โครงการ Earth BioGenome ต้องการเรียงลำดับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก

มนุษย์มีนิสัยที่ไม่ดี: นับตั้งแต่สมัยพระคัมภีร์ เราได้เริ่มต้นวันสิ้นโลกเพียงเพื่อฟักแผนการในนาทีสุดท้ายเพื่อปกป้องโลกจากการถูกทำลาย

เราอาจได้รับการยกเว้นจากพระพิโรธของพระเจ้า แต่ยังไม่ถึงผลที่ตามมาจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ดังนั้น เมื่อระดับน้ำทะเลและอุณหภูมิโลกเพิ่มสูงขึ้น โนอาห์ยุคใหม่จำนวนหนึ่งจึงได้ทำหน้าที่รักษาชีวิตไว้ให้คนรุ่นต่อๆ ไป แทนที่จะเป็นหีบพันธสัญญา พวกเขาหันมาใช้เทคโนโลยีเป็นภาชนะในการอนุรักษ์

บนเกาะห่างไกลในอาร์กติกนอร์เวย์ ห้องเก็บเมล็ดพันธุ์โลกสวาลบาร์ด เสนอโรงเก็บที่มีป้อมปราการสำหรับธนาคารเมล็ดพันธุ์อื่นๆ ประมาณ 1,700 แห่งทั่วโลก เป้าหมายขององค์กรคือการรักษาความหลากหลายทางพันธุกรรมและปกป้องภาคเกษตรกรรมจากความล้มเหลวอันเป็นหายนะอันเป็นผลมาจากสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย

ทีมสหวิทยาการที่อยู่เบื้องหลัง ชีวิตดิจิทัล, ในทางกลับกัน, ใช้กล้องความละเอียดสูงในการถ่ายภาพสัตว์ 3 มิติโดยเน้นไปที่สัตว์ใกล้สูญพันธุ์ ด้วยการเผยแพร่โมเดล 3 มิติเหล่านี้ทางออนไลน์ฟรี โครงการนี้จะช่วยแบ่งปันข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ทั่วโลก ขณะเดียวกันก็รักษาตัวอย่างไว้ แม้จะเป็นแบบดิจิทัล เพื่อคนรุ่นต่อๆ ไป

ขณะนี้ทีมนักจีโนมได้ตั้งเป้าหมายอันทะเยอทะยานของตนเอง นั่นคือการจัดลำดับจีโนมของพืชและสัตว์ทั้งหมดบนโลก เรียกว่า โครงการเอิร์ธไบโอจีโนมพวกเขาหวังว่าจะไขความลับของวิวัฒนาการ ช่วยในการอนุรักษ์ และช่วยรักษาพิมพ์เขียวของสายพันธุ์ให้คงอยู่ตลอดไป

ต้นกำเนิด

โครงการนี้เกิดขึ้นจริงด้วยวิธีที่เหมาะสม — บนหลังผ้าเช็ดปาก ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์บางคนครุ่นคิดถึงความลึกลับของชีวิต ในการอภิปรายของพวกเขา แฮร์ริส เลวิน, ยีน โรบินสัน, และ จอห์น เครส ถึงทางตันแล้ว การแสวงหาทางวิทยาศาสตร์ของพวกเขาแตกต่างออกไป - เลวินศึกษาวิวัฒนาการของจีโนม โดยโรบินสันเป็นต้นกำเนิดของพฤติกรรมทางสังคม แมลง และ Kress วิวัฒนาการร่วมกันของพืชและนก แต่พวกเขาต่างเห็นพ้องต้องกันว่าพวกเขาต้องการข้อมูลมากกว่านี้เพื่อถอดรหัสพวกมัน รหัสเฉพาะ

“มีคำถามหลายร้อยข้อที่เราจำเป็นต้องถามเพื่อทราบความลับของชีวิตบนโลกนี้” Lewin ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส กล่าวกับ Digital Trends

