности генетических ресурсов для будущего человечества.

Kew Millennium Seed Bank (Банк семян тысячелетия, Великобритания)

Millennium Seed Bank — крупнейший в мире банк семян диких растений. Он расположен в Wakehurst Place (Западный Суссекс, Великобритания) и является частью Королевских ботанических садов Кью (Singh, 2019).

Банк был открыт в 2000 году с амбициозной целью — сохранить 25% мировой флоры к 2020 году. Коллекция включает семена более 40 000 видов диких растений, многие из которых находятся под угрозой исчезновения. Семена хранятся при температуре −20 °C после тщательной сушки, что позволяет сохранять жизнеспособность на десятилетия (Singh, 2019).

Millennium Seed Bank активно участвует в международных проектах по сохранению растений, проводит исследования по физиологии семян, разрабатывает методы cryopreservation для видов, семена которых не переносят обычную сушку (так называемые «рекальцитрантные» семена).

Другие крупные генбанки растений

Помимо SGSV, ВИР и Millennium Seed Bank, крупнейшими генбанками растений мира являются:

• USDA-ARS National Plant Germplasm System (США) — более 500 000 образцов, включая коллекции в Форт-Коллинзе (Колорадо), Женеве (Нью-Йорк) и других центрах.
• CIP (International Potato Center, Перу) — крупнейшая коллекция картофеля in vitro (8354 образца) и cryopreserved (более 2500 образцов) (Ellis et al., 2020).
• AVRDC — The World Vegetable Center (Тайвань) — крупнейшая коллекция овощных культур, включая 8566 образцов томата (Mattoo, 2017).
• IPK Gatersleben (Германия) — более 150 000 образцов, включая крупные коллекции зерновых и бобовых.
• Embrapa (Бразилия) — крупнейший генбанк Латинской Америки, включающий коллекции тропических культур.

Методы сохранения в генбанках растений

В генбанках растений используются несколько методов сохранения (Ellis et al., 2020; FAO, 2007):

1. Хранение семян (seed storage). Наиболее распространённый метод. Семена высушиваются до низкого содержания влаги (5–8%) и хранятся при низких температурах (−18 °C или ниже). Для большинства культурных растений это обеспечивает сохранение на десятилетия. Однако некоторые виды (рекальцитрантные) не переносят сушку и требуют других методов.

2. Полевые коллекции (field collections). Живые растения выращиваются в поле или теплице. Этот метод используется для культур, которые не производят жизнеспособных семян или размножаются вегетативно (например, бананы, ямс, некоторые клоны картофеля). Недостатки: высокие затраты, риск потери из-за болезней, вредителей, стихийных бедствий.

3. In vitro коллекции (tissue culture). Растения поддерживаются в стерильной культуре тканей на питательных средах. Это позволяет сохранять клоны, свободные от болезней, и обеспечивает возможность международного обмена. Например, CIP поддерживает крупнейшую in vitro коллекцию картофеля — 8354 образца, большинство из которых являются ландрасами (89,8%) из Андского региона (Ellis et al., 2020).

4. Криосохранение (cryopreservation). Ткани (меристемы, семена, эмбрионы) сохраняются в жидком азоте при −196 °C. Это наиболее эффективный метод для долгосрочного сохранения, но требует дорогостоящего оборудования и высокой квалификации персонала. Для картофеля наиболее успешные методы включают DMSO droplet vitrification (IPK, более 1000 образцов) и PVS2 droplet vitrification (CIP, более 2500 образцов по состоянию на конец 2017 года) (Ellis et al., 2020).

Принципы сохранения генетических ресурсов животных

Биобанки животных — это хранилища генетического материала (спермы, яйцеклеток, эмбрионов, тканей, ДНК) сельскохозяйственных и диких животных. Их основная цель — сохранение генетического разнообразия пород и видов, особенно тех, которые находятся под угрозой исчезновения (FAO, 2007).

Согласно данным DAD-IS (Domestic Animal Diversity Information System), в мире насчитывается 4956 extant видов млекопитающих и 1970 видов птиц, разводимых человеком. Однако лишь немногие из них хорошо представлены в in vitro коллекциях, и почти none были sampled на уровнях, соответствующих руководствам FAO по in vitro sampling (FAO, 2007).

В Европе и Центральной Азии, например, 481 вид млекопитающих и 39 видов птиц уже вымерли, а ещё 624 вида млекопитающих и 481 вид птиц находятся под угрозой (FAO, 2007). Это делает создание биобанков животных критически важным для сохранения агробиоразнообразия.

Криоконсервация спермы, яйцеклеток и эмбрионов

Основные методы сохранения генетического материала животных (FAO, 2007):

1. Криоконсервация спермы. Наиболее разработанный и широко используемый метод. Сперма собирается, разбавляется в подходящем растворе (ионном или неионном), добавляется криопротектор (обычно глицерин, DMSO, DMA или DMF), затем охлаждается и замораживается в жидком азоте (−196 °C). Индивидуальные дозы спермы обычно замораживаются в соломинках (straws) для обеспечения оптимальных санитарных условий и постоянной идентификации каждой дозы (FAO, 2007).

После искусственного осеменения замороженной-оттаянной спермой глобальные показатели зачатия составляют в среднем 50–65% у крупного рогатого скота, 70–80% у свиней, 50–80% (внутриматочно) или 55–65% (цервикально) у коз, 50–80% (внутриматочно) или 55–60% (цервикально) у овец и 35–40% у лошадей (FAO, 2007).

2. Криоконсервация яйцеклеток (ооцитов). Более сложный метод, так как ооциты более чувствительны к замораживанию, чем сперма. Для млекопитающих (крупный рогатый скот, овцы, козы) разработаны методы медленного замораживания и витрификации (ультрабыстрого замораживания). Однако успешность получения потомства остаётся низкой (менее 10%) (FAO, 2007).

3. Криоконсервация эмбрионов. Эмбрионы млекопитающих могут быть успешно заморожены, оттаяны и пересажены реципиентным самкам. Этот метод позволяет полностью восстановить исходный геном, включая ядерную и цитоплазматическую ДНК. Для крупного рогатого скота, овец и коз разработаны протоколы медленного замораживания и витрификации (FAO, 2007).

4. Криоконсервация соматических клеток. Создание овечки Долли в 1996 году открыло возможность клонирования животных из соматических клеток. Хотя метод остаётся дорогим и малоэффективным, он может быть использован для восстановления исчезающих пород. Например, в Новой Зеландии порода крупного рогатого скота Enderby Island была восстановлена из соматических клеток последней коровы по кличке «Lady» (FAO, 2007).

Национальные и международные программы

National Animal Germplasm Program (NAGP, США). Программа была инициирована в 1999 году для создания национального генбанка животных. NAGP собирает, сохраняет и распределяет криоконсервированный генетический материал (сперму, эмбрионы, ткани) сельскохозяйственных животных. Коллекции быстро растут в тесном сотрудничестве с промышленностью. Программа служит резервной копией для селекционных компаний (FAO, 2007).

European Regional Focal Point for Animal Genetic Resources (ERFP). Европейская сеть, координирующая деятельность по сохранению генетических ресурсов животных. ERFP разрабатывает руководства по созданию национальных программ криоконсервации (FAO, 2007).

Национальные генбанки. Многие страны создают свои генбанки животных: Франция (National Cryobank), Германия (Genebank for Animals), Нидерланды (Genebank for Animals), Бразилия (Animal Germplasm Bank в Embrapa) и другие (FAO, 2007).

Определение и назначение

ДНК-банк — это хранилище геномной ДНК, выделенной из различных организмов, а также тканей, предназначенных для выделения ДНК в будущем. ДНК-банки играют ключевую роль в молекулярной систематике, филогенетике, популяционной генетике, эволюционной биологии и биологии сохранения (Soltis et al., 1998; Astrin et al., 2013).

Основные задачи ДНК-банков:

• Сохранение ДНК редких, исчезающих и вымерших видов.
• Обеспечение доступа к генетическому материалу для исследований.
• Документирование генетического разнообразия.
• Поддержка молекулярной систематики и таксономии.

