Проект Earth BioGenome хочет секвенировать всю жизнь на Земле

Проект «Биогеном Земли» | Амазонская древесная лягушка
Проект биогенома Земли

У людей есть плохая привычка: с библейских времен мы вызывали апокалипсис только для того, чтобы в последнюю минуту вынашивать планы по спасению планеты от разрушения.

Содержание

  • Происхождение
  • Причины
  • Проблемы
  • С какой целью

Что ж, возможно, мы были избавлены от гнева Божьего, но еще не от последствий изменения климата. Таким образом, в условиях повышения уровня моря и глобальной температуры горстка современных Ноев взяла на себя задачу сохранения жизни для будущих поколений. Вместо ковчега они обратились к технологиям как к сосуду для сохранения.

Рекомендуемые видео

«Нам нужно было задать буквально сотни вопросов, чтобы узнать тайны жизни».

На отдаленном острове в арктической Норвегии. Глобальное хранилище семян Шпицбергена предлагает укрепленный тайник для примерно 1700 других банков семян, разбросанных по всему миру. Цель организации — сохранить генетическое разнообразие и спасти сельское хозяйство от катастрофического провала в результате беспощадной окружающей среды.

Междисциплинарная команда, стоящая за

Цифровая жизнь, с другой стороны, использует камеры высокого разрешения для создания 3D-изображений животных, с акцентом на исчезающие виды. Публикуя эти 3D-модели бесплатно в Интернете, проект помогает обмениваться научными данными по всему миру, сохраняя при этом образцы — хотя и в цифровом виде — для будущих поколений.

Теперь команда геномистов поставила перед собой амбициозную цель — секвенировать геном всех растений и животных на Земле. Называется Проект биогенома Земли, они надеются раскрыть секреты эволюции, помочь в усилиях по сохранению и помочь сохранить модель видов навечно.

Происхождение

Проект воплотился в жизнь соответствующим образом — на обратной стороне салфетки, пока несколько ученых размышляли над тайнами жизни. В их обсуждении Харрис Левин, Джин Робинсон, и Джон Кресс зашёл в тупик. Их научные занятия различались: Левин изучает эволюцию генома, Робинсон — происхождение социального поведения у людей. насекомых, а Кресс — о совместной эволюции растений и птиц — но все они согласились, что им понадобится гораздо больше данных, чтобы раскрыть их теорию. конкретные коды.

Профессор Харрис Левин с факультета эволюции и экологии Калифорнийского университета в Дэвисе.Калифорнийский университет в Дэвисе

«Нам нужно было задать буквально сотни вопросов, чтобы узнать тайны жизни на планете», — рассказал Digital Trends Левин, профессор Калифорнийского университета в Дэвисе.

Как специалистам по геномике, большая часть необходимой им информации была упакована в ДНК, поэтому Левин нацарапал несколько расчеты на салфетке, чтобы увидеть, что потребуется для полной проверки и секвенирования геномов всех растительный и животный мир. По его словам, это казалось осуществимым, поэтому они начали рассматривать последствия наличия такой обширной геномной карты жизни на Земле.

«Мы поняли, что то, что у нас будет, станет своего рода инфраструктурой для новой биологии, — сказал он, — научной структура для реального понимания того, как жизнь развивалась на планете, и, конечно, что вы можете извлечь из этого знание."

Позже исследователи разработали график и выполнили еще несколько формальных расчетов, создав 10-летний план, ориентировочная стоимость которого составляет 4,7 миллиарда долларов.

Причины

Проект «Биогеном Земли» преследует две основные цели. Во-первых, такой ресурс предоставит геномистам беспрецедентный доступ к инструкциям по жизни. Если вы думаете о генах как об ингредиентах, а об организмах как о еде, геномы — это рецепты из эволюционной кулинарной книги. Чтение генома, возможно, не скажет вам точно, почему организм такой, какой он есть, но оно дает вам довольно четкую основу для изучения того, как он появился.

Показана информация об эволюционном развитии архей (красный), бактерий (фиолетовый), грибов (оранжевый), растений (синий), протистов (коричневый) и животных (зеленый). Текущее состояние геномной информации, доступной в GenBank NCBI, показано во внутреннем круге. полные геномы окрашены в красный цвет, уровень хромосом - в синий, каркасы - в темно-серый, а контиги - в светлый. серый.

«Как устроена жизнь?» — говорит Левин, начиная перечислять загадки эволюции. «Какие взаимоотношения существуют между организмами на планете? Это неясно из того, как строится традиционная таксономия... Но путем сравнения последовательностей ДНК каждого с другой стороны, вы можете понять взаимосвязи и со временем узнать, где были предки сошлись».

Другая цель проекта — картирование ДНК ради консервации и сохранения.

«Для многих видов в мире есть только один человек, который может идентифицировать этот вид».

«Как только вы узнаете эту генетическую информацию, вы сможете разработать программы, которые позволят биологам-экологам разрабатывать планы сохранения и сохранения на основе этой информации», — сказал Левин. Это может показаться простым, но это повлечет за собой индивидуальные планы для каждого рассматриваемого вида.

По словам Левина, на первом этапе проекта исследователи попытаются секвенировать около 9300 видов, по крайней мере, по одному из каждого семейства эукариот. По оценкам Левина, из 500 миллионов долларов, которые им понадобятся для финансирования первого этапа, команда собрала 100 миллионов долларов.