ในฐานะนักจีโนมิกส์ ข้อมูลจำนวนมากที่พวกเขาต้องการนั้นถูกบรรจุอยู่ใน DNA ดังนั้น Lewin จึงเขียนข้อความบางส่วน การคำนวณด้านหลังผ้าเช็ดปากเพื่อดูว่าต้องใช้อะไรบ้างในการกวาดล้างทั้งหมด โดยจัดลำดับจีโนมของทั้งหมด ชีวิตพืชและสัตว์ เขากล่าวว่ามันดูเหมือนเป็นไปได้ ดังนั้นพวกเขาจึงเริ่มคำนึงถึงผลที่ตามมาจากการมีแผนที่จีโนมของสิ่งมีชีวิตบนโลกที่กว้างขวางเช่นนี้

“เราตระหนักว่าสิ่งที่เรามีจะเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำหรับชีววิทยาใหม่” เขากล่าว “เป็นวิทยาศาสตร์ โครงสร้างสำหรับการทำความเข้าใจอย่างแท้จริงว่าชีวิตวิวัฒนาการมาบนโลกนี้อย่างไร และแน่นอนว่าคุณจะได้อะไรจากสิ่งนี้ ความรู้."

ต่อมา นักวิจัยได้พัฒนาไทม์ไลน์และทำการคำนวณอย่างเป็นทางการอีกสองสามอย่าง โดยจัดทำแผน 10 ปีด้วยค่าใช้จ่ายประมาณ 4.7 พันล้านดอลลาร์

เหตุผล

โครงการ Earth BioGenome ขับเคลื่อนด้วยเป้าหมายหลักสองประการ ประการแรก ทรัพยากรดังกล่าวจะทำให้นักจีโนมิกส์สามารถเข้าถึงคู่มือการใช้งานของชีวิตได้อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน หากคุณคิดว่ายีนเป็นส่วนผสมและสิ่งมีชีวิตเป็นอาหาร จีโนมก็เหมือนกับสูตรอาหารในตำราอาหารเชิงวิวัฒนาการ การอ่านจีโนมอาจไม่ได้บอกคุณอย่างชัดเจนว่าทำไมสิ่งมีชีวิตถึงเป็นเช่นนี้ แต่มันช่วยให้คุณมีกรอบที่ชัดเจนในการศึกษาว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร

“ชีวิตจัดระเบียบอย่างไร?” Lewin กล่าวโดยเริ่มแสดงรายการความลึกลับของวิวัฒนาการ “ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตบนโลกคืออะไร? ยังไม่ชัดเจนว่าอนุกรมวิธานแบบดั้งเดิมทำอย่างไร … แต่โดยการเปรียบเทียบลำดับดีเอ็นเอกับแต่ละลำดับ อื่นๆ คุณสามารถเข้าใจความสัมพันธ์ และในเวลา ค้นหาสิ่งต่างๆ เช่น บรรพบุรุษอยู่ที่ไหน มาบรรจบกัน”

จุดมุ่งหมายอีกประการหนึ่งของโครงการนี้คือการทำแผนที่ DNA เพื่อประโยชน์ในการอนุรักษ์และการอนุรักษ์

“เมื่อคุณทราบข้อมูลทางพันธุกรรมนี้แล้ว คุณก็สามารถออกแบบโปรแกรมที่จะช่วยให้นักชีววิทยาด้านการอนุรักษ์สามารถพัฒนาแผนการอนุรักษ์และการอนุรักษ์ตามข้อมูลนั้นได้” เลวินกล่าว นั่นอาจฟังดูง่าย แต่จะมีแผนการที่กำหนดเองสำหรับแต่ละสายพันธุ์ที่เป็นปัญหา

ในช่วงแรกของโครงการ นักวิจัยจะพยายามจัดลำดับประมาณ 9,300 สปีชีส์ Lewin กล่าว อย่างน้อยหนึ่งสปีชีส์จากแต่ละตระกูลยูคาริโอต จากการคาดการณ์ของ Lewin มูลค่า 500 ล้านดอลลาร์ที่พวกเขาจะต้องจัดหาเงินทุนระยะที่ 1 ทีมงานสามารถระดมทุนได้ 100 ล้านดอลลาร์

พวกเขาจะขยายเครือข่ายในระยะต่อๆ ไป โดยมีเป้าหมายที่จะรวมสัตว์ 23,000 สายพันธุ์ที่อยู่ในรายการใกล้สูญพันธุ์โดย สหภาพนานาชาติเพื่อการอนุรักษ์ธรรมชาติ และในที่สุด พวกเขาหวังว่าจะจัดลำดับสิ่งที่ทราบทั้งหมด ชีวิต.

