Il progetto Earth BioGenome vuole sequenziare tutta la vita sulla Terra

Gli esseri umani hanno una cattiva abitudine: fin dai tempi biblici, abbiamo dato il via a apocalissi solo per escogitare piani dell’ultimo minuto per salvare il pianeta dalla distruzione.

Ebbene, forse ci è stata risparmiata l’ira di Dio, ma non ancora le conseguenze del cambiamento climatico. Quindi, con il livello del mare e le temperature globali in aumento, una manciata di Noè moderni si è assunta il compito di preservare la vita per le generazioni future. Invece di un’arca, si sono rivolti alla tecnologia come mezzo di preservazione.

Su una remota isola della Norvegia artica, il Deposito globale dei semi delle Svalbard offre un deposito fortificato per le circa 1.700 altre banche di semi sparse in tutto il mondo. L’obiettivo dell’organizzazione è preservare la diversità genetica e salvare l’agricoltura da un fallimento catastrofico causato da un ambiente spietato.

Il team interdisciplinare dietro Vita digitale, d'altra parte, utilizza fotocamere ad alta definizione per acquisire immagini 3D di animali, con particolare attenzione alle specie a rischio di estinzione. Pubblicando questi modelli 3D gratuitamente online, il progetto aiuta a condividere dati scientifici in tutto il mondo, preservando al tempo stesso i campioni, anche se digitalmente, per le generazioni future.

Ora un team di genomici ha fissato un obiettivo ambizioso: sequenziare il genoma di tutte le piante e gli animali sulla Terra. Chiamato il Progetto BioGenoma della Terra, sperano di svelare i segreti dell'evoluzione, aiutare negli sforzi di conservazione e contribuire a preservare il modello delle specie per sempre.

Origini

Il progetto ha preso vita in modo appropriato: sul retro di un tovagliolo mentre alcuni scienziati riflettevano sui misteri della vita. Nella loro discussione, HarrisLewin, Gene Robinson, E John Kress raggiunto un vicolo cieco. Le loro ricerche scientifiche differivano: Lewin studia l'evoluzione del genoma, Robinson l'origine del comportamento sociale insetti e Kress la coevoluzione di piante e uccelli, ma erano tutti d'accordo sul fatto che avrebbero avuto bisogno di molti più dati per risolvere i loro dubbi codici particolari.

"C'erano letteralmente centinaia di domande che dovevamo porre per conoscere i segreti della vita sul pianeta", ha detto a Digital Trends Lewin, professore all'Università della California, Davis.

Come genomici, gran parte delle informazioni di cui avevano bisogno erano racchiuse nel DNA, quindi Lewin ne scarabocchiò alcune calcoli a portata di mano per vedere cosa sarebbe necessario per fare una scansione completa, sequenziando i genomi di tutti vita vegetale e animale. Sembrava fattibile, ha detto, quindi hanno iniziato a considerare le conseguenze di avere una mappa genomica della vita sulla Terra così estesa.

“Ci siamo resi conto che ciò che avremmo ottenuto sarebbe stata una sorta di infrastruttura per una nuova biologia”, ha detto, “a livello scientifico struttura per comprendere veramente come si è evoluta la vita sul pianeta e, naturalmente, cosa potresti derivarne conoscenza."

Successivamente, i ricercatori hanno sviluppato una sequenza temporale ed eseguito alcuni calcoli più formali, creando un piano decennale con un costo stimato di 4,7 miliardi di dollari.

Motivi

Il progetto Earth BioGenome è guidato da due obiettivi principali. In primo luogo, una tale risorsa garantirebbe ai genomici un accesso senza precedenti ai manuali di istruzioni della vita. Se si pensa ai geni come a degli ingredienti e agli organismi come a un pasto, i genomi sono come le ricette di un libro di cucina evolutivo. Leggere un genoma potrebbe non dirti esattamente perché un organismo è così com'è, ma ti dà un quadro abbastanza chiaro per studiare come è diventato.

“Come è organizzata la vita?” dice Lewin cominciando ad elencare i misteri dell'evoluzione. “Quali sono le relazioni tra gli organismi del pianeta? Ciò non è chiaro da come viene eseguita la tassonomia tradizionale… Ma confrontando le sequenze di DNA con ciascuna altro puoi capire le relazioni e, col tempo, scoprire cose come dove erano gli antenati convergevano."

L'altro scopo del progetto è mappare il DNA per motivi di conservazione e preservazione.

"Una volta che si conoscono queste informazioni genetiche, è possibile progettare programmi che consentano ai biologi ambientalisti di sviluppare piani di conservazione e preservazione basati su tali informazioni", ha affermato Lewin. Potrebbe sembrare semplice, ma comporterà piani personalizzati per ciascuna specie in questione.

Durante la prima fase del progetto, i ricercatori cercheranno di sequenziare circa 9.300 specie, ha detto Lewin, almeno una per ciascuna famiglia eucariotica. Dei 500 milioni di dollari che Lewin stima saranno necessari per finanziare la prima fase, il team ha raccolto 100 milioni di dollari.

