Earth BioGenome Project haluaa sekvensoida kaiken elämän maapallolla

Ihmisillä on huono tapa: Raamatun ajoista lähtien olemme käynnistäneet apokalypseja vain luodaksemme viime hetken suunnitelmia pelastaaksemme planeetan tuholta.

No, olemme ehkä säästyneet Jumalan vihalta, mutta emme vielä ilmastonmuutoksen seurauksilta. Joten merenpinnan ja maapallon lämpötilan noustessa kourallinen nykyajan Nooat ovat ryhtyneet suojelemaan elämää tuleville sukupolville. Arkin sijaan he ovat käyttäneet teknologiaa säilytysastiakseen.

Syrjäisellä saarella arktisessa Norjassa Svalbard Global Seed Vault tarjoaa vahvistetun säilytystalon noin 1 700 muulle siemenpankille ympäri maailmaa. Järjestön tavoitteena on säilyttää geneettinen monimuotoisuus ja pelastaa maataloutta anteeksiantamattoman ympäristön aiheuttamalta katastrofaalliselta epäonnistumiselta.

Monitieteinen tiimi takana Digitaalinen elämä, toisaalta, käyttää teräväpiirtokameroita ottaakseen 3D-kuvia eläimistä

, jossa keskitytään uhanalaisia ​​lajeja. Julkaisemalla nämä 3D-mallit ilmaiseksi verkossa projekti auttaa jakamaan tieteellistä tietoa ympäri maailmaa ja säilyttämään näytteitä – vaikkakin digitaalisesti – tulevia sukupolvia varten.

Nyt joukko genomitieteilijöitä on asettanut oman kunnianhimoisen tavoitteensa - sekvensoida kaikkien maapallon kasvien ja eläinten genomi. Soitti Earth BioGenome -projekti, he toivovat voivansa paljastaa evoluution salaisuudet, auttaa suojelutoimissa ja auttaa säilyttämään lajisuunnitelman ikuisesti.

Alkuperät

Projekti heräsi henkiin sopivalla tavalla – lautasliinan selässä, kun muutama tiedemies pohti elämän mysteereitä. Heidän keskustelussaan Harris Lewin, Gene Robinson, ja John Kress päätynyt umpikujaan. Heidän tieteelliset pyrkimyksensä erosivat – Lewin tutkii genomin kehitystä ja Robinson sosiaalisen käyttäytymisen alkuperää hyönteiset ja Kress kasvien ja lintujen yhteisevoluutio – mutta he kaikki olivat yhtä mieltä siitä, että he tarvitsevat paljon enemmän tietoja tietyt koodit.

"Meidän piti kirjaimellisesti kysyä satoja kysymyksiä tietääksemme planeetan elämän salaisuudet", Lewin, professori Kalifornian yliopistosta Davisista, kertoi Digital Trendsille.

Genomisteina suuri osa heidän tarvitsemastaan ​​tiedosta pakattiin DNA: han, joten Lewin raapui muutaman lautasliinan taustalaskelmat nähdäksesi, mitä vaadittaisiin täydellisen pyyhkäisyn tekemiseen ja sekvensoimalla kaikkien genomit kasvien ja eläinten elämää. Hän sanoi, että se vaikutti mahdolliselta, joten he alkoivat pohtia seurauksia, joita aiheutuu niin laajasta elämän genomisesta kartasta maapallolla.

"Ymmärsimme, että se, mitä meillä olisi, olisi tavallaan infrastruktuuri uudelle biologialle", hän sanoi, "tieteellinen rakenne ymmärtääksesi todella kuinka elämä kehittyi planeetalla, ja tietysti mitä voit saada tästä tietoa.”

Myöhemmin tutkijat kehittivät aikajanan ja suorittivat muutaman muodollisen laskelman luoden 10 vuoden suunnitelman, jonka arvioidut kustannukset olivat 4,7 miljardia dollaria.