การทำเช่นนี้ด้วยตัวเองคงเป็นไปไม่ได้ ดังนั้น Lewin และเพื่อนร่วมงานจึงขอความช่วยเหลือ นักวิจัย สถาบัน และแม้แต่ทั้งประเทศได้แสดงความสนใจที่จะมีส่วนร่วมในโครงการ Earth BioGenome โดยรับภาระงานบางส่วนและช่วยเหลือในการเรียกเก็บเงิน

“ประเทศต่างๆ ทั่วโลกต้องการมีส่วนร่วมในวิธีที่มีความหมาย” เลวินกล่าว “ไม่ใช่แค่การจัดหาตัวอย่างให้กับโครงการเท่านั้น แต่ยังรวมถึง นอกจากนี้...การพัฒนาขีดความสามารถภายในและโครงสร้างพื้นฐานของตนเองสำหรับการจัดลำดับ การตีความ และสารสนเทศ” เขาชี้ไปที่ บราซิล ซึ่งต้องขอบคุณลุ่มน้ำอเมซอน คิดเป็นประมาณร้อยละ 10 ของความหลากหลายทางชีวภาพทั่วโลก ในฐานะประเทศที่กระตือรือร้นที่จะ มีส่วนเกี่ยวข้อง.

ความท้าทาย

โครงการนี้มีคำถามสองสามข้อไม่น้อยคือ เป็นไปได้และคุ้มค่าหรือไม่?

มีการค้นพบประมาณ 1.5 ล้านสายพันธุ์ แต่ผู้เชี่ยวชาญคิดว่านั่นเป็นเพียงสิบเปอร์เซ็นต์ของจำนวนพืชและสัตว์ทั้งหมดที่มีอยู่ จนถึงปัจจุบัน เราได้เรียงลำดับสปีชีส์ไว้ประมาณ 15,000 สปีชีส์

แต่เทคโนโลยีการหาลำดับได้ก้าวหน้าไปมากนับตั้งแต่โครงการจีโนมมนุษย์ ซึ่งเป็นโครงการริเริ่มมูลค่า 3 พันล้านดอลลาร์ที่ใช้เวลาดำเนินการ 13 ปี ไม่กี่ปีที่ผ่านมาบริษัทต่างๆ อวดอ้างว่าสามารถจัดลำดับจีโนมมนุษย์ทั้งหมดได้ในราคาต่ำกว่า 1,000 ดอลลาร์ ปีที่แล้วพวกเขาอ้างว่าสามารถทำได้ด้วยเงิน 100 ดอลลาร์ ดังนั้น Lewin จึงไม่กังวลเกี่ยวกับการจัดลำดับ – เขามุ่งเน้นไปที่การรับตัวอย่างตั้งแต่แรก

“การได้มาซึ่งตัวอย่างถือเป็นส่วนที่ยากที่สุด” เขากล่าว “การจัดลำดับไม่ใช่เรื่องยากที่สุด เรามีเทคโนโลยีในการทำเช่นนั้น เป็นการรับรอง การรวบรวม และตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายพันธุ์บางชนิดนั้นถูกต้อง [นั่นจะเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุด] สำหรับหลายสายพันธุ์ในโลก มีเพียงคนเดียวเท่านั้นที่สามารถระบุสายพันธุ์นั้นได้ มีผู้เชี่ยวชาญเพียงไม่กี่คนในโลกที่สามารถทำงานประเภทนี้ได้”

ไม่ใช่ทุกคนที่คิดว่าโครงการนี้คุ้มค่าในการอนุรักษ์สายพันธุ์ ในสถานที่อย่างบราซิลอเมซอนที่พ่ายแพ้ ป่าฝนหลายพันตารางไมล์ต่อปี และอันไหน รัฐบาลดูเหมือนไม่เด็ดขาดในความมุ่งมั่นในการปกป้องการรณรงค์เพื่อจัดลำดับชนิดพันธุ์อาจขาดประเด็นไป

