Proiectul Earth BioGenome vrea să secvențeze întreaga viață de pe Pământ

Oamenii au un obicei prost: încă din timpurile biblice, am introdus apocalipsele doar pentru a crea planuri de ultim moment pentru a salva planeta de la distrugere.

Ei bine, poate că am fost scutiți de mânia lui Dumnezeu, dar nu încă de consecințele schimbărilor climatice. Așadar, odată cu creșterea nivelului mării și a temperaturilor globale, o mână de Noe moderni și-au asumat sarcina de a păstra viața pentru generațiile viitoare. În loc de o arcă, au apelat la tehnologie ca vas pentru conservare.

Pe o insulă îndepărtată din Norvegia arctică, Seif global de semințe din Svalbard oferă o casă fortificată pentru cele aproximativ 1.700 de alte bănci de semințe răspândite pe tot globul. Scopul organizației este de a păstra diversitatea genetică și de a salva agricultura de la eșec catastrofal ca urmare a unui mediu neiertător.

Echipa interdisciplinară din spate Viața digitală, pe de altă parte, folosește camere de înaltă definiție pentru a realiza imagini 3D ale animalelor, cu accent pe speciile pe cale de dispariție. Prin publicarea online gratuită a acestor modele 3D, proiectul ajută la împărtășirea datelor științifice pe tot globul, păstrând în același timp specimene – deși digital – pentru generațiile viitoare.

Acum, o echipă de genomiști și-a stabilit propriul obiectiv ambițios - să ordoneze genomul tuturor plantelor și animalelor de pe Pământ. Numit Proiectul Pământului BioGenome, ei speră să dezvăluie secretele evoluției, să ajute în eforturile de conservare și să ajute la păstrarea modelului speciilor pentru perpetuitate.

Origini

Proiectul a prins viață într-un mod adecvat - pe spatele unui șervețel, în timp ce câțiva oameni de știință se gândeau la misterele vieții. În discuția lor, Harris Lewin, Gene Robinson, și John Kress ajuns într-un impas. Obiectivele lor științifice au fost diferite — Lewin studiază evoluția genomului, Robinson, originea comportamentului social în insecte și Kress co-evoluția plantelor și păsărilor - dar toți au fost de acord că ar avea nevoie de mult mai multe date pentru a-și sparge anumite coduri.

„Au fost literalmente sute de întrebări pe care trebuia să le punem pentru a cunoaște secretele vieții de pe planetă”, a declarat Lewin, profesor la Universitatea din California, Davis, pentru Digital Trends.

Ca genomiști, multe informații de care aveau nevoie erau împachetate în ADN, așa că Lewin a mâzgălit câteva calcule din spatele șervețelului pentru a vedea ce ar fi nevoie pentru a face o matură completă, secvenționând genomurile tuturor viata vegetala si animala. Părea fezabil, a spus el, așa că au început să ia în considerare consecințele existenței unei hărți genomice atât de extinse a vieții pe Pământ.

„Ne-am dat seama că ceea ce am avea ar fi oarecum infrastructura pentru o nouă biologie”, a spus el, „o științifică. structură pentru a înțelege cu adevărat cum a evoluat viața pe planetă și, bineînțeles, ce ați putea obține din asta cunoştinţe."

Mai târziu, cercetătorii au dezvoltat o cronologie și au efectuat câteva calcule mai formale, creând un plan pe 10 ani la un cost estimat de 4,7 miliarde de dolari.

Motive

Proiectul Earth BioGenome este condus de două obiective principale. În primul rând, o astfel de resursă le-ar oferi genomiștilor acces fără precedent la manualele de instrucțiuni ale vieții. Dacă te gândești la gene ca ingrediente și la organisme ca la o masă, genomurile sunt ca rețetele dintr-o carte de bucate evolutivă. Citirea unui genom s-ar putea să nu vă spună exact de ce un organism este așa cum este, dar vă oferă un cadru destul de clar pentru a studia cum a apărut.

„Cum s-a organizat viața?” spune Lewin, începând să enumere misterele evoluției. „Care sunt relațiile dintre organismele de pe planetă? Acest lucru nu este clar din modul în care se face taxonomia tradițională... Dar comparând secvențele ADN cu fiecare Alte, puteți înțelege relațiile și, în timp, puteți afla lucruri precum unde strămoșii convergenți.”

Celălalt scop al proiectului este de a cartografi ADN-ul de dragul conservării și conservării.

„Odată ce cunoașteți această informație genetică, puteți proiecta programe care vor permite biologilor conservatori să dezvolte planuri de conservare și conservare pe baza acestor informații”, a spus Lewin. Poate suna simplu, dar va presupune planuri personalizate pentru fiecare specie în cauză.

În prima fază a proiectului, cercetătorii vor încerca să secvențeze aproximativ 9.300 de specii, a spus Lewin, cel puțin una din fiecare familie de eucariote. Din cele 500 de milioane de dolari pe care Lewin le estimează că vor avea nevoie pentru a finanța prima etapă, echipa a strâns 100 de milioane de dolari.