Amplieranno la loro rete nelle fasi successive, con l’obiettivo di includere le 23.000 specie elencate come a rischio di estinzione l'Unione Internazionale per la Conservazione della Natura e, alla fine, sperano di sequenziare tutto ciò che è noto vita.

Fare tutto da soli sarebbe irrealizzabile, quindi Lewin e i suoi colleghi hanno chiesto aiuto. Colleghi ricercatori, istituzioni e persino interi paesi hanno mostrato interesse a contribuire al progetto Earth BioGenome, assumendosi parte del carico di lavoro e contribuendo a pagare il conto.

“I paesi di tutto il mondo vogliono partecipare in modo significativo”, ha detto Lewin, “non solo fornendo campioni al progetto ma inoltre... sviluppando la propria capacità interna e l'infrastruttura per eseguire sequenziamento, interpretazione e informatica." Indicò Il Brasile, che grazie al bacino amazzonico rappresenta circa il 10% dell’intera biodiversità mondiale, è un Paese desideroso di mettersi in gioco.

Sfide

Il progetto è seguito da un paio di domande, non ultima la seguente: È fattibile e ne vale la pena?

Sono state scoperte circa 1,5 milioni di specie, ma gli esperti ritengono che rappresentino solo il 10% del numero totale di piante e animali esistenti. Ad oggi, abbiamo sequenziato circa 15.000 specie.

Ma la tecnologia di sequenziamento ha fatto notevoli progressi dopo il Progetto Genoma Umano, un’iniziativa da 3 miliardi di dollari che ha richiesto 13 anni per essere completata. Qualche anno fa le aziende si vantavano di poter sequenziare un intero genoma umano per meno di 1.000 dollari. L’anno scorso hanno affermato che avrebbero potuto farlo per 100 dollari. Quindi Lewin non è preoccupato per il sequenziamento: si concentra innanzitutto sul mettere le mani sui campioni.

"L'acquisizione dei campioni è la parte più difficile", ha affermato. “Il sequenziamento non è la cosa più difficile. Abbiamo la tecnologia per farlo. Si tratta di voucher, raccolta, assicurarsi che la validità di una determinata specie sia corretta [questa sarà la sfida più grande]. Per molte specie nel mondo esiste una sola persona in grado di identificare quella specie. Ci sono così pochi esperti al mondo che possono fare questo tipo di lavoro”.

Non tutti pensano che il progetto sia un progetto meritevole quando si tratta di salvare le specie. In un posto come l’Amazzonia brasiliana, che perde migliaia di chilometri quadrati di foresta pluviale ogni anno e che il governo sembra indeciso nel suo impegno a proteggere, una campagna per sequenziare le specie potrebbe non raggiungere il punto.

“La domanda principale su un posto come l’Amazzonia è cosa possiamo fare per evitare che vada in fumo nei prossimi trenta o quaranta anni”. Stuart Pimm, un ecologista conservatore ed esperto in studi sull'estinzione, ha detto. "Se tutto va in fumo, che conosciamo o meno i genomi, non ci servirà a nulla."

Pimm ha ammesso che "non è entusiasta dei genomi", ma ha detto: "mi sembra che questo sia molto lontano dalle sfide principali... Non penso che questo sia un progetto molto utile data l’entità delle sfide sulla biodiversità che sono coinvolte nella protezione dell’Amazzonia e nella protezione della biodiversità che la circonda mondo."

A che fine

Mettendo da parte la conservazione delle specie, potrebbe non volerci un decennio prima che il progetto Earth BioGenome cominci a dare i suoi frutti in altri modi. In una recente partnership, il progetto si è unito a Banca dei codici della Terra, una piattaforma digitale che registra e registra dati biologici su una blockchain pubblica. Rendendo le “risorse biologiche” di un paese, compreso il codice genetico, aperte e protette bioprospezione, la partnership spera di aiutare gli innovatori a sviluppare farmaci e tecnologie bio-ispirati che potrebbero definire il nostro futuro. Alcune delle idee nobili dell’organizzazione includono l’uso delle formiche per influenzare le auto a guida autonoma e le rane velenose per sviluppare farmaci antimicrobici.

“Lo scopo [di questa partnership] è garantire la condivisione dei benefici derivanti da qualsiasi invenzione, innovazione e nuova tecnologia si sviluppa come risultato della sequenza della biodiversità in cui la biodiversità proviene da un particolare paese”, Lewin disse. “Tutte le conoscenze che derivano da questo progetto o i benefici generati possono essere restituiti, oppure una parte di tali benefici può essere condivisa con quei paesi”.

Una simile partnership potrebbe stimolare un nuovo modello economico per luoghi come il bacino amazzonico, dove il La bioeconomia potrebbe basarsi sull’ispirazione degli organismi biologici piuttosto che sullo sfruttamento di quelli naturali risorse.

Ma prima dovranno iniziare a sequenziare. Rimangono solo pochi milioni di specie da eliminare.

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