На более поздних этапах они расширят свою сеть, стремясь включить в нее 23 000 видов, находящихся под угрозой исчезновения. Международный союз охраны природы и, в конечном итоге, они надеются секвенировать все известные жизнь.

Сделать все это самостоятельно было бы невозможно, поэтому Левин и его коллеги заручились некоторой помощью. Коллеги-исследователи, учреждения и даже целые страны проявили интерес к участию в проекте «Биогеном Земли», взяв на себя часть рабочей нагрузки и помогая оплатить счета.

Лаборатория биоинформатики и геномики Национальной лаборатории биоинформатики была одной из бразильских организаций, приглашенных для участия в EBGP.Аском / MCTIC

«Страны всего мира хотят принимать значимое участие, — сказал Левин, — не просто предоставляя образцы для проекта, но и а также… развитие собственного внутреннего потенциала и инфраструктуры для секвенирования, интерпретации и информатики». Он указал на Бразилия, которая благодаря бассейну Амазонки представляет примерно десять процентов всего мирового биоразнообразия, является страной, которая стремится втягиваться.

Проблемы

Вслед за проектом возникает пара вопросов, не последним из которых является: Возможно ли это и стоит ли оно того?

«Мне кажется, что это очень далеко от главных проблем».

Обнаружено около 1,5 миллиона видов, но эксперты считают, что это всего лишь десять процентов от общего числа существующих растений и животных. На сегодняшний день мы секвенировали всего около 15 000 видов.

Но технология секвенирования значительно продвинулась со времени проекта «Геном человека» — инициативы стоимостью 3 миллиарда долларов, на реализацию которой ушло 13 лет. Несколько лет назад компании хвастались, что могут секвенировать весь геном человека менее чем за 1000 долларов. В прошлом году они заявили, что могут сделать это за 100 долларов. Поэтому Левин не беспокоится о секвенировании — он в первую очередь сосредоточен на том, чтобы получить образцы.

«Приобретение образцов — самая сложная часть», — сказал он. «Секвенирование — не самое сложное. У нас есть технологии, позволяющие это сделать. Это ваучер, сбор и проверка достоверности определенного вида [это будет самой большой проблемой]. Для многих видов в мире есть только один человек, который может идентифицировать этот вид. В мире так мало специалистов, которые могут выполнить такую ​​работу».

Обзор проекта и график реализации проекта «Биогеном Земли» на десятилетний период.ЕБГП

Не все считают, что этот проект является достойным занятием, когда речь идет о спасении видов. В таком месте, как бразильская Амазонка, которая проигрывает тысячи квадратных миль тропических лесов ежегодно и который правительство кажется нерешительным в своих обязательствах по защите, кампания по секвенированию видов, возможно, упускает из виду суть.

«Принципиальный вопрос о таком месте, как Амазонка, заключается в том, что мы можем сделать, чтобы не допустить, чтобы оно сгорело в ближайшие тридцать или сорок лет». Стюарт Пимм, сказал эколог и эксперт по исследованиям вымирания. «Если он исчезнет, ​​независимо от того, знаем мы его геномы или нет, это не принесет нам ничего полезного».

«Любые знания, полученные в результате этого проекта, или полученные выгоды могут быть возвращены, или часть этих выгод может быть разделена…»

Пимм признал, что его «не волнуют геномы», но сказал: «Мне кажется, что это очень далеко от главных проблем… Я не думаю, что это очень полезный проект, учитывая масштабы проблем биоразнообразия, связанных с защитой Амазонки и биоразнообразия вокруг мир."

С какой целью

Если оставить в стороне сохранение видов, возможно, не понадобится десятилетие, чтобы проект «Биогеном Земли» начал окупаться в других отношениях. В рамках недавнего партнерства проект объединился с Земной банк кодов, цифровая платформа, которая записывает и регистрирует биологические данные в публичном блокчейне. Сделав «биологические активы» страны, включая генетический код, открытыми и защищенными от биоразведкаПартнерство надеется помочь новаторам в разработке биологических лекарств и технологий, которые могут определить наше будущее. Некоторые из благородных идей организации включают использование муравьев для воздействия на беспилотные автомобили и ядовитых лягушек для разработки противомикробных препаратов.

Как проект «Биогеном Земли» и Банк кодов Земли будут работать вместе, чтобы делиться открытиями, данными и образцами с участвующими организациями.Земной банк кодов

«Цель [этого партнёрства] — обеспечить совместное использование выгод от любых изобретений, инноваций и новых технологий, которые развивается в результате секвенирования биоразнообразия, когда биоразнообразие происходит из какой-либо конкретной страны», — Левин сказал. «Любые знания, полученные в результате этого проекта, или полученные выгоды могут быть возвращены, или часть этих выгод может быть передана этим странам».

Такое партнерство могло бы стимулировать появление новой экономической модели для таких мест, как бассейн Амазонки, где биоэкономика может быть основана на вдохновении биологических организмов, а не на эксплуатации природных ресурсов. Ресурсы.

Но сначала им придется начать секвенирование. Осталось исчезнуть всего несколько миллионов видов.

Рекомендации редакции

  • Ученые хотят покрыть Землю сенсорами. Их секретное оружие? Мотыльки