Пројекат Еартх БиоГеноме жели да секвенционира сав живот на Земљи

Људи имају лошу навику: Од библијских времена, започели смо апокалипсе само да бисмо у последњем тренутку смислили планове за спас планете од уништења.

Па, можда смо били поштеђени Божијег гнева, али још не и последица климатских промена. Дакле, са порастом нивоа мора и глобалних температура, шачица савремених Ноја преузела је задатак да сачува живот за будуће генерације. Уместо ковчега, окренули су се технологији као свом пловилу за очување.

На удаљеном острву у арктичкој Норвешкој, Свалбард Глобал Сеед Ваулт нуди утврђено складиште за око 1.700 других банака семена које се налазе широм света. Циљ организације је да очува генетски диверзитет и спаси пољопривреду од катастрофалног неуспеха као резултат немилосрдног окружења.

Интердисциплинарни тим иза Дигитал Лифе, с друге стране, користи камере високе дефиниције за снимање 3Д слика животиња

, са фокусом на угрожене врсте. Објављивањем ових 3Д модела бесплатно на мрежи, пројекат помаже дељење научних података широм света, истовремено чувајући примерке - иако дигитално - за будуће генерације.

Сада је тим геномиста поставио свој амбициозни циљ - да секвенционира геном свих биљака и животиња на Земљи. Назива Пројекат Еартх БиоГеноме, надају се да ће открити тајне еволуције, помоћи у напорима за очување и помоћи да се очува план врста заувек.

Порекло

Пројекат је заживео на одговарајући начин — на полеђини салвете док је неколико научника размишљало о мистеријама живота. У њиховој дискусији, Харрис Левин, Гене Робинсон, и Џон Крес доспео у ћорсокак. Њихова научна настојања су се разликовала — Левин проучава еволуцију генома, Робинсон порекло друштвеног понашања у инсекти, а Крес коеволуција биљака и птица – али су се сви сложили да им је потребно много више података да би открили одређени кодови.

„Било је буквално стотине питања која смо морали да поставимо да бисмо сазнали тајне живота на планети“, рекао је Левин, професор на Калифорнијском универзитету у Дејвису, за Дигитал Трендс.

Као геномисти, много информација које су им биле потребне било је упаковано у ДНК, па је Левин нашкрабао неколико калкулације са полеђине салвете да видимо шта је потребно да се изврши потпуни преглед, секвенцирање генома свих биљни и животињски свет. Чинило се изводљивим, рекао је, па су почели да разматрају последице постојања тако опсежне геномске мапе живота на Земљи.

„Схватили смо да би оно што бисмо имали нека врста инфраструктуре за нову биологију“, рекао је, „научну структуру за стварно разумевање како је живот еволуирао на планети, и наравно шта можете извући из тога знање“.

Касније су истраживачи развили временску линију и извршили још неколико формалних прорачуна, креирајући 10-годишњи план по процењеној цени од 4,7 милијарди долара.

Разлози

Пројекат Еартх БиоГеноме покреће два главна циља. Прво, такав ресурс би геномичарима омогућио приступ без преседана упутствима за живот. Ако о генима размишљате као о састојцима, а о организмима као о оброку, геноми су попут рецепата у еволуционој куварици. Читање кроз геном вам можда неће рећи тачно зашто је организам такав какав јесте, али вам даје прилично јасан оквир за проучавање како је настао.

"Како се организовао живот?" каже Левин, почињући да набраја мистерије еволуције. „Какви су односи између организама на планети? Ово није јасно из тога како се ради традиционална таксономија... Али упоређивањем ДНК секвенци са сваким други можете разумети односе и, временом, сазнати ствари као што су где су преци конвергирали.”

Други циљ пројекта је мапирање ДНК ради очувања и очувања.

„Када сазнате ове генетске информације, можете дизајнирати програме који ће омогућити конзерваторским биолозима да развију планове за очување и очување на основу тих информација“, рекао је Левин. То може звучати једноставно, али ће захтевати прилагођене планове за сваку врсту у питању.

Током прве фазе пројекта, истраживачи ће покушати да секвенцирају око 9.300 врста, рекао је Левин, најмање по једну из сваке еукариотске породице. Од 500 милиона долара које Левин процењује да ће им требати да финансирају прву фазу, тим је прикупио 100 милиона долара.