Типы образцов в ДНК-банках

ДНК-банки могут хранить различные типы образцов (Astrin et al., 2013):

1. Изолированная ДНК (DNA voucher). Очищенная геномная ДНК, хранящаяся в замороженном или высушенном виде. Это производный образец, который не должен использоваться в качестве specimen voucher, если это возможно.

2. Тканевые образцы (tissue voucher). Ткани, сохранённые (обычно замороженные) для сохранения молекулярных свойств. Могут быть фиксированные ткани или жизнеспособные клетки.

3. Геномные образцы (genomic sample). Образцы, содержащие высокий процент генома организма в широко нефрагментированной форме.

4. Ваучерные образцы (specimen voucher). Морфологические образцы (гербарные листы, насекомые на булавках), которые служат основой для таксономической идентификации. Молекулярные образцы должны быть связаны с ваучерными образцами для обеспечения воспроизводимости исследований (Astrin et al., 2013).

Крупнейшие ДНК-банки

GenBank (NCBI, США). Крупнейшая в мире база данных нуклеотидных последовательностей. Хотя GenBank не хранит физические образцы ДНК, он содержит информацию о последовательностях, которая связана с ваучерными образцами. Большинство журналов требуют депонирования последовательностей в GenBank перед публикацией (Soltis et al., 1998; Stuessy, 2009).

European Nucleotide Archive (ENA). Европейский аналог GenBank, часть International Nucleotide Sequence Database Collaboration (INSDC). Содержит более 215 000 образцов сосудистых растений с данными о ваучерах (Paton et al., 2025).

DNA Bank Network (Германия). Сеть немецких ДНК-банков, объединяющая коллекции Botanical Garden and Botanical Museum Berlin-Dahlem, Zoological Research Museum Alexander Koenig (ZFMK) и других учреждений. Предоставляет доступ к образцам ДНК и тканей для исследований (Astrin et al., 2013).

Global Genome Biodiversity Network (GGBN). Международная сеть биобанков, целью которой является создание глобальной инфраструктуры для сохранения и использования геномных образцов. GGBN объединяет более 70 учреждений из 20 стран (Astrin et al., 2013).

Криобанки в ботанических садах. Многие ботанические сады (Kew, Missouri Botanical Garden, New York Botanical Garden) создают криобанки для сохранения ДНК и тканей растений, особенно редких и исчезающих видов.

Стандарты и требования к ДНК-банкам

Для обеспечения качества и воспроизводимости исследований ДНК-банки должны соблюдать ряд стандартов (Astrin et al., 2013; Campbell et al., 2018):

1. Связь с ваучерными образцами. Каждый молекулярный образец должен быть связан с морфологическим ваучером, хранящимся в признанной коллекции. Это обеспечивает возможность проверки таксономической идентификации.

2. Стандартизация документации. Необходимо документировать происхождение образца, методы выделения ДНК, условия хранения, качество и концентрацию ДНК.

3. Контроль качества. Регулярная проверка качества ДНК (степень деградации, наличие ингибиторов ПЦР), контроль контаминации.

4. Условия хранения. ДНК хранится при −20 °C или −80 °C для краткосрочного хранения, в жидком азоте (−196 °C) для долгосрочного. Ткани хранятся в силикагеле, этаноле или замороженными.

5. Этические и правовые нормы. Соблюдение Нагойского протокола, получение разрешений на сбор и использование генетических ресурсов, соблюдение прав коренных народов.

Определение и назначение

Микробные биобанки — это хранилища живых культур микроорганизмов (бактерий, грибов, дрожжей, вирусов), предназначенные для сохранения, характеристики и распределения штаммов для научных, медицинских, промышленных и сельскохозяйственных целей. Они являются ключевым компонентом инфраструктуры биотехнологии (Lima, 2025).

Микробные биобанки отличаются от других типов биобанков тем, что хранят живые организмы, которые необходимо поддерживать в жизнеспособном состоянии. Это требует специальных методов: криосохранение, лиофилизация, периодический пересев (Lima, 2025).

Крупнейшие микробные биобанки

CBS (Westerdijk Fungal Biodiversity Institute, Нидерланды). Одна из крупнейших коллекций грибов и дрожжей в мире, насчитывающая более 100 000 штаммов. CBS является мировым справочным центром по таксономии грибов (Lima, 2025).

ATCC (American Type Culture Collection, США). Крупнейшая универсальная коллекция микроорганизмов, насчитывающая более 50 000 штаммов бактерий, грибов, дрожжей, вирусов и клеточных линий (Lima, 2025).

ВКМ (Всероссийская коллекция микроорганизмов, Россия). Крупнейшая коллекция микроорганизмов в России, насчитывающая более 20 000 штаммов. Специализируется на микроорганизмах, важных для биогеохимических циклов и биоремедиации (Lima, 2025).

DSMZ (German Collection of Microorganisms and Cell Cultures, Германия). Более 30 000 штаммов, включая бактерии, грибы, дрожжи, клеточные линии.

NBRC (NITE Biological Resource Center, Япония). Более 30 000 штаммов, включая промышленно важные микроорганизмы.

CIP (Collection de l'Institut Pasteur, Франция). Более 25 000 штаммов, включая патогенные микроорганизмы.

Методы сохранения в микробных биобанках

Как было подробно рассмотрено в главе 4, микробные биобанки используют следующие методы (Lima, 2025; Campbell et al., 2018):

• Криосохранение (−196 °C в жидком азоте) — наиболее эффективный метод для долгосрочного хранения.
• Лиофилизация — для стабильных штаммов бактерий и дрожжей.
• Периодический пересев — для краткосрочного хранения рабочих культур.
• Хранение под минеральным маслом — для некоторых грибов.
• Инкапсуляция в альгинате — для иммобилизованных клеток.

Значение микробных биобанков

Микробные биобанки играют ключевую роль в (Lima, 2025):

• Диагностике — эталонные штаммы для идентификации патогенов.
• Биоконтроле — штаммы антагонистов для борьбы с вредителями и болезнями.
• Промышленности — продуценты антибиотиков, ферментов, органических кислот, витаминов.
• Науке — модельные организмы для генетики, молекулярной биологии, эволюции.
• Образовании — учебные культуры для студентов.

Стандартизация

Стандартизация — ключевой принцип современного биобанкинга. Без единых стандартов невозможно обеспечить совместимость данных и образцов между различными учреждениями, что критически важно для международного сотрудничества (Campbell et al., 2018; Lima, 2025).

Основные стандарты в области биобанкинга:

• ISO 9001 — системы менеджмента качества.
• ISO 17025 — аккредитация испытательных и калибровочных лабораторий.
• ISO 20387 — общие требования к биобанкингу.
• ISBER Best Practices — рекомендации Международного общества биологических и экологических репозиториев (ISBER), охватывающие все аспекты управления биобанком: от организационных требований до этических и правовых вопросов (Campbell et al., 2018).

ISBER Best Practices (четвёртое издание, 2018) включает следующие разделы (Campbell et al., 2018):

• Развитие репозитория, организационные требования, персонал.
• Финансирование, управление затратами.
• Управление физическими facilities: безопасность, пожарная безопасность, готовность к чрезвычайным ситуациям, оборудование для хранения.
• Упаковка и транспортировка образцов.
• Управление качеством: стандартные операционные процедуры (SOPs), валидация методов, аудиты.
• Безопасность и нормативные требования.
• Обучение, документация, записи.
• Сбор образцов.
• Юридические и этические аспекты.
• Обмен и распределение образцов и данных.

Контроль качества

Контроль качества в биобанкинге включает (Campbell et al., 2018; Astrin et al., 2013):

1. Контроль качества образцов. Проверка целостности, жизнеспособности (для живых культур), степени деградации ДНК/РНК, отсутствия контаминации.

2. Контроль качества данных. Точность и полнота метаданных, связанных с образцами: таксономическая идентификация, место и дата сбора, условия хранения, результаты characterization.

3. Контроль качества процессов. Валидация методов хранения, регулярная проверка оборудования, соблюдение SOPs, обучение персонала.

4. Прослеживаемость. Возможность отследить историю каждого образца: от сбора до распределения, включая все манипуляции, перемещения и изменения.

5. Аудит и аккредитация. Регулярные внутренние и внешние аудиты для подтверждения соответствия стандартам.

