Proyek BioGenome Bumi Ingin Mengurutkan Semua Kehidupan di Bumi

Manusia mempunyai kebiasaan buruk: Sejak zaman Alkitab, kita telah mengalami kiamat hanya untuk membuat rencana di saat-saat terakhir untuk menyelamatkan planet ini dari kehancuran.

Ya, kita mungkin terhindar dari murka Tuhan namun belum terhindar dari dampak perubahan iklim. Jadi dengan meningkatnya permukaan air laut dan suhu global, segelintir umat Nuh di zaman modern telah mengambil tugas melestarikan kehidupan untuk generasi mendatang. Alih-alih menggunakan bahtera, mereka beralih ke teknologi sebagai sarana pelestarian.

Di sebuah pulau terpencil di Arktik Norwegia, Gudang Benih Global Svalbard menawarkan rumah simpanan yang dibentengi untuk 1.700 atau lebih bank benih lainnya yang tersebar di seluruh dunia. Tujuan organisasi ini adalah untuk melestarikan keragaman genetik dan menyelamatkan pertanian dari kegagalan besar akibat lingkungan yang tidak kenal ampun.

Tim interdisipliner di belakang Kehidupan Digital, di samping itu, menggunakan kamera definisi tinggi untuk mengambil gambar 3D binatang, dengan fokus pada spesies yang terancam punah. Dengan menerbitkan model 3D ini secara online dan gratis, proyek ini membantu berbagi data ilmiah di seluruh dunia, sekaligus melestarikan spesimen – meskipun secara digital – untuk generasi mendatang.

Kini tim ahli genom telah menetapkan tujuan ambisiusnya – untuk mengurutkan genom semua tumbuhan dan hewan di Bumi. Disebut Proyek BioGenome Bumi, mereka berharap dapat mengungkap rahasia evolusi, membantu upaya konservasi, dan membantu melestarikan cetak biru spesies untuk selamanya.

Asal

Proyek ini terwujud dengan cara yang tepat - di balik serbet sementara beberapa ilmuwan merenungkan misteri kehidupan. Dalam diskusi mereka, Haris Lewin, Gene Robinson, Dan John Kress menemui jalan buntu. Pengejaran ilmiah mereka berbeda - Lewin mempelajari evolusi genom, Robinson mempelajari asal mula perilaku sosial serangga, dan Kress yang merupakan ko-evolusi tumbuhan dan burung — namun mereka semua sepakat bahwa mereka memerlukan lebih banyak data untuk memecahkan masalah mereka. kode-kode tertentu.

“Ada ratusan pertanyaan yang perlu kami ajukan untuk mengetahui rahasia kehidupan di planet ini,” kata Lewin, seorang profesor di Universitas California, Davis, kepada Digital Trends.

Sebagai ahli genom, sebagian besar informasi yang mereka butuhkan dikemas dalam DNA, jadi Lewin menulis beberapa perhitungan menyeluruh untuk melihat apa yang diperlukan untuk melakukan penyisiran menyeluruh, mengurutkan genom semua kehidupan tumbuhan dan hewan. Tampaknya hal ini dapat dilakukan, katanya, sehingga mereka mulai mempertimbangkan konsekuensi dari adanya peta genom kehidupan yang begitu luas di Bumi.

“Kami menyadari bahwa apa yang kami miliki akan menjadi infrastruktur untuk biologi baru,” katanya, “sebuah ilmu pengetahuan struktur untuk benar-benar memahami bagaimana kehidupan berevolusi di planet ini, dan tentu saja apa yang dapat Anda peroleh darinya pengetahuan."

Kemudian, para peneliti mengembangkan garis waktu dan melakukan beberapa perhitungan formal, menghasilkan rencana 10 tahun dengan perkiraan biaya $4,7 miliar.