Syyt

Earth BioGenome -projektia ohjaa kaksi pääasiallista tavoitetta. Ensinnäkin tällainen resurssi antaisi genomikeille ennennäkemättömän pääsyn elämän ohjekirjoihin. Jos ajattelet geenejä ainesosina ja organismeja ateriana, genomit ovat kuin reseptejä evoluution keittokirjassa. Genomin lukeminen ei ehkä kerro tarkalleen, miksi organismi on sellainen kuin se on, mutta se antaa sinulle melko selkeän kehyksen sen syntymisen tutkimiseen.

"Kuinka elämä järjestyi?" Lewin sanoo alkaessaan luetella evoluution mysteereitä. "Mitä suhteita planeetan organismien välillä on? Tämä ei käy selväksi siitä, kuinka perinteinen taksonomia tehdään… Mutta vertaamalla DNA-sekvenssejä kuhunkin toisaalta voit ymmärtää suhteita ja aikanaan selvittää asioita, kuten missä esi-isät lähentynyt.”

Hankkeen toinen tavoite on kartoittaa DNA: ta suojelun ja säilymisen vuoksi.

"Kun tiedät nämä geneettiset tiedot, voit suunnitella ohjelmia, joiden avulla suojelubiologit voivat kehittää suojelu- ja säilyttämissuunnitelmia näiden tietojen perusteella", Lewin sanoi. Se saattaa kuulostaa yksinkertaiselta, mutta se edellyttää räätälöityjä suunnitelmia kullekin kyseiselle lajille.

Hankkeen ensimmäisessä vaiheessa tutkijat yrittävät sekvensoida noin 9 300 lajia, Lewin sanoi, vähintään yhden kustakin eukaryoottiperheestä. Lewinin arvioiden 500 miljoonan dollarin rahoituksesta ensimmäisen vaiheen rahoittamiseen joukkue on kerännyt 100 miljoonaa dollaria.

Ne laajentavat verkkoaan myöhemmissä vaiheissa tavoitteenaan sisällyttää ne 23 000 lajia, jotka on listattu uhanalaiseksi. Kansainvälinen luonnonsuojeluliitto, ja lopulta he toivovat järjestävänsä kaikki tunnetut elämää.

Tämän tekeminen yksin olisi mahdotonta, joten Lewin ja hänen kollegansa ovat pyytäneet apua. Muut tutkijat, laitokset ja jopa kokonaiset maat ovat osoittaneet kiinnostusta osallistua Earth BioGenome -projektiin, ottaneet osan työtaakasta ja auttaneet maksamaan laskun.

"Maat ympäri maailmaa haluavat osallistua mielekkäällä tavalla", Lewin sanoi, "ei vain toimittamalla näytteitä hankkeeseen, vaan myös…kehittää omaa sisäistä kapasiteettiaan ja infrastruktuuriaan sekvensoinnin, tulkinnan ja informatiikan suorittamiseen.” Hän osoitti Brasilia, joka Amazonin altaan ansiosta edustaa noin kymmentä prosenttia koko maailman luonnon monimuotoisuudesta maana, joka haluaa osallistua.

Haasteet

Projektia seuraa pari kysymystä, joista vähiten on Onko se mahdollista ja onko se edes sen arvoista?

Noin 1,5 miljoonaa lajia on löydetty, mutta asiantuntijoiden mukaan se edustaa vain kymmentä prosenttia olemassa olevien kasvien ja eläinten kokonaismäärästä. Tähän mennessä olemme sekvensoineet vain noin 15 000 lajia.

Mutta sekvensointitekniikka on edistynyt huomattavasti Human Genome Projectin jälkeen, 3 miljardin dollarin aloite, jonka loppuun saattaminen kesti 13 vuotta. Muutama vuosi sitten yritykset kehuivat pystyvänsä sekvensoimaan koko ihmisen genomin alle 1 000 dollarilla. Viime vuonna he väittivät voivansa tehdä sen 100 dollarilla. Joten Lewin ei ole huolissaan sekvensoinnista – hän on keskittynyt saamaan käsiinsä näytteitä.