Этические и правовые аспекты

Биобанкинг регулируется рядом международных и национальных правовых норм (Campbell et al., 2018; FAO, 2007; Lima, 2025):

1. Конвенция о биологическом разнообразии (CBD). Принята в 1992 году на Саммите Земли в Рио-де-Жанейро. Устанавливает три основные цели: сохранение биологического разнообразия, устойчивое использование его компонентов и справедливое и равноправное распределение выгод от использования генетических ресурсов. Статья 15 признаёт суверенные права государств на их природные ресурсы и устанавливает, что доступ к генетическим ресурсам осуществляется на основе взаимно согласованных условий и предварительного информированного согласия (FAO, 2007; Mattoo, 2017).

2. Нагойский протокол. Принят в 2010 году, вступил в силу в 2014 году. Регулирует доступ к генетическим ресурсам и распределение выгод от их использования. Устанавливает, что страны-провайдеры имеют право требовать справедливого и равноправного распределения выгод от использования их генетических ресурсов. Протокол применяется к генетическим ресурсам, охваченным CBD, но не к растительным генетическим ресурсам для продовольствия и сельского хозяйства, которые регулируются ITPGRFA (Mattoo, 2017; FAO, 2007).

3. Международный договор о растительных генетических ресурсах для продовольствия и сельского хозяйства (ITPGRFA). Принят в 2001 году, вступил в силу в 2004 году. Устанавливает многостороннюю систему доступа к генетическим ресурсам 35 важнейших продовольственных культур и 29 кормовых культур (всего 64), перечисленных в Приложении I. Доступ осуществляется на основе Стандартного соглашения о передаче материала (SMTA). Договор признаёт права фермеров и устанавливает механизмы распределения выгод (FAO, 2007; Mattoo, 2017).

4. Конвенция о биологическом оружии. Запрещает разработку, производство и хранение биологического оружия. Регулирует доступ, передачу и применение микроорганизмов, требуя соблюдения мер биобезопасности и биозащиты (Lima, 2025).

5. Национальные законы. Многие страны приняли национальные законы, регулирующие доступ к генетическим ресурсам, их использование и распределение выгод. Например, в Бразилии действует закон о доступе к генетическому наследию, в Индии — Закон о биологическом разнообразии (2002), в Коста-Рике — Закон о биологическом разнообразии (FAO, 2007).

6. Права коренных народов. CBD и Нагойский протокол признают права коренных и местных сообществ на их традиционные знания, связанные с генетическими ресурсами. Требуется предварительное информированное согласие сообществ на доступ к таким знаниям и справедливое распределение выгод от их использования (FAO, 2007).

Проблемы и вызовы биобанкинга

Современный биобанкинг сталкивается с рядом проблем (Campbell et al., 2018; Paton et al., 2025; Mattoo, 2017):

1. Финансирование. Долгосрочное хранение образцов требует значительных ресурсов: оборудование, персонал, энергия, обслуживание. Многие биобанки испытывают недостаток финансирования, что ставит под угрозу сохранность коллекций.

2. Стандартизация. Несмотря на наличие международных стандартов, их внедрение остаётся неравномерным. Разные биобанки используют различные методы, форматы данных, терминологию, что затрудняет интеграцию и обмен.

3. Совместимость данных. Для эффективного использования данных из разных источников необходима совместимость (interoperability) баз данных. Это требует разработки единых стандартов метаданных и протоколов обмена.

4. Правовые и этические сложности. Нагойский протокол и национальные законы создают сложную систему регулирования, которая может затруднять научные исследования и обмен образцами. Особенно это касается стран с богатым биоразнообразием, которые опасаются «биопиратства» — незаконного использования их генетических ресурсов.

5. Технические проблемы. Деградация ДНК, потеря жизнеспособности культур, контаминация, генетическая нестабильность — всё это требует постоянного контроля и совершенствования методов.

6. Цифровизация. Перевод коллекций в цифровой формат требует значительных ресурсов, но открывает новые возможности для доступа и использования данных. Однако не все коллекции могут быть оцифрованы в равной степени, что создаёт неравенство в доступе к информации (Paton et al., 2025).

7. Биобезопасность. Хранение патогенных микроорганизмов требует строгих мер биобезопасности для предотвращения случайного или преднамеренного высвобождения.

Воспроизводимость

Воспроизводимость — фундаментальный принцип науки. Результаты любого исследования должны быть проверяемы независимыми исследователями. В систематике и таксономии это означает, что образцы, на основе которых были сделаны выводы, должны быть доступны для повторного изучения (Astrin et al., 2013; Stuessy, 2009).

Если исследователь утверждает, что обнаружил новый вид, он обязан указать типовой образец, который будет служить эталоном для этого вида. Если исследователь проводит филогенетический анализ, он должен указать, какие именно образцы были использованы для выделения ДНК, чтобы другие могли повторить анализ и проверить результаты (Soltis et al., 1998).

Без ваучеров научные публикации превращаются в недоказуемые утверждения. Именно поэтому большинство научных журналов требуют указания ваучерных образцов для всех таксонов, включённых в исследование (Goldblatt et al., 1992, цит. по Soltis et al., 1998).

Верификация

Ваучеры позволяют проверить правильность таксономической идентификации. Даже опытные систематики могут ошибаться в определении видов, особенно в сложных группах, где виды различаются по микроскопическим признакам или где существует значительная внутривидовая изменчивость (Judd et al., 2018).

Если образец сохранён в коллекции, любой специалист может later изучить его и либо подтвердить, либо опровергнуть идентификацию. Это особенно важно в случаях, когда результаты исследования вызывают сомнения или противоречат другим данным (Astrin et al., 2013).

Например, если исследователь сообщает о находке редкого вида в новом местонахождении, ваучерный образец позволяет экспертам проверить, действительно ли это тот вид, или это близкий вид, который был неверно идентифицирован. Без ваучера такое утверждение остаётся непроверенным (Stuessy, 2009).

Будущие исследования

Ваучеры — это не только инструмент для проверки прошлых исследований, но и ресурс для будущих. Технологии развиваются, и образцы, собранные сегодня, могут быть использованы для анализа методами, которые ещё не существуют (Paton et al., 2025).

Например, гербарные образцы, собранные сто лет назад, сегодня используются для выделения ДНК и геномного анализа — методов, о которых их коллекторы не могли и мечтать. Аналогично, образцы, собранные сегодня, могут быть использованы в будущем для анализа стабильных изотопов, метаболомики, протеомики и других emerging методов (Soltis et al., 1998; Paton et al., 2025).

Ваучеры также служат источником данных для исследований в области изменения климата, экологии, эволюции, биологии сохранения. Например, изучение гербарных образцов позволяет оценить изменения в сроках цветения растений, связанные с потеплением климата (Paton et al., 2025).

Эталоны для сравнения

Когда специалист сталкивается с неизвестным образцом, он сравнивает его с эталонными экземплярами из референсной коллекции. Это может быть визуальное сравнение морфологических признаков, микроскопический анализ, молекулярные методы или комбинация подходов (Judd et al., 2018).

Например, при диагностике фитопатогенных грибов миколог сравнивает неизвестный изолят с типовыми культурами из коллекции CBS или ATCC. При идентификации насекомых-вредителей энтомолог сравнивает образец с эталонными экземплярами из музея. При карантинных исследованиях специалист сравнивает подозрительный образец с эталонами карантинных видов (Hauser & Riede, 2015; Lima, 2025).

Типы референсных коллекций

Референсные коллекции могут быть:

• Таксономическими — организованными по систематическому принципу (гербарии, зоологические музеи, коллекции культур).
• Диагностическими — специализированными коллекциями для конкретных целей (например, коллекции фитопатогенов, карантинных видов, вредителей сельского хозяйства).
• Справочными — коллекциями, используемыми для обучения и консультаций (учебные коллекции, демонстрационные наборы).

Значение референсных коллекций для агросферы

В агросфере референсные коллекции играют критически важную роль:

Диагностика болезней растений. Фитопатологи используют референсные коллекции для идентификации возбудителей болезней. Например, при обнаружении неизвестного гриба на пшенице специалист сравнивает его с эталонными культурами Fusarium, Puccinia, Septoria и других родов (Alexopoulos et al., 1996).