Alasan

Proyek BioGenome Bumi didorong oleh dua tujuan utama. Pertama, sumber daya semacam itu akan memberi para ahli genomik akses yang belum pernah ada sebelumnya terhadap panduan petunjuk kehidupan. Jika Anda menganggap gen sebagai bahan dan organisme sebagai makanan, genom ibarat resep dalam buku masak evolusi. Membaca genom mungkin tidak memberi tahu Anda secara pasti mengapa suatu organisme bisa terjadi, tetapi hal ini memberi Anda kerangka kerja yang cukup jelas untuk mempelajari bagaimana organisme tersebut terbentuk.

“Bagaimana kehidupan diatur?” kata Lewin sambil mulai membuat daftar misteri evolusi. “Apa hubungan antar organisme di planet ini? Hal ini tidak jelas dari cara taksonomi tradisional dilakukan… Tetapi dengan membandingkan urutan DNA masing-masing lainnya Anda dapat memahami hubungan tersebut dan, pada waktunya, mengetahui hal-hal seperti di mana nenek moyang berkumpul.”

Tujuan lain dari proyek ini adalah memetakan DNA demi konservasi dan pelestarian.

“Setelah Anda mengetahui informasi genetik ini, Anda dapat merancang program yang memungkinkan ahli biologi konservasi mengembangkan rencana konservasi dan pelestarian berdasarkan informasi tersebut,” kata Lewin. Hal ini mungkin terdengar sederhana namun memerlukan rencana yang disesuaikan untuk setiap spesies yang bersangkutan.

Selama tahap pertama proyek ini, para peneliti akan mencoba mengurutkan sekitar 9.300 spesies, kata Lewin, setidaknya satu dari setiap keluarga eukariotik. Dari perkiraan Lewin sebesar $500 juta yang mereka perlukan untuk mendanai tahap pertama, tim telah mengumpulkan $100 juta.

Mereka akan memperluas jaring mereka pada tahap selanjutnya, dengan tujuan memasukkan 23.000 spesies yang terdaftar sebagai terancam punah oleh Persatuan Internasional untuk Konservasi Alam dan, pada akhirnya, mereka berharap dapat mengurutkan semua hal yang diketahui kehidupan.

Melakukan semua ini sendirian tidak mungkin dilakukan sehingga Lewin dan rekan-rekannya meminta bantuan. Rekan peneliti, institusi, dan bahkan seluruh negara telah menunjukkan minat untuk berkontribusi pada Proyek BioGenome Bumi, mengambil sebagian beban kerja dan membantu membayar tagihannya.

“Negara-negara di seluruh dunia ingin berpartisipasi dengan cara yang berarti,” kata Lewin, “tidak hanya dengan memberikan sampel untuk proyek ini tetapi juga juga…mengembangkan kapasitas dan infrastruktur internal mereka sendiri untuk melakukan pengurutan, interpretasi, dan informatika.” Dia menunjuk ke Brasil, yang berkat Lembah Amazon, mewakili sekitar sepuluh persen dari seluruh keanekaragaman hayati global, sebagai negara yang ingin terlibat.

Tantangan

Proyek ini diikuti oleh beberapa pertanyaan, salah satunya adalah, Apakah hal ini layak dan layak dilakukan?

Sekitar 1,5 juta spesies telah ditemukan namun para ahli berpendapat bahwa jumlah tersebut hanya mewakili sepuluh persen dari jumlah total tumbuhan dan hewan yang ada. Hingga saat ini, kami baru mengurutkan sekitar 15.000 spesies.

Namun teknologi pengurutan telah berkembang pesat sejak Proyek Genom Manusia, sebuah inisiatif senilai $3 miliar yang membutuhkan waktu 13 tahun untuk diselesaikan. Beberapa tahun yang lalu perusahaan membual bahwa mereka dapat mengurutkan seluruh genom manusia dengan biaya kurang dari $1.000. Tahun lalu, mereka mengklaim bisa melakukannya dengan biaya $100. Jadi Lewin tidak khawatir tentang pengurutan – dia fokus untuk mendapatkan spesimen sejak awal.

“Perolehan sampel adalah bagian tersulit,” katanya. “Mengurutkan bukanlah yang paling sulit. Kami memiliki teknologi untuk melakukan itu. Melakukan voucher, mengumpulkan, memastikan validitas spesies tertentu benar [itu akan menjadi tantangan terbesar]. Bagi banyak spesies di dunia, hanya ada satu orang yang dapat mengidentifikasi spesies tersebut. Hanya ada sedikit ahli di dunia yang dapat melakukan pekerjaan seperti itu.”

Tidak semua orang menganggap proyek ini merupakan upaya yang layak untuk menyelamatkan spesies. Di tempat seperti Amazon Brazil, yang kalah ribuan mil persegi hutan hujan setiap tahunnya dan yang mana pemerintah tampaknya ragu-ragu dalam komitmennya untuk melindungi, kampanye untuk mengurutkan spesies mungkin tidak tepat sasaran.

“Pertanyaan mendasar mengenai tempat seperti Amazon adalah apa yang bisa kita lakukan untuk mencegahnya menjadi asap dalam tiga puluh atau empat puluh tahun ke depan.” Stuart Pimm, kata seorang ahli ekologi konservasi dan pakar studi kepunahan. “Jika ia hilang begitu saja, entah kita mengetahui genomnya atau tidak, hal itu tidak akan ada gunanya bagi kita.”

Pimm mengakui bahwa dia “tidak terlalu tertarik dengan genom” namun berkata, “menurut saya hal ini masih jauh dari tantangan besar… Menurut saya ini bukan sebuah tantangan besar. proyek yang sangat berguna mengingat besarnya tantangan keanekaragaman hayati yang terlibat dalam melindungi Amazon dan melindungi keanekaragaman hayati di sekitar dunia."

Ke ujung Apa

Terlepas dari pelestarian spesies, mungkin tidak diperlukan waktu satu dekade bagi Proyek BioGenome Bumi untuk mulai membuahkan hasil dengan cara lain. Dalam kemitraan baru-baru ini, proyek ini bergabung dengan Bank Kode Bumi, platform digital yang mencatat dan mendaftarkan data biologis pada blockchain publik. Dengan membuat “aset biologis” suatu negara, termasuk kode genetik, terbuka dan terlindungi dari hal-hal yang tidak diinginkan bioprospeksi, kemitraan ini diharapkan dapat membantu para inovator mengembangkan obat-obatan dan teknologi yang terinspirasi dari bio yang dapat menentukan masa depan kita. Beberapa ide luhur organisasi ini termasuk penggunaan semut untuk memengaruhi mobil yang bisa mengemudi sendiri dan katak beracun untuk mengembangkan obat antimikroba.

“Tujuannya [dengan kemitraan ini] adalah untuk memastikan pembagian manfaat dari setiap penemuan, inovasi, dan teknologi baru yang ada berkembang sebagai hasil dari pengurutan keanekaragaman hayati di mana keanekaragaman hayati tersebut bersumber dari negara tertentu,” Lewin dikatakan. “Setiap pengetahuan yang diperoleh dari proyek ini atau manfaat yang dihasilkan dapat dikembalikan, atau sebagian dari manfaat tersebut dapat dibagikan kepada negara-negara tersebut.”

Kemitraan seperti ini dapat memicu model ekonomi baru untuk wilayah seperti Lembah Amazon, tempat dimana bio-ekonomi dapat didasarkan pada inspirasi dari organisme biologis daripada eksploitasi alam sumber daya.

Tapi pertama-tama mereka harus mulai mengurutkannya. Hanya beberapa juta spesies yang tersisa.

Rekomendasi Editor

• Para ilmuwan ingin menyelimuti bumi dengan sensor. Senjata rahasia mereka? Ngengat