"Näytteiden hankinta on vaikein osa", hän sanoi. ”Sekvensointi ei ole vaikein. Meillä on tekniikka siihen. Se on lahjakorttia, keräämistä ja tietyn lajin oikeellisuuden varmistamista [se on suurin haaste]. Monille lajeille maailmassa on vain yksi henkilö, joka voi tunnistaa kyseisen lajin. Maailmassa on niin vähän asiantuntijoita, jotka pystyvät tekemään tällaista työtä."

Kaikki eivät ole sitä mieltä, että hanke on lajien pelastamisen arvoinen tavoite. Brasilian Amazonin kaltaisessa paikassa, joka häviää tuhansia neliökilometrejä sademetsää vuosittain ja mikä hallitus näyttää päättämättömältä suojelemissitoumusssaan, lajien sekvensointikampanjasta saattaa puuttua pointti.

"Periaatekysymys Amazonin kaltaisesta paikasta on se, mitä voimme tehdä estääksemme sitä savuamasta seuraavien kolmenkymmenen tai neljänkymmenen vuoden aikana." Stuart Pimm, luonnonsuojeluekologi ja sukupuuttotutkimusten asiantuntija, sanoi. "Jos se savuaa, tunsimmepa genomit tai emme, siitä ei ole meille mitään hyötyä."

Pimm myönsi, että hän "ei innostu genomeista", mutta sanoi: "Tämä tuntuu minusta olevan kaukana suurimmista haasteista… En usko, että tämä on erittäin hyödyllinen hanke, kun otetaan huomioon ne biologisen monimuotoisuuden haasteet, jotka liittyvät Amazonin suojeluun ja biologisen monimuotoisuuden suojeluun maailman."

Mihin Loppuun

Jos lajien säilyttäminen sivuun jätetään, ei välttämättä kestä vuosikymmentä, ennen kuin Earth BioGenome -projekti alkaa tuottaa tulosta muilla tavoilla. Hiljattain tehdyssä kumppanuudessa projekti liittyi mm Earth Bank of Codes, digitaalinen alusta, joka tallentaa ja rekisteröi biologisia tietoja julkiseen lohkoketjuun. Tekemällä maan "biologiset varat", mukaan lukien geneettinen koodi, avoimeksi ja suojatuksi bioetsintä, kumppanuus toivoo voivansa auttaa innovoijia kehittämään biovaikutteisia lääkkeitä ja teknologioita, jotka voivat määrittää tulevaisuutemme. Joitakin organisaation yleviä ideoita ovat muun muassa muurahaisten käyttö itseajavien autojen ja myrkyllisten sammakoiden käyttäminen antimikrobisten lääkkeiden kehittämiseen.

"Tämän kumppanuuden tarkoituksena on varmistaa hyötyjen jakaminen kaikista keksinnöistä, innovaatioista ja uudesta teknologiasta, kehittyy biologisen monimuotoisuuden sekvensoinnin seurauksena, kun biologinen monimuotoisuus on peräisin mistä tahansa tietystä maasta", Lewin sanoi. "Kaikki tästä projektista saatu tieto tai tuotetut hyödyt voidaan palauttaa tai osa niistä voidaan jakaa näiden maiden kanssa."

Tällainen kumppanuus voisi vauhdittaa uuden talousmallin luomista Amazonin altaan kaltaisille paikoille, joissa Biotalous voisi perustua pikemminkin biologisten organismien inspiraatioon kuin luonnon hyödyntämiseen resursseja.

Mutta ensin heidän on aloitettava sekvensointi. Vain muutama miljoona lajia jäljellä.

Toimittajien suositukset

• Tiedemiehet haluavat peittää Maan antureilla. Heidän salainen ase? Koit