Диагностика вредителей. Энтомологи используют референсные коллекции для идентификации насекомых-вредителей. Это особенно важно для карантинных видов, которые могут нанести огромный ущерб сельскому хозяйству (Hauser & Riede, 2015).

Контроль качества биопрепаратов. Производители биопестицидов и биоудобрений используют референсные штаммы для контроля качества продукции. Например, при производстве препаратов на основе Bacillus thuringiensis необходимо убедиться, что используемый штамм соответствует эталону (Lima, 2025).

Селекция. Селекционеры используют референсные коллекции для сравнения новых сортов с существующими, для поиска источников генов устойчивости к болезням и вредителям, для оценки генетического разнообразия (Ellis et al., 2020).

Полнота

Ваучерный образец должен быть достаточно полным, чтобы обеспечить возможность таксономической идентификации. Для разных групп организмов требования различаются (Judd et al., 2018; McGavin & Davranoglou, 2022):

Растения. Гербарный образец должен включать цветки, плоды, листья, а если возможно — корни и другие подземные части. Для деревьев и кустарников достаточно ветви с листьями и репродуктивными органами.

Насекомые. Экземпляр должен быть целым, с сохранёнными крыльями, ногами, усиками и гениталиями (если они необходимы для идентификации). Для мелких насекомых часто требуется изготовление препаратов.

Грибы. Плодовое тело должно быть сохранено целиком, свойства о цвете, запахе, местообитании. Для микробиологических культур — чистая культура с подтверждённой идентификацией.

Молекулярные образцы. Ткань должна быть достаточной для выделения ДНК/РНК, правильно сохранена (силикагель, этанол, заморозка) и связана с морфологическим ваучером (Astrin et al., 2013).

Этикетирование

Этикетка — критически важная часть ваучерного образца. Без полноценной этикетки образец теряет научную ценность. Этикетка должна содержать (Judd et al., 2018; Pandey & Kasana, 2021):

• Научное название (с указанием автора).
• Семейство/род.
• Местоположение (страна, регион, координаты).
• Дата сбора.
• Коллектор (имя и номер).
• Местообитание (тип растительности, высота над уровнем моря, сопутствующие виды).
• Дополнительные данные (окраска цветков, запах, размеры, особенности экологии).

Для молекулярных образцов этикетка должна дополнительно включать (Astrin et al., 2013):

• Уникальный идентификатор образца.
• Связь с морфологическим ваучером (номер гербарного листа, номер в зоологической коллекции).
• Метод сохранения (силикагель, этанол, заморозка).
• Дата и место выделения ДНК.
• Информация о разрешениях на сбор и использование.

Доступность

Ваучерные образцы должны быть доступны для изучения. Это означает, что они должны храниться в признанной коллекции (гербарий, музей, биобанк), которая обеспечивает:

• Долгосрочное сохранение образцов.
• Каталогизацию и учёт.
• Предоставление доступа для исследователей (личное посещение, loan, цифровые изображения).
• Соблюдение правовых и этических норм (Нагойский протокол, национальные законы).

Коллекции, которые не обеспечивают доступ к образцам, не могут считаться полноценными репозиториями ваучеров. Идеальный вариант — депонирование ваучеров в крупных международно признанных коллекциях, которые имеют инфраструктуру для хранения, каталогизации и предоставления доступа (Astrin et al., 2013; Paton et al., 2025).

Связь между молекулярными данными и морфологией

Ваучерный образец обеспечивает связь между молекулярными данными (последовательности ДНК) и морфологическими признаками (которые используются для таксономической идентификации). Это особенно важно, когда:

• Морфологическая идентификация вызывает сомнения.
• Вид был определён неправильно.
• Образец представляет собой криптический вид.
• Необходимо проверить результаты филогенетического анализа.

Soltis et al. (1998) подчёркивают, что молекулярные систематики «слишком часто были безответственны в отношении документирования источников материала, использованного в исследовании, и предоставления образцов, которые служат постоянными записями растений, включённых в исследование». Они призывают к «ответственному ваучерному депонированию» и напоминают, что журналы, такие как Annals of the Missouri Botanical Garden и Systematic Botany, требуют предоставления информации о ваучерах как условия публикации.

Проблема «безваучерных» последовательностей

В базах данных, таких как GenBank, часто отсутствует информация о ваучерах. Это создаёт проблему для исследователей, которые хотят использовать эти последовательности в своих анализах. Без ваучера невозможно проверить таксономическую идентификацию последовательности, и её использование может привести к ошибочным выводам (Astrin et al., 2013; Paton et al., 2025).

Paton et al. (2025) отмечают, что, хотя около 215 000 образцов сосудистых растений имеют данные в European Nucleotide Archive, только 11% из 23 761 вида имеют зарегистрированные ваучерные образцы. Это означает, что для большинства последовательностей связь с физическим образцом отсутствует.

Рекомендации по ваучеризации молекулярных образцов

Для обеспечения качества молекулярных исследований рекомендуется (Astrin et al., 2013; Soltis et al., 1998):

1. Депонировать морфологический ваучер в признанной коллекции.

2. Связывать молекулярный образец с морфологическим ваучером через уникальные идентификаторы.

3. Указывать информацию о ваучере в публикациях и базах данных.

4. Сохранять тканевые образцы в биобанках для будущих анализов.

5. Соблюдать стандарты документации и контроля качества.

Принцип диагностики по эталону

Диагностика — это процесс определения таксономической принадлежности неизвестного образца. В основе диагностики лежит сравнение неизвестного образца с эталонными экземплярами из референсной коллекции. Это может быть визуальное сравнение морфологических признаков, микроскопический анализ, молекулярные методы или комбинация подходов (Judd et al., 2018; Hauser & Riede, 2015).

Процесс диагностики включает несколько этапов:

1. Сбор образца — получение материала для идентификации.

2. Предварительный анализ — описание морфологических, анатомических, молекулярных признаков.

3. Сравнение с эталонами — сопоставление признаков образца с признаками эталонных экземпляров.

4. Идентификация — присвоение образцу таксономического названия.

5. Верификация — подтверждение идентификации экспертом или дополнительными методами.

Без референсных коллекций точная диагностика невозможна, особенно для видов, которые различаются по микроскопическим признакам или имеют значительную внутривидовую изменчивость (Hauser & Riede, 2015).

Диагностика болезней растений

В фитопатологии коллекции культур микроорганизмов играют ключевую роль. Когда растение проявляет симптомы болезни, необходимо идентифицировать возбудителя. Для этого патоген выделяется в чистую культуру и сравнивается с эталонными штаммами из коллекции (Alexopoulos et al., 1996; Lima, 2025).

Например, при обнаружении неизвестного гриба на пшенице фитопатолог сравнивает его с эталонными культурами Fusarium, Puccinia, Septoria и других родов. Для идентификации вида могут использоваться морфологические признаки (форма спор, цвет колонии, скорость роста), физиологические тесты (способность усваивать различные источники углерода) и молекулярные методы (секвенирование ITS, TEF1α и других маркеров) (Alexopoulos et al., 1996).

Коллекции культур, такие как CBS (Нидерланды), ATCC (США), ВКМ (Россия), предоставляют эталонные штаммы для диагностики. Эти штаммы характеризуются по морфологическим, физиологическим и молекулярным признакам, что обеспечивает точность идентификации (Lima, 2025).

Пример: диагностика микотоксинов. Некоторые виды Fusarium продуцируют микотоксины (фумонизины, трихоцетены), опасные для человека и животных. Для идентификации токсигенных штаммов необходимо не только определить вид, но и подтвердить способность к токсинообразованию. Эталонные токсигенные штаммы из коллекции позволяют провести сравнительный анализ и подтвердить наличие генов, ответственных за синтез токсинов (Alexopoulos et al., 1996).

Диагностика вредителей

В энтомологии коллекции насекомых служат основой для идентификации вредителей. Когда фермер обнаруживает неизвестное насекомое на своём поле, он может отправить образец в диагностический центр, где специалисты сравнят его с эталонными экземплярами из коллекции (Hauser & Riede, 2015; McGavin & Davranoglou, 2022).

