Gyvenimo Žemėje seka, po vieną eukariotą

Gyvenimo Žemėje seka, po vieną eukariotą

Žmogaus genomo projektas, tarptautinis ir bendradarbiaujantis tyrimas, skirtas viso žmogaus genomo sekvenavimui, buvo baigtas 2003 m., dvejais metais anksčiau nei numatyta. Tai pažymėjo „genominės eros“ gimimą – laikotarpį, kai naujos kartos sekos nustatymo technologijos (NGS) smarkiai padidins pajėgumus ir greitį, kartu sumažindamos išlaidas.

Praėjus beveik 20 metų po HGP užbaigimo, genomo eros poveikis matomas šiuolaikinėje visuomenėje ir moksliniuose tyrimuose. Genomo sekos nustatymas dabar yra neatsiejamas nuo žemės ūkio tyrimų, personalizuotos medicinos, žmonijos istorijos tyrimo ir pastaruoju metu atsako į COVID-19 pandemiją.

Praėjus penkiolikai metų po HGP užbaigimo, mokslininkai užsibrėžė naują tikslą: Žemės biogenomo projektą (EBP). Biologijos projektas apibūdinamas kaip „moonshot“ projektas, kuriuo siekiama sekti, kataloguoti ir apibūdinti 1,8 milijono įvardytų augalų, gyvūnų ir grybų rūšių genomus. ir vienaląsčių eukariotų – Žemėje, per 10 metų.

„EBP idėją sugalvojau aš, profesorius Gene’as Robinsonas ir profesorius Johnas Kressas 2015 m.“, – interviu aiškina Harrisas Lewinas, Roberto ir Rosabel Osborne apdovanotas pirmininkas ir žymus Kalifornijos Deiviso universiteto evoliucijos ir ekologijos profesorius. su Technologijų tinklai. „Pagrindinis motyvuojantis veiksnys buvo tai, kad mes visi savo tyrimuose susidūrėme su kliūtimis, nes trūko aukštos kokybės eukariotinių rūšių genomo sekų.

Kodėl EBP reikalingas?

Trijulė surengė tiriamąjį posėdį Smithsonian institutas 2015 m., kuriame dalyvavo kai kurie žinomiausi pasaulio genomo mokslininkai ir pagrindinių JAV finansavimo agentūrų atstovai, siekiant ištirti projekto įgyvendinamumą.

Susitikime buvo padaryta išvada, kad pasaulinė iniciatyva, tokia kaip EBP, yra būtina siekiant išsaugoti biologinę įvairovę ir palaikyti žmonių visuomenę, ir tai turi įvykti dabar. Lewinas paaiškina: „Dėl klimato kaitos, buveinių naikinimo ir kitų antropogeninių veiksnių kylančios grėsmės pasaulio biologinei įvairovei, ekosistemoms, žemės ūkiui ir energijos tiekimui dabar yra itin svarbios.

Biologinės įvairovės krizės supratimas

Biologinės įvairovės kiekis Žemėje sparčiai mažėja – tai vadinama biologinės įvairovės krize. Kai kurie mokslininkai teigia kad biologinės įvairovės išsaugojimas yra dar didesnis iššūkis nei kovoti su klimato kaita.

Jungtinių Tautų duomenimis, nuo 1900 m. vidutinis vietinių rūšių gausa sausumos buveinėse sumažėjo > 20 %. Daugiau nei 40 % varliagyvių rūšių, 33 % rifus formuojančių koralų ir daugiau nei trečdaliui visų jūros žinduolių kyla pavojus. . Nuo XVI a. išnyko mažiausiai 680 stuburinių rūšiųth amžiuje, o daugiau nei 9% naminių žinduolių veislių, naudojamų maistui ir žemės ūkiui, iki 2016 m.

Iki projekto pradžios tik 0,6% žinomų eukariotų turėjo sekvenuotus genomus. Todėl trūksta pagrindinių žinių ir biologinės infrastruktūros, kuri padėtų spręsti šias pasaulines problemas. Lengvai prieinama visų eukariotų gyvybės DNR biblioteka labai padėtų išsaugoti pastangas visame pasaulyje, sako Lewinas: „Išsaugos genomika yra palyginti nauja disciplina, kuri generuoja ir išsaugojimo tikslais naudoja nykstančių ir nykstančių rūšių genominę informaciją. Likusių populiacijų genominės įvairovės supratimas padeda kurti rūšių valdymo planus. Jis pažymi Kalifornijos išsaugojimo genomikos projektą kaip puikų tokio valdymo plano pavyzdį.

