Учёные только начали понимать огромное генетическое разнообразие живых организмов — от могучего синего кита до скромных пекарских дрожжей. Из 1,67 миллиона известных видов животных, растений, грибов и простейших генетически секвенированы только 1%. К 2035 году этот показатель может достичь 100%.
Как объясняется в статье, опубликованной в журнале Frontiers in Science, это новая цель проекта Earth BioGenome Project (EBP) — глобальной сети учёных, секвенирующих геномы эукариот Земли. Её цель — создать цифровую библиотеку последовательностей ДНК, которая поможет нам сохранить и защитить жизнь на Земле, а также противостоять быстрым изменениям окружающей среды.
В проекте EBP участвуют более 2200 учёных из 88 стран, включая процветающие местные исследовательские сообщества и сообщества коренных народов на Глобальном Юге. Они делают открытия, которые могут помочь обеспечить продовольственную безопасность, продвинуть медицину и сельское хозяйство, а также углубить глобальное понимание биоразнообразия для поддержки его сохранения и предотвращения пандемий.
Ускорение проекта
Проект EBP начал глобальное секвенирование ДНК в 2020 году и сейчас делает это в 10 раз быстрее. Для достижения этой амбициозной цели появились новые инновации, включая портативные всплывающие лаборатории для расширения возможностей секвенирования, а также для активизации участия и интеграции в богатых биоразнообразием, но отдалённых регионах мира.
«По мере того как утрата биоразнообразия набирает обороты, наша работа должна идти в ногу», — сказал старший автор профессор Харрис Левин из Университета штата Аризона в США. «Наш растущий цифровой «геномный ковчег» меняет то, что возможно в геномике: от изолированных, дорогостоящих усилий по секвенированию к глобальному, масштабируемому и инклюзивному предприятию».
Результаты проекта
К концу 2024 года проекты, связанные с EBP, опубликовали 1667 геномов, охватывающих более 500 эукариотических семейств. Исследователи сети также депонировали ещё 1798 геномов, соответствующих стандартам EBP, в результате чего общее количество геномов достигло 3465.
Эти данные пролили свет на происхождение и эволюцию жизни на Земле, а также на роль генетического разнообразия в способности видов адаптироваться к изменениям. Например, они помогли выявить, как северные олени на Шпицбергене адаптировались к арктическим условиям, и как эволюционировали хромосомы у бабочек и мотыльков.
Методы исследования проекта также помогают совершенствовать такие инструменты, как экологическая ДНК (eDNA), которая обнаруживает новые формы жизни по генетическим следам, которые они оставляют после себя.
«Мы заложили корни для построения нашего цифрового «древа жизни» — и наши ранние результаты уже меняют то, что мы знаем об эволюции, функциях экосистем и биоразнообразии», — сказал ведущий автор профессор Марк Блакстер из Института Велкома Сангера в Великобритании.
Фаза II проекта
В рамках второй фазы проекта EBP, которая начнётся в ближайшее время, будут поставлены амбициозные новые цели, которые ускорят работу проекта.
Опираясь на результаты первой фазы, вторая фаза направлена на секвенирование 150 000 видов — половины всех известных родов — в течение четырёх лет. Особое внимание будет уделено видам, которые важны для здоровья экосистем, продовольственной безопасности, контроля пандемий, сохранения, коренных народов и местных сообществ.
Для достижения этой цели потребуется секвенировать 3000 новых геномов в месяц — более чем в 10 раз быстрее, чем текущие темпы. Авторы говорят, что технологические достижения на их стороне: секвенирование генома сейчас стоит в восемь раз дешевле, чем всего несколько лет назад, что означает, что бюджеты растягиваются дальше, а работа может ускориться.
«Это биологический «грандиозный проект» с точки зрения масштаба амбиций. Мы стремимся запечатлеть и сохранить биологический план жизни на Земле для будущих поколений», — сказал профессор Блакстер. «Понимание происхождения и эволюции жизни на Земле — это стремление человечества, равносильное пониманию происхождения и эволюции Вселенной».
Авторы проекта EBP подчёркивают ключевые задачи, включая координацию глобального сбора 300 000 видов и обеспечение открытой, низкоуглеродной инфраструктуры данных.
Ускорение секвенирования в отдалённых регионах
Для ускорения секвенирования в отдалённых регионах авторы предлагают использовать автономные всплывающие лаборатории секвенирования, размещённые в транспортных контейнерах. Известные как геномная лаборатория в коробке (gBox), каждая лаборатория может позволить местным и коренным учёным, особенно на Глобальном Юге, генерировать высококачественные геномные данные на местах.