Идентификация насекомых часто требует микроскопического анализа: изучения гениталий, крыльев, усиков, щетинок. Для многих групп (например, Diptera, Hymenoptera, Lepidoptera) точная идентификация невозможна без препарирования и сравнения с эталонными экземплярами. Коллекции предоставляют такие эталоны и обеспечивают возможность сравнения (McGavin & Davranoglou, 2022).

Пример: идентификация карантинных видов. При обнаружении неизвестного насекомого в партии импортируемых фруктов необходимо быстро определить, является ли оно карантинным. Коллекционные эталоны позволяют провести такую идентификацию быстро и точно. Например, для идентификации плодовых мух (Tephritidae) используются эталонные экземпляры из коллекций, которые включают все основные карантинные виды (Hauser & Riede, 2015).

Молекулярная диагностика

Современная диагностика всё чаще использует молекулярные методы: секвенирование ДНК, ПЦР с видоспецифичными праймерами, ДНК-штрихкодирование. Коллекции служат источником ваучерных образцов и референсных последовательностей для молекулярной диагностики (Astrin et al., 2013; Soltis et al., 1998).

ДНК-штрихкодирование — это метод идентификации видов на основе последовательности короткого стандартизированного участка ДНК (для животных — COI, для растений — rbcL и matK, для грибов — ITS). База данных BOLD (Barcode of Life Data System) содержит миллионы референсных последовательностей, связанных с ваучерными образцами. Для идентификации неизвестного образца достаточно выделить ДНК, секвенировать штрихкодовый участок и сравнить его с референсной базой (Ratnasingham & Hebert, 2007).

Однако для того чтобы база данных BOLD была надёжной, необходимо, чтобы каждая последовательность была связана с правильно идентифицированным ваучерным образцом, хранящимся в признанной коллекции. Без такой связи невозможно проверить таксономическую идентификацию, и база данных теряет свою ценность (Ratnasingham & Hebert, 2007; Astrin et al., 2013).

Дикие родственники как источник генов

Одним из важнейших направлений использования коллекций в селекции является поиск диких родственников культурных растений — источников генов устойчивости к болезням, вредителям, засухе, холоду и другим стрессам. Дикие виды часто обладают признаками, которые были утрачены в процессе доместикации, и могут быть использованы для улучшения культурных сортов (Ellis et al., 2020; Mattoo, 2017).

Пример: томат. Культивируемый томат (Solanum lycopersicum) содержит менее 5% генетического разнообразия своих диких родственников (Miller & Tanksley, 1990, цит. по Mattoo, 2017). Дикие виды томата, такие как S. pimpinellifolium, S. habrochaites, S. peruvianum, являются источниками генов устойчивости к болезням (вирусные, грибные, бактериальные), вредителям, а также генов, повышающих содержание питательных веществ (Mattoo, 2017).

Коллекции томата, такие как коллекция AVRDC (8566 образцов), включают 812 образцов диких родственников, среди которых S. pimpinellifolium (330 образцов), S. peruvianum (133), S. habrochaites (151). Эти образцы активно используются в селекционных программах по всему миру (Mattoo, 2017).

Пример: картофель. Дикие родственники картофеля (Solanum section Petota) являются источниками генов устойчивости к фитофторозу (Phytophthora infestans), бактериальному увяданию (Ralstonia solanacearum), нематодам, а также генов толерантности к засухе и холоду. Например, S. demissum — источник 11 генов устойчивости к фитофторозу, S. acaule — источник морозоустойчивости, S. chacoense — источник устойчивости к колорадскому жуку (Ellis et al., 2020).

Генбанки картофеля, такие как CIP (Перу), ВИР (Россия), USDA-ARS (США), сохраняют тысячи образцов диких видов и предоставляют их для селекционных программ. Без этих коллекций поиск источников устойчивости был бы невозможен (Ellis et al., 2020).

Оценка генетического разнообразия

Коллекции служат основой для оценки генетического разнообразия культурных растений и их диких родственников. Молекулярные маркеры (SSR, SNP, AFLP) позволяют оценить генетическую структуру популяций, выявить уникальные аллели, определить центры происхождения и доместикации (Ellis et al., 2020; Mattoo, 2017).

Пример: SNP-анализ картофеля. Исследования с использованием SNP-чипов (Infinium 12K V2 Potato Array) позволили генотипировать тысячи образцов картофеля из коллекции CIP и выявить уникальные генотипы, дубликаты и возможные гибриды. Эти данные используются для оптимизации коллекций, выбора parental линий для скрещиваний и ассоциационного картирования признаков (Ellis et al., 2020).

Пример: оценка разнообразия томата. Исследования с использованием SSR-маркеров показали, что генетическое разнообразие томата снижается от диких видов к ландрасам и современным сортам. Это подчёркивает важность сохранения диких родственников и ландрасов в генбанках для будущих селекционных программ (Mattoo, 2017).

Фенотипирование и поиск ценных признаков

Коллекции предоставляют материал для фенотипирования — оценки морфологических, физиологических, биохимических признаков. Это позволяет выявить образцы с ценными признаками: устойчивостью к болезням, высокой урожайностью, качеством плодов, содержанием питательных веществ (Ellis et al., 2020; Mattoo, 2017).

Пример: устойчивость к фитофторозу. Оценка устойчивости к Phytophthora infestans в коллекции диких видов картофеля выявила образцы с высоким уровнем устойчивости. Например, в трёх образцах S. orophilum устойчивость составляла 100%, 98% и 96% (Perez et al., 2001, цит. по Ellis et al., 2020). Эти образцы были использованы в селекционных программах для создания устойчивых сортов.

Пример: содержание питательных веществ. Оценка содержания β-каротена, аскорбиновой кислоты, ликопина в коллекции томата выявила образцы с повышенным содержанием этих соединений. Эти образцы используются для создания сортов с улучшенной питательной ценностью (Mattoo, 2017).

Значение карантина

Карантин растений — это система мер, направленных на предотвращение ввоза и распространения карантинных вредных организмов (насекомых, возбудителей болезней, сорняков), которые могут нанести ущерб сельскому хозяйству и окружающей среде. Идентификация карантинных объектов — ключевой этап карантинных мероприятий (Hauser & Riede, 2015; Mattoo, 2017).

При импорте растительной продукции необходимо убедиться, что она не содержит карантинных объектов. Коллекции служат эталонами для сравнения при идентификации подкарантинных видов. Это особенно важно для видов, которые трудно различимы морфологически, но имеют разные карантинные статусы (Hauser & Riede, 2015).

Примеры карантинных объектов

Фитоплазмы и вироиды. Для диагностики карантинных фитоплазм (например, Candidatus Liberibacter spp.) и вироидов (например, PSTVd — potato spindle tuber viroid) используются молекулярные методы (ПЦР, RT-PCR). Референсные последовательности и ваучерные образцы из коллекций обеспечивают точность диагностики (Mattoo, 2017).

Вироиды Solanaceae. Позитивироиды (pospiviroids) — это РНК-молекулы, вредные для паслёновых культур (томат, перец, картофель). Для диагностики используются RT-PCR с последующим секвенированием. Коллекции предоставляют референсные образцы для валидации методов и подтверждения идентификации (Mattoo, 2017).

Насекомые-вредители. Многие виды плодовых мух (Tephritidae), листовёрток (Tortricidae), жуков-короедов (Scolytinae) являются карантинными объектами. Для их идентификации используются морфологические признаки и молекулярные маркеры. Коллекции насекомых предоставляют эталонные экземпляры для сравнения (Hauser & Riede, 2015).

Проблемы карантинной диагностики

Карантинная диагностика сталкивается с рядом проблем:

• Криптические виды — виды, которые морфологически неразличимы, но генетически различны и имеют разный карантинный статус.
• Отсутствие референсных образцов — для некоторых карантинных видов референсные образцы могут отсутствовать или быть недоступными.
• Изменчивость — внутривидовая изменчивость может затруднять идентификацию.
• Скорость — карантинные проверки должны проводиться быстро, чтобы не задерживать импорт.

Для решения этих проблем разрабатываются молекулярные методы диагностики, создаются специализированные референсные коллекции, проводится обучение специалистов (Mattoo, 2017; Hauser & Riede, 2015).