“คำถามหลักเกี่ยวกับสถานที่อย่างอเมซอนคือสิ่งที่เราสามารถทำได้เพื่อป้องกันไม่ให้ควันลุกลามในอีกสามสิบหรือสี่สิบปีข้างหน้า” สจวร์ต พิมนักนิเวศวิทยาเชิงอนุรักษ์และผู้เชี่ยวชาญด้านการศึกษาการสูญพันธุ์กล่าว “ถ้ามันลุกลามไปในควัน ไม่ว่าเราจะรู้จักจีโนมหรือไม่ก็ตาม นั่นจะไม่มีประโยชน์อะไรสำหรับเราเลย”

Pimm ยอมรับว่าเขา "ไม่ตื่นเต้นกับจีโนม" แต่กล่าวว่า "นี่ทำให้ฉันรู้สึกว่าอยู่ห่างไกลจากความท้าทายที่สำคัญ … ฉันไม่คิดว่านี่เป็น โครงการที่มีประโยชน์มากเมื่อคำนึงถึงความท้าทายด้านความหลากหลายทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับการปกป้องป่าอเมซอนและการปกป้องความหลากหลายทางชีวภาพโดยรอบ โลก."

ไปสู่จุดจบอย่างไร

หากละเว้นการอนุรักษ์สายพันธุ์ โครงการ Earth BioGenome อาจใช้เวลาไม่ถึงหนึ่งทศวรรษจึงจะเริ่มได้รับผลตอบแทนในรูปแบบอื่น ในความร่วมมือครั้งล่าสุด โครงการได้เข้าร่วมกับ รหัสธนาคารโลกซึ่งเป็นแพลตฟอร์มดิจิทัลที่บันทึกและลงทะเบียนข้อมูลทางชีวภาพบนบล็อกเชนสาธารณะ โดยการสร้าง “ทรัพย์สินทางชีวภาพ” ของประเทศ รวมถึงรหัสพันธุกรรม ให้เปิดและได้รับการปกป้องจาก การสำรวจทางชีวภาพความร่วมมือนี้หวังที่จะช่วยให้นักสร้างสรรค์พัฒนายาและเทคโนโลยีที่ได้แรงบันดาลใจจากชีวภาพ ซึ่งสามารถกำหนดอนาคตของเราได้ แนวคิดอันสูงส่งขององค์กรบางส่วน ได้แก่ การใช้มดเพื่อควบคุมรถยนต์ไร้คนขับ และกบพิษเพื่อพัฒนายาต้านจุลชีพ

“วัตถุประสงค์ [กับความร่วมมือครั้งนี้] คือเพื่อให้แน่ใจว่ามีการแบ่งปันผลประโยชน์จากการประดิษฐ์ นวัตกรรม และเทคโนโลยีใหม่ ๆ พัฒนาขึ้นอันเป็นผลมาจากการจัดลำดับความหลากหลายทางชีวภาพโดยที่ความหลากหลายทางชีวภาพมีแหล่งที่มาจากประเทศใดประเทศหนึ่งโดยเฉพาะ” เลวิน พูดว่า. “ความรู้ใดๆ ที่ได้รับจากโครงการนี้หรือผลประโยชน์ที่ได้รับสามารถคืนได้ หรือสามารถแบ่งปันผลประโยชน์บางส่วนกับประเทศเหล่านั้นได้”

ความร่วมมือดังกล่าวสามารถกระตุ้นโมเดลทางเศรษฐกิจใหม่สำหรับสถานที่ต่างๆ เช่น ลุ่มน้ำอเมซอน ซึ่ง เศรษฐกิจชีวภาพอาจตั้งอยู่บนพื้นฐานของแรงบันดาลใจจากสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพมากกว่าการใช้ประโยชน์จากธรรมชาติ ทรัพยากร.

แต่ก่อนอื่นพวกเขาจะต้องเริ่มเรียงลำดับก่อน เหลือเพียงไม่กี่ล้านสายพันธุ์ที่จะไป

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• นักวิทยาศาสตร์ต้องการคลุมโลกด้วยเซ็นเซอร์ อาวุธลับของพวกเขาเหรอ? ผีเสื้อกลางคืน