«Чили — одна из мировых точек биоразнообразия с множеством эндемичных видов, но они находятся под угрозой», — сказала соавтор и член местного сообщества EBP профессор Хулиана Вианна из Чилийского проекта «Тысяча геномов» в Папском католическом университете Чили. «Кроме того, наши виды часто изучаются только после того, как образцы экспортированы. С помощью gBox мы можем изменить это. Местные команды могут генерировать данные здесь, в контексте, и немедленно связать их с проблемами сохранения и устойчивого управления, с которыми мы сталкиваемся на местах».
«Учёные-биологи разнообразия в странах с низким и средним уровнем доходов ежедневно сталкиваются с великой иронией нашего вида и нашей планеты: львиная доля финансирования и инфраструктуры для геномики находится в более высоких широтах, в то время как основная масса биоразнообразия находится в тропиках», — сказал соавтор и член местного сообщества EBP доктор Эндрю Дж. Кроуфорд из Университета Анд в Колумбии.
«gBox позволит любой стране на земном шаре делать свой собственный выбор, расширить возможности следующего поколения исследователей в области биотехнологий и вычислительной биологии и повлиять на национальную экономику, задавая новые вопросы и разрабатывая творческие решения».
«gBox — это не просто лаборатория, это символ равенства в науке. Оснащая местных и коренных исследователей передовыми геномными инструментами, мы даём возможность Глобальному Югу вносить свой вклад на равных в проект Earth BioGenome. Этот сдвиг обеспечивает инклюзивность науки о биоразнообразии, её локальную направленность и культурную обоснованность», — сказала соавтор и член местного сообщества EBP профессор Монтсеррат Короминас из Университета Барселоны.
С момента запуска EBP создала международные стандарты, построила сеть аффилированных проектов и выполнила многие задачи первой фазы.
Прогнозируемая стоимость второй фазы составляет 1,1 миллиарда долларов. Это включает в себя фонд фундаментального воздействия в размере 0,5 миллиарда долларов для поддержки местного обучения, инфраструктуры и прикладных исследований на Глобальном Юге.
Полная стоимость секвенирования всех 1,67 миллиона названных эукариотических видов за 10 лет оценивается в 4,42 миллиарда долларов — это меньше, чем стоимость проекта «Геном человека» или телескопа Уэбба в сегодняшних долларах. Авторы говорят, что такие инвестиции «очень разумны для глобальных усилий с таким долгосрочным эффектом».
Другие новости по теме
- Июнь Кливер, черепаха вида логгерхед, выпущена в океан у берегов Флориды после реабилитации.
- Исследование CRISPR раскрывает неожиданную роль Cas9 как защитника бактериальной защиты
- Нейронная сеть на основе ДНК обучается на примерах для решения задач
- Автоматический инструмент для быстрого и масштабного профилирования модификаций РНК, связанных с заболеваниями
- Новая шкала биологии: массивы данных помогают в борьбе со сверхбактериями
- Обогащённые питательными веществами морские травы могут накапливать больше углерода, но избыток удобрений может привести к их гибели
- Китайские учёные раскрыли скрытый кризис вымирания местной флоры
- Платформа высокопроизводительного фенотипирования раскрывает генетические основы эволюции морфологии колоса пшеницы
- Метод roll-to-roll упрощает секвенирование ДНК, делая его более быстрым и эффективным
- Корма на растительной основе не являются полноценными по составу, но могут подойти при добавлении добавок, говорится в исследовании
Другие новости на сайте
- Хидеаки Ицуно признался: «Игры моей мечты, скорее всего, не станут хитами» 🎮💔
- Танзанийские «крысы-герои» спасают жизни, обнаруживая опасность и болезни
- Кровавая Луна взойдёт во время полного лунного затмения в ночь на воскресенье
- Сделано в Китае? Удивительная история крылатого льва, символа Венеции
- Пожар уничтожил исторический город времён золотой лихорадки в Калифорнии
- Экономист: Расчёты в USDT для урегулирования сделок по продаже сырой нефти в Венесуэле.
- Изменение климата в 40 раз увеличило вероятность возникновения пожаров в Испании
- Июнь Кливер, черепаха вида логгерхед, выпущена в океан у берегов Флориды после реабилитации.
- Ключевая точка перехода в кинетике катализатора может ускорить производство зелёного водорода
- Исследование CRISPR раскрывает неожиданную роль Cas9 как защитника бактериальной защиты