Что такое биоконтроль?

Биологический контроль (биоконтроль) — это использование живых организмов (хищников, паразитоидов, антагонистов, патогенов) для подавления вредителей и болезней сельскохозяйственных культур. Биоконтроль является альтернативой химическим пестицидам и имеет ряд преимуществ: экологическая безопасность, специфичность, отсутствие резистентности (Lima, 2025; Hauser & Riede, 2015).

Коллекции играют ключевую роль в биоконтроле, поскольку они служат источником штаммов антагонистов и энтомофагов, а также эталонами для их идентификации.

Антагонисты фитопатогенов

Антагонисты — это микроорганизмы, которые подавляют рост и развитие фитопатогенов. Механизмы антагонизма включают конкуренцию за питательные вещества, продукцию антибиотиков, паразитизм, индукцию устойчивости растений (Lima, 2025; Alexopoulos et al., 1996).

Пример: Trichoderma. Грибы рода Trichoderma — одни из наиболее изученных антагонистов. Они подавляют рост многих фитопатогенных грибов (Rhizoctonia, Pythium, Fusarium, Botrytis) через продукцию литических ферментов (хитиназы, глюканазы), антибиотиков и прямое мико-паразитирование. Коллекции культур Trichoderma (например, в CBS, ATCC, ВКМ) сохраняют штаммы с высокой антагонистической активностью, которые используются для производства биопрепаратов (Lima, 2025).

Пример: Bacillus subtilis. Бактерии Bacillus subtilis продуцируют антибиотики (сурфактин, итурин) и литические ферменты, подавляющие рост фитопатогенов. Штаммы B. subtilis из коллекций используются для создания биопестицидов (Lima, 2025).

Энтомофаги и паразитоиды

Энтомофаги — это организмы, которые питаются насекомыми-вредителями. Они включают хищников (божьи коровки, златоглазки, пауки) и паразитоидов (наездники, тахины). Коллекции насекомых служат источником энтомофагов для программ биоконтроля (Hauser & Riede, 2015; McGavin & Davranoglou, 2022).

Пример: Trichogramma. Наездники рода Trichogramma — паразитоиды яиц многих вредителей (совки, плодожорки, листовёртки). Они широко используются в биоконтроле. Коллекции Trichogramma сохраняют виды и штаммы с разной специфичностью и эффективностью, что позволяет подбирать оптимальные агенты для конкретных условий (Hauser & Riede, 2015).

Пример: Encarsia formosa. Наездник Encarsia formosa — паразитоид белокрылки (Trialeurodes vaporariorum), опасного вредителя тепличных культур. Этот вид широко используется в теплицах по всему миру. Коллекции сохраняют штаммы E. formosa для производства и распространения (Hauser & Riede, 2015).

Проблемы биоконтроля

Биоконтроль сталкивается с рядом проблем:

• Специфичность — некоторые агенты биоконтроля могут атаковать нецелевые виды.
• Эффективность — эффективность биоконтроля может варьировать в зависимости от условий.
• Производство — массовое производство агентов биоконтроля может быть сложным и дорогостоящим.
• Регулирование — ввоз и использование агентов биоконтроля регулируются национальными и международными нормами.

Коллекции помогают решать эти проблемы, предоставляя эталонные штаммы для идентификации, оценки специфичности и контроля качества (Lima, 2025; Hauser & Riede, 2015).

Значение ex situ сохранения

Ex situ сохранение — это сохранение биологического разнообразия вне естественных местообитаний, в контролируемых условиях (генбанки, биобанки, ботанические сады, зоопарки). Ex situ сохранение является страховкой от вымирания видов в природе и обеспечивает доступ к генетическому материалу для исследований, селекции и восстановления популяций (FAO, 2007; Ellis et al., 2020).

Согласно оценкам, 20% видов растений находятся под угрозой исчезновения (Jansky et al., 2013, цит. по Ellis et al., 2020). Для многих из них ex situ сохранение — единственная возможность выживания. Генбанки сохраняют семена, ткани, ДНК; ботанические сады — живые растения; биобанки — криоконсервированные образцы (FAO, 2007; Ellis et al., 2020).

Примеры ex situ сохранения

Svalbard Global Seed Vault. Всемирное семенохранилище на Шпицбергене — «последняя линия обороны» для семенных коллекций мира. Оно содержит дубликаты образцов из генбанков по всему миру и активируется только в случае утраты оригиналов. По состоянию на конец 2017 года, SGSV содержало почти 900 000 образцов семян, включая 136 видов дикого картофеля (Ellis et al., 2020; FAO, 2007).

Криобанки растений. Криосохранение (хранение в жидком азоте при −196 °C) используется для долгосрочного сохранения меристем, семян, эмбрионов. Например, CIP сохраняет более 2500 образцов картофеля в криобанке, что обеспечивает их сохранность на десятилетия (Ellis et al., 2020).

Биобанки животных. Криоконсервация спермы, яйцеклеток, эмбрионов используется для сохранения генетического материала редких пород. Например, в Нидерландах создан Genebank for Animals, который сохраняет материал исчезающих пород крупного рогатого скота, овец, коз, лошадей. Программа Native Red and White Friesian Cattle восстановила породу из 21 особи (4 самца и 17 самок) до 256 зарегистрированных самок и 12 самцов (FAO, 2007).

Восстановление популяций

Ex situ коллекции используются для восстановления популяций видов, исчезнувших в природе. Например, программа репатриации картофеля в Перу вернула традиционные сорта (ландрасы) индейским общинам, которые их утратили. Более 6000 образцов были возвращены 89 общинам, что позволило восстановить традиционные системы земледелия и повысить продовольственную безопасность (Ellis et al., 2020).

Пример: Enderby Island cattle. Порода крупного рогатого скота Enderby Island была восстановлена из соматических клеток последней коровы по кличке «Lady». После неудачных попыток искусственного осеменения и MOET, исследователи клонировали «Lady» и получили потомство. В 2002 году родились два телёнка от естественного спаривания клонированных телок и быка, полученного через IVF (FAO, 2007).

Проблемы ex situ сохранения

Ex situ сохранение имеет ряд ограничений:

• Генетическая эрозия — при малом числе особей может происходить потеря генетического разнообразия.
• Адаптация — ex situ условия могут приводить к отбору признаков, не адаптивных в природе.
• Стоимость — долгосрочное хранение требует значительных ресурсов.
• Правовые и этические вопросы — доступ к генетическим ресурсам регулируется CBD, Нагойским протоколом, ITPGRFA.

Несмотря на эти ограничения, ex situ сохранение остаётся важнейшим инструментом сохранения биоразнообразия, дополняющим in situ сохранение (FAO, 2007; Ellis et al., 2020).

История и основные положения

Конвенция о биологическом разнообразии (Convention on Biological Diversity, CBD) была принята 5 июня 1992 года на Саммите Земли в Рио-де-Жанейро и вступила в силу 29 декабря 1993 года. К 2005 году её сторонами являлись 188 государств; к настоящему времени — 193 стороны. США подписали конвенцию в 1993 году, но не ратифицировали её и остаются не-стороной (Mattoo, 2017; FAO, 2007).

CBD — это первый глобальный договор, который признал, что сохранение биологического разнообразия является «общей заботой человечества» и неотъемлемой частью устойчивого развития. Конвенция имеет три основные цели, изложенные в Статье 1 (FAO, 2007; Mattoo, 2017):

1. Сохранение биологического разнообразия.

2. Устойчивое использование его компонентов.

3. Справедливое и равноправное распределение выгод от использования генетических ресурсов.

Третья цель — распределение выгод — стала революционной. До принятия CBD генетические ресурсы рассматривались как «наследие человечества» и были свободно доступны для всех. CBD изменила эту парадигму, признав суверенные права государств на их природные ресурсы (Статья 3). Это означает, что каждое государство имеет право определять условия доступа к генетическим ресурсам, находящимся в пределах его юрисдикции (Mattoo, 2017).

Статья 15 CBD устанавливает основные принципы доступа к генетическим ресурсам (FAO, 2007):

• Доступ осуществляется на основе предварительного информированного согласия (Prior Informed Consent, PIC) страны-провайдера.
• Доступ предоставляется на взаимно согласованных условиях (Mutually Agreed Terms, MAT).
• Выгоды от использования генетических ресурсов должны распределяться справедливо и равноправно с страной-провайдером.
• Доступ к генетическим ресурсам регулируется национальным законодательством.

Статья 8(j) CBD признаёт важность традиционных знаний коренных и местных сообществ, связанных с биологическим разнообразием, и требует справедливого распределения выгод от их использования (FAO, 2007).

Программа работы по агробиоразнообразию

CBD признаёт особый характер сельскохозяйственного биоразнообразия. В решениях V/5 и II/15 Конференции сторон (COP) подчёркивается «особый характер сельскохозяйственного биоразнообразия, его отличительные черты и проблемы, требующие особых решений» (FAO, 2007). Программа работы по агробиоразнообразию направлена на сохранение и устойчивое использование генетических ресурсов, важных для продовольствия и сельского хозяйства.

Картахенский протокол по биобезопасности

В 2000 году CBD был дополнен Картахенским протоколом по биобезопасности, который вступил в силу 11 сентября 2003 года. Протокол направлен на защиту биологического разнообразия от потенциальных рисков, связанных с живыми изменёнными организмами (Living Modified Organisms, LMOs), полученными с помощью современной биотехнологии (FAO, 2007).

Протокол устанавливает процедуру предварительного информированного согласия (Advanced Informed Agreement, AIA) для трансграничного перемещения LMOs. Страны имеют право принимать решения об импорте LMOs на основе принципа предосторожности, даже при отсутствии полной научной уверенности в их безопасности. Протокол также учитывает социально-экономические соображения, связанные с воздействием LMOs на биоразнообразие (FAO, 2007).

Для агросферы Картахенский протокол имеет прямое значение: он регулирует ввоз и использование генетически модифицированных организмов (ГМО), которые широко используются в сельском хозяйстве. Специалисты должны знать требования протокола при работе с ГМО и продуктами их переработки.

История и основные положения

Нагойский протокол (Nagoya Protocol on Access to Genetic Resources and the Fair and Equitable Sharing of Benefits Arising from their Utilization) был принят в 2010 году в Нагое (Япония) и вступил в силу 12 октября 2014 года. К 2016 году его сторонами являлись 70 государств, ещё 73 ратифицировали и 92 подписали (Mattoo, 2017). Протокол является дополнительным соглашением к CBD и устанавливает конкретные правила доступа к генетическим ресурсам и распределения выгод (Mattoo, 2017; Lima, 2025).

Нагойский протокол развивает положения Статьи 15 CBD, устанавливая более детальные требования:

• Предварительное информированное согласие (PIC) страны-провайдера на доступ к генетическим ресурсам.
• Взаимно согласованные условия (MAT), определяющие порядок доступа и распределения выгод.
• Справедливое и равноправное распределение выгод — как денежных (роялти, платежи), так и неденежных (передача технологий, участие в исследованиях, обучение).
• Учёт традиционных знаний коренных и местных сообществ.
• Создание национальных координационных центров (National Focal Points) и компетентных национальных органов (Competent National Authorities).

Сфера применения

Нагойский протокол применяется к генетическим ресурсам, охваченным CBD, и к традиционным знаниям, связанным с ними. Однако есть важное исключение: растительные генетические ресурсы для продовольствия и сельского хозяйства, охваченные Международным договором (ITPGRFA), регулируются этим договором, а не Нагойским протоколом, для стран, ратифицировавших ITPGRFA (Mattoo, 2017; UNCTAD, 2014, цит. по Mattoo, 2017).

Это исключение имеет огромное практическое значение. Для основных продовольственных культур, включённых в Приложение I ITPGRFA (пшеница, рис, кукуруза, картофель, ячмень и другие), доступ осуществляется через многостороннюю систему ITPGRFA, а не через двусторонние соглашения Нагойского протокола. Это значительно упрощает обмен образцами между странами (Mattoo, 2017).

Проблемы реализации

Реализация Нагойского протокола на национальном уровне столкнулась с рядом проблем (Mattoo, 2017; Ellis et al., 2020):

• Различные толкования — страны по-разному интерпретируют свои обязательства, что создаёт правовую неопределённость.
• Задержки в принятии национального законодательства — многие страны не имеют functioning национальных законов о доступе и распределении выгод.
• Сложность процедур — получение разрешений на сбор образцов может занимать месяцы или годы.
• Отсутствие функциональных механизмов — во многих странах Латинской Америки, например, отсутствует работающий механизм предоставления разрешений на сбор гермплазмы из дикой природы. С 2000 года сбор гермплазмы картофеля для ex situ сохранения в странах происхождения практически прекратился (Ellis et al., 2020).
• Опасения «биопиратства» — страны-провайдеры опасаются, что их ресурсы будут использованы без справедливой компенсации.

Для научного сообщества эти проблемы создают серьёзные препятствия. Исследователи отмечают, что «уровень политизации вопросов генетических ресурсов и, как правило, очень ограничительные правила доступа и распределения выгод на страновом уровне в результате CBD» являются одними из главных факторов, затрудняющих доступ к генетическому разнообразию (Lopez-Noriega et al., 2013a, цит. по Mattoo, 2017).

История и основные положения

Международный договор о растительных генетических ресурсах для продовольствия и сельского хозяйства (International Treaty on Plant Genetic Resources for Food and Agriculture, ITPGRFA) был принят в 2001 году на 31-й сессии Конференции FAO и вступил в силу 29 июня 2004 года, через 90 дней после ратификации 40 государствами. К настоящему времени договор ратифицирован более чем 130 странами (Mattoo, 2017; FAO, 2007).

ITPGRFA — это первый международный договор, специально посвящённый сохранению и устойчивому использованию растительных генетических ресурсов для продовольствия и сельского хозяйства. Его цели (Статья 1) (FAO, 2007):

• Сохранение и устойчивое использование растительных генетических ресурсов для продовольствия и сельского хозяйства.
• Справедливое и равноправное распределение выгод от их использования.
• Согласованность с CBD и устойчивое сельское хозяйство и продовольственная безопасность.

Многосторонняя система доступа и распределения выгод

Ключевой механизм ITPGRFA — Многосторонняя система доступа и распределения выгод (Multilateral System of Access and Benefit-Sharing, MLS). Вместо двусторонних соглашений между странами-провайдерами и получателями, MLS устанавливает единые правила для 64 важнейших продовольственных и кормовых культур, перечисленных в Приложении I договора (35 продовольственных культур и 29 кормовых) (FAO, 2007; Mattoo, 2017).

Страны, ратифицировавшие ITPGRFA, соглашаются предоставлять свободный доступ к генетическим ресурсам этих культур, находящимся в их ex situ коллекциях. Доступ осуществляется на основе Стандартного соглашения о передаче материала (Standard Material Transfer Agreement, SMTA), которое определяет условия использования и распределения выгод (FAO, 2007; Mattoo, 2017).

Ключевые положения SMTA:

• Получатель не может заявлять права интеллектуальной собственности, ограничивающие доступ к материалу в полученной форме.
• Если продукт, разработанный на основе полученного материала, коммерциализируется, получатель обязан выплатить справедливую долю выгод в общий фонд, за исключением случаев, когда продукт доступен без ограничений для дальнейших исследований и селекции.
• Распределение выгод включает обмен информацией, доступ к технологиям и их передачу, наращивание потенциала.

ITPGRFA признаёт права фермеров (Farmers' Rights), включая (FAO, 2007):

• Защиту традиционных знаний, связанных с генетическими ресурсами.
• Право на справедливое участие в распределении выгод.
• Право на участие в принятии решений на национальном уровне.
• Право сохранять, использовать, обмениваться и продавать семена, сохранённые на фермах.

