Щоб розкрити таємниці еволюції, вчені хочуть впорядкувати все живе на Землі

У людей є погана звичка: з біблійних часів ми влаштовуємо апокаліпсиси тільки для того, щоб в останню хвилину розробити плани порятунку планети від знищення.

Що ж, ми, можливо, уникнули гніву Божого, але ще не уникли наслідків зміни клімату. Тому, коли рівень моря і глобальна температура зростають, жменька сучасних Ноїв взяла на себе завдання зберегти життя для майбутніх поколінь. Замість ковчега вони звернулися до технологій як до засобу збереження.

“Були буквально сотні запитань, які ми повинні були задати, щоб дізнатися секрети життя”.

На віддаленому острові в арктичній Норвегії Свальбардське глобальне сховище насіