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