Проблемы ITPGRFA

Несмотря на прогресс, ITPGRFA сталкивается с рядом проблем (Mattoo, 2017):

• Ограниченное покрытие Приложения I — многие важные культуры (томат, соя, перец, хлопок) не включены в Приложение I, что ограничивает потенциал многосторонней системы. По некоторым оценкам, доля культур Приложения I в инновациях PGRFA снижается, в то время как культуры вне Приложения I привлекают всё большую долю исследований.
• Низкий уровень платежей — обязательные платежи в общий фонд редки и трудно предсказуемы. Это связано с тем, что большинство инноваций в области сортов растений защищены правами селекционеров, а не патентами, и не подпадают под обязательные платежи.
• Неучастие ключевых стран — такие страны, как Китай и США, не ратифицировали ITPGRFA, что ограничивает ресурсную базу системы.
• Неудовлетворённость стран-провайдеров — многие развивающиеся страны недовольны функционированием механизма распределения выгод и блокируют расширение Приложения I до тех пор, пока не будут доказаны реальные выплаты пользователей (Mattoo, 2017).

Общие принципы

Интеллектуальная собственность (ИС) — это права, предоставляемые innovators для защиты их изобретений и стимулирования инноваций. В контексте генетических ресурсов ИС играет двойственную роль: с одной стороны, она стимулирует исследования и разработки; с другой — может ограничивать доступ к генетическим ресурсам и знаниям (FAO, 2007).

Основные формы ИС, relevant для генетических ресурсов (FAO, 2007):

• Патенты — исключительные права на изобретение на определённый срок (обычно 20 лет).
• Права селекционеров растений (Plant Breeders' Rights, PBRs) — sui generis система защиты новых сортов растений.
• Торговые марки — защита названий и символов, связанных с продуктами.
• Географические указания — защита продуктов, происходящих из определённой местности.
• Коммерческая тайна — защита конфиденциальной информации.

Соглашение TRIPS

Соглашение по торговым аспектам прав интеллектуальной собственности (TRIPS) Всемирной торговой организации (ВТО) вступило в силу в январе 1995 года и устанавливает минимальные стандарты защиты ИС для стран-членов ВТО (FAO, 2007).

TRIPS требует, чтобы страны предоставляли патенты для любых изобретений, будь то продукты или процессы, во всех областях технологии, при условии новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости. Однако Статья 27.3(b) позволяет странам исключать из патентования (FAO, 2007):

• Растения и животных, кроме микроорганизмов.
• Essentially biological processes для производства растений или животных, кроме небиологических и микробиологических процессов.

При этом страны обязаны защищать сорта растений либо патентами, либо эффективной sui generis системой (например, PBRs), либо их комбинацией.

Патентование живых организмов

Патентование живых организмов — одна из наиболее спорных тем в области ИС. В США, например, с 1980 года (дело Diamond v. Chakrabarty) микроорганизмы были признаны патентоспособными, а в 1987 году (Ex Parte Allen) было установлено, что нет юридических ограничений для патентования высших организмов. В 1988 году был выдан первый патент на животное — «oncomouse» Гарвардского университета (FAO, 2007).

В Европе Европейская патентная конвенция (EPC) и Директива 98/44/EC позволяют отказывать в патентах, если их exploitation противоречит «ordre public» или «морали». Однако определение этих понятий остаётся сложным, и патент на «oncomouse» стал предметом длительных юридических споров (FAO, 2007).

Для агросферы патентование генов, маркеров и методов селекции имеет прямое значение. Например, патенты на гены, связанные с устойчивостью к болезням или продуктивностью, могут ограничивать доступ селекционеров к этим генам. Патенты на методы селекции могут ограничивать использование определённых технологий. Это создаёт tension между стимулированием инноваций и обеспечением доступа к генетическим ресурсам (FAO, 2007).

Права селекционеров растений (PBRs)

PBRs — это форма ИС, специально разработанная для защиты новых сортов растений. PBRs предоставляют селекционеру исключительное право на размножение и продажу protected сорта, но при этом содержат исключения для дальнейшей селекции и для сохранения семян фермерами (FAO, 2007).

Международная гармонизация PBRs осуществляется UPOV (International Union for the Protection of New Varieties of Plants), основанным в 1961 году. UPOV устанавливает критерии для предоставления PBRs: новизна, отличимость, однородность, стабильность (FAO, 2007).

Для агросферы PBRs имеют важное значение: они стимулируют селекцию новых сортов, но могут ограничивать обмен генетическими ресурсами. Баланс между защитой прав селекционеров и обеспечением доступа к генетическому разнообразию — предмет ongoing дискуссий.

Конвенция о биологическом оружии

Конвенция о запрещении разработки, производства и накопления запасов бактериологического (биологического) и токсинного оружия и об их уничтожении (Biological Weapons Convention, BWC) была принята в 1972 году и вступила в силу в 1975 году. Она запрещает разработку, производство, накопление и передачу биологических агентов и токсинов для враждебных целей (Lima, 2025).

Для коллекций микроорганизмов BWC имеет прямое значение: они должны соблюдать меры биобезопасности и биозащиты, чтобы предотвратить незаконное использование хранящихся штаммов. Это включает (Lima, 2025):

• Оценку рисков — identification потенциально опасных штаммов.
• Прослеживаемость — документирование происхождения и передачи штаммов.
• Пользовательские соглашения — определение условий использования штаммов.
• Физическую безопасность — защита хранилищ от несанкционированного доступа.

Национальные regulations биобезопасности

Многие страны приняли национальные законы, регулирующие работу с патогенными микроорганизмами. Эти законы устанавливают требования к (Lima, 2025):

• Лицензированию лабораторий, работающих с патогенами.
• Обучению персонала.
• Хранению и транспортировке патогенов.
• Отчётности о происшествиях.

Коллекции культур должны соблюдать эти нормы при приобретении, хранении и распределении патогенных штаммов.

Двойное использование (dual-use)

Двойное использование — это ситуация, когда результаты исследований могут быть использованы как в мирных, так и во враждебных целях. Многие микроорганизмы, хранящиеся в коллекциях, могут быть использованы как для научных и промышленных целей, так и для создания биологического оружия (Lima, 2025).

Для предотвращения misuse коллекции должны (Lima, 2025):

• Проводить оценку рисков двойного использования.
• Ограничивать доступ к потенциально опасным штаммам.
• Требовать от пользователей соблюдения этических норм.
• Сотрудничать с национальными органами биобезопасности.

Уважение прав коренных народов

CBD и Нагойский протокол признают права коренных и местных сообществ на их традиционные знания, связанные с генетическими ресурсами. Это означает, что (FAO, 2007):

• Доступ к традиционным знаниям требует предварительного информированного согласия сообщества.
• Выгоды от использования традиционных знаний должны распределяться справедливо.
• Сообщества имеют право на участие в принятии решений.

Для исследователей это означает необходимость тесного сотрудничества с местными сообществами, уважения их прав и культуры, обеспечения справедливого распределения выгод.

Справедливость и равноправие

Этические принципы работы с генетическими ресурсами включают (FAO, 2007; Mattoo, 2017):

• Справедливость — равное отношение ко всем участникам, независимо от их страны, институции, статуса.
• Равноправие — обеспечение доступа к ресурсам и выгодам для всех заинтересованных сторон.
• Прозрачность — открытость информации о происхождении ресурсов, условиях доступа, распределении выгод.
• Ответственность — соблюдение законов и этических норм.

Научная честность

Научная честность требует (Astrin et al., 2013; Soltis et al., 1998):

• Точной идентификации образцов и указания ваучеров.
• Полного документирования методов и источников материала.
• Открытого обмена данными и образцами в рамках правовых норм.
• Признания вклада всех участников исследования.

Нарушения научной честности — фальсификация данных, неправильная идентификация, сокрытие информации о происхождении — подрывают доверие к науке и могут иметь серьёзные последствия.

Ответственность перед будущими поколениями

Сохранение генетических ресурсов — это ответственность перед будущими поколениями. Мы не знаем, какие гены и признаки понадобятся человечеству в будущем для адаптации к изменению климата, новым болезням, изменению потребительских предпочтений. Поэтому сохранение максимального генетического разнообразия — этический императив (FAO, 2007; Ellis et al., 2020).

Это означает, что:

• Коллекции должны сохраняться долгосрочно, независимо от текущей политической и экономической конъюнктуры.
• Доступ к генетическим ресурсам должен быть обеспечен для будущих поколений.
• Необходимо документировать и сохранять традиционные знания, связанные с генетическими ресурсами.