Они ће проширити своју мрежу у каснијим фазама, са циљем да укључе 23.000 врста које су наведене као угрожене Међународну унију за заштиту природе и, на крају, надају се да ће секвенцирати све познате живот.

Све ово учинити сами не би било изводљиво, па су Левин и његове колеге затражили помоћ. Колеге истраживачи, институције, па чак и читаве земље показале су интересовање да дају допринос пројекту Еартх БиоГеноме, преузимајући део посла и помажући да се плати рачун.

„Земље широм света желе да учествују на смислен начин“, рекао је Левин, „не само давањем узорака пројекту, већ такође…развијају сопствене интерне капацитете и инфраструктуру за обављање секвенцирања, тумачења и информатике.” Он је показао на Бразил, који, захваљујући Амазонском басену, представља отприлике десет одсто целокупног глобалног биодиверзитета, као земља која жели да умешати се.

Изазови

Пројекат је праћен са неколико питања, међу којима је, Да ли је то изводљиво и да ли се уопште исплати?

Откривено је око 1,5 милиона врста, али стручњаци сматрају да то представља тек десет одсто од укупног броја биљака и животиња које постоје. До данас смо секвенцирали само око 15.000 врста.

Али технологија секвенцирања је знатно напредовала од пројекта Хуман Геноме, иницијативе вредне 3 милијарде долара за коју је било потребно 13 година да се заврши. Пре неколико година компаније су се хвалиле да могу да секвенцирају цео људски геном за мање од 1.000 долара. Прошле године су тврдили да то могу да ураде за 100 долара. Дакле, Левин није забринут за секвенцирање - он је првенствено фокусиран на то да се дочепа узорака.

„Набавка узорака је најтежи део“, рекао је он. „Секвенцирање није најтеже. Имамо технологију за то. То је ваучерисање, прикупљање, уверавање да је валидност одређене врсте тачна [то ће бити највећи изазов]. За многе врсте на свету постоји само једна особа која може да идентификује ту врсту. У свету је тако мало стручњака који могу да раде такву врсту посла.”

Не мисле сви да је пројекат вредна потрага када је у питању спасавање врста. На месту као што је бразилски Амазон, који губи хиљаде квадратних миља прашуме годишње и које влада изгледа неодлучна у својој посвећености заштити, кампања за секвенционирање врста можда недостаје.

„Главно питање у вези са местом као што је Амазон је шта можемо да урадимо да спречимо да се претвори у дим у наредних тридесет или четрдесет година. Стуарт Пимм, еколог заштите и стручњак за студије изумирања, рекао је. „Ако се дима, без обзира да ли знамо геноме или не, то неће учинити ништа корисно за нас.

Пим је признао да се „не узбуђује због генома“, али је рекао: „Ово ми се чини као да је далеко од главних изазова… Мислим да ово није веома користан пројекат с обзиром на величину изазова биодиверзитета који су укључени у заштиту Амазоније и заштиту биодиверзитета око свет.”

До каквог краја

Остављајући очување врста по страни, можда неће проћи деценија да пројекат Еартх БиоГеноме почне да се исплати на друге начине. У недавном партнерству, пројекат се придружио Земља банка кодова, дигитална платформа која снима и региструје биолошке податке на јавном блокчејну. Отварањем „биолошких добара“ земље, укључујући генетски код, отвореним и заштићеним од биопроспекција, партнерство се нада да ће помоћи иноваторима да развију био-инспирисане лекове и технологије које би могле да дефинишу нашу будућност. Неке од узвишених идеја организације укључују коришћење мрава за утицај на самовозеће аутомобиле и отровних жаба да развију антимикробне лекове.

„Сврха [са овим партнерством] је да се осигура подела користи од сваког проналаска, иновације и нове технологије које развија се као резултат редоследа биодиверзитета где биодиверзитет потиче из било које одређене земље“, Левин рекао. „Свако знање које произилази из овог пројекта или добијених користи може бити враћено, или се део тих користи може поделити са тим земљама.

Такво партнерство би могло да подстакне нови економски модел за места попут Амазонског басена, где је био-економија би се могла заснивати на инспирацији из биолошких организама, а не на експлоатацији природних ресурси.

Али прво ће морати да почну са секвенцирањем. Остало је још само неколико милиона врста.

Препоруке уредника

• Научници желе да покрију Земљу сензорима. Њихово тајно оружје? Мољци