EBP gimimas

Per ateinančius dvejus metus po pirminės diskusijos Smithsonian institute įvyko keletas susitikimų, įskaitant pirmąją tarptautinę biologinės įvairovės genomikos konferenciją 2017 m., ir buvo parengtas visų eukariotų sekos nustatymo planas. 2018 m. vasarą EBP manifestas buvo paskelbta viduje konors Nacionalinių mokslų akademijų darbai (PNAS) žurnalas. Netrukus po to, rudenį, Londono fonde „Wellcome Trust“ projektas buvo oficialiai pristatytas.

Manifeste pateikiami pagrindiniai veiklos rodikliai ir griežti EBP terminai. „Turime padėti pamatą ateičiai, užbaigdami šį projektą per 10 metų, kaip siūlėme, kol dar ne vėlu išsaugoti genominę informaciją iki 50% žemės biologinės įvairovės, kuri gali būti prarasta per vykstantį šeštą masinį išnykimą. gyvybės žemėje “, – sako Lewinas.

Pagrindiniai EBP veiklos rodikliai ir terminai. Kreditas: Žemės biogenomo projektas.

Manifeste taip pat aprašoma EBP logika, pagal kurią nustatoma kiekvienos rūšies seka, o ne vienas kiekvienos šeimos ar genties atstovas. EBP vadovybė teigia, kad vienos rūšies mėginių ėmimas iš kiekvienos genties ar šeimos nesuteiktų realaus tokių grupių evoliucinio sudėtingumo įvertinimo. „Nors pripažįstant, kad gali būti neįmanoma gauti kiekvienos rūšies mėginių, pragmatizmas nepaneigia pagrindinio mokslinio ir visuomeninio poreikio tai daryti“, – rašoma manifeste.

Dabartinė pažanga ir ateities perspektyvos

EBP oficialiai pristatytas Wellcome Trust Londone 2018 m. rudenį. Nuo 2018 m. iki 2020 m. projektas buvo „startup“ fazėje, kur dėmesys buvo skiriamas standartų, strategijų kūrimui, tarpregioninių ir nacionalinių transliavimo projektų organizavimui ir bendruomenių kūrimas.

„EBP pakeis evoliucijos sritį ir turės didelį poveikį žemės ūkiui, medicinai ir aplinkos mokslams“, – Harrisas Lewinas.

EBP sudaro tarptautinis „tinklų tinklas“, kuriame jis yra pagrindinis kitų „megaprojektų“, tokių kaip Darvino gyvybės medis. Iki šiol 43 institucijos ir 49 susiję projektai dirba su eukariotų mokesčiu, o pavieniai mokslininkai dalyvauja keliuose projektuose. Harrisas paaiškina: „Mes skaičiuojame apie 5000 mokslininkų iš 100 šalių, kurios dabar dalyvauja EBP veikloje. Ši pasaulinė bendruomenė aktyviai dalyvauja visuose projekto aspektuose – nuo ​​mėginių rinkimo, genomų generavimo ir surinkimo bei duomenų analizės. Jis tikisi, kad daugelis bendradarbiavimo, gimusių per tinklus, tęsis toli po paskutinio genomo sekos nustatymo.

2022 m. sausio mėn. EBP paskelbė, kad įžengė į naują etapą, pereinant nuo bandomųjų projektų prie pilno masto gamybos sekos. Prie pareiškimo buvo pridėta daugybė straipsnių, paskelbtų m PNAS apibūdinti kai kuriuos svarbiausius projekto pasiekimus iki šiol.

Daugybė sugeneruotų duomenų bus atviros prieigos, pabrėžia Lewinas: „Kad būtų EBP narys, kiekviena institucija ir projektas turi įsipareigoti užtikrinti laisvą ir atvirą prieigą prie duomenų ir privalo viešai skelbti neapdorotus duomenis ir genomo rinkinius. duomenų bazės, tokios kaip „GenBank“. Narės taip pat turi įsipareigoti laikytis Biologinės įvairovės konvencijos, daugiašalės sutarties, kurios tikslai yra trys: biologinės įvairovės išsaugojimas, tvarus jos komponentų naudojimas ir sąžiningas bei teisingas genetinių išteklių teikiamos naudos pasidalijimas.

Dabartinio etapo – I fazės – tikslas yra sukurti etaloninius genomus ~ 9400 taksonominių šeimų, iš kurių 200 jau yra pagamintos. Tikimasi, kad iki 2022 m. pabaigos bus užbaigta daugiau nei 3000 sekų. Lewinas įsitikinęs, kad EBP pažanga ateinančiais metais „pavers revoliuciją“ evoliucijos tyrime, turėdamas „didelį poveikį žemės ūkiui, medicinai ir aplinkos mokslams“, – daro išvadą jis.

Šis straipsnis buvo publikuotas 12 žurnalo „The Scientific Observer“, Technologijų tinklai mėnesinis žurnalas. Norėdami atsisiųsti šios numerio kopiją, spustelėkite toliau pateiktą nuorodą.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.