Își vor lărgi plasa în fazele ulterioare, urmărind să includă cele 23.000 de specii listate ca fiind pe cale de dispariție. Uniunea Internațională pentru Conservarea Naturii și, în cele din urmă, speră să ordoneze toate cele cunoscute viaţă.

Ar fi imposibil să faci totul pe cont propriu, așa că Lewin și colegii săi au cerut ajutor. Colegii de cercetare, instituții și chiar țări întregi și-au arătat interesul să contribuie la Proiectul Earth BioGenome, asumând o parte din volumul de muncă și ajutând să plătească factura.

„Țările din întreaga lume doresc să participe într-un mod semnificativ”, a spus Lewin, „nu doar furnizând mostre la proiect, ci de asemenea... dezvoltarea propriei capacități interne și a infrastructurii pentru a face secvențierea, interpretarea și informatica.” El arătă spre Brazilia, care, datorită bazinului Amazonului, reprezintă aproximativ zece la sută din întreaga biodiversitate globală, ca țară care dorește să a se implica.

Provocări

Proiectul este urmat de câteva întrebări, nu în ultimul rând, Este fezabil și chiar merită?

Aproximativ 1,5 milioane de specii au descoperit, dar experții cred că asta reprezintă doar zece la sută din numărul total de plante și animale existente. Până în prezent, am ordonat doar aproximativ 15.000 de specii.

Dar tehnologia de secvențiere a avansat considerabil de la Proiectul Genomului Uman, o inițiativă de 3 miliarde de dolari care a durat 13 ani. Acum câțiva ani, companiile s-au lăudat că pot secvența un întreg genom uman pentru mai puțin de 1.000 de dolari. Anul trecut, au susținut că ar putea face acest lucru pentru 100 de dolari. Deci, Lewin nu este îngrijorat de secvențiere – el se concentrează în primul rând să pună mâna pe specimene.

„Achiziția de mostre este cea mai dificilă parte”, a spus el. „Secvențierea nu este cea mai dificilă. Avem tehnologia pentru a face asta. Este un voucher, colectare, asigurarea faptului că valabilitatea unei anumite specii este corectă [aceasta va fi cea mai mare provocare]. Pentru multe specii din lume, există doar o singură persoană care poate identifica acea specie. Există atât de puțini experți în lume care pot face acest tip de muncă.”

Nu toată lumea crede că proiectul este o activitate demnă atunci când vine vorba de salvarea speciilor. Într-un loc ca Amazonul brazilian, care pierde mii de mile pătrate de pădure tropicală anual și care guvernul pare indecis în angajamentul său de a proteja, o campanie de secvențiere a speciilor ar putea lipsi sensul.

„Întrebarea principală despre un loc precum Amazonul este ce putem face pentru a-l împiedica să iasă în fum în următorii treizeci sau patruzeci de ani.” Stuart Pimm, un ecologist în conservare și expert în studii de extincție, a spus. „Dacă iese în fum, indiferent dacă știm genomul sau nu, asta nu ne va face nimic util.”

Pimm a recunoscut că „nu se entuziasmează de genom”, dar a spus: „Acest lucru mi se pare că sunt departe de provocările majore... Nu cred că acesta este un proiect foarte util, având în vedere amploarea provocărilor legate de biodiversitate care sunt implicate în protejarea Amazonului și protejarea biodiversității din jurul lume."

La Ce Sfârşit

Lăsând deoparte conservarea speciilor, s-ar putea să nu dureze un deceniu pentru ca Proiectul Pământului BioGenome să înceapă să dea roade în alte moduri. Într-un parteneriat recent, proiectul sa alăturat Banca Pământului de Coduri, o platformă digitală care înregistrează și înregistrează date biologice pe un blockchain public. Făcând „activele biologice” ale unei țări, inclusiv codul genetic, deschise și protejate de bioprospecție, parteneriatul speră să ajute inovatorii să dezvolte medicamente și tehnologii bio-inspirate care ar putea defini viitorul nostru. Unele dintre ideile nobile ale organizației includ folosirea furnicilor pentru a influența mașinile care se conduc singure și a broaștelor otrăvitoare pentru a dezvolta medicamente antimicrobiene.

„Scopul [cu acest parteneriat] este de a asigura o partajare a beneficiilor din orice invenție, inovație și tehnologie nouă care se dezvoltă ca urmare a secvențerii biodiversității în care biodiversitatea provine din orice țară anume”, Lewin a spus. „Orice cunoștințe care derivă din acest proiect sau beneficiile generate pot fi returnate sau o parte din aceste beneficii poate fi împărtășită cu acele țări.”

Un astfel de parteneriat ar putea stimula un nou model economic pentru locuri precum Bazinul Amazonului, unde bioeconomia s-ar putea baza mai degrabă pe inspirația din organisme biologice decât pe exploatarea naturalului resurse.

Dar mai întâi vor trebui să înceapă secvențierea. Au mai rămas doar câteva milioane de specii de plecat.

Recomandările editorilor

• Oamenii de știință vor să acopere Pământul cu senzori. Arma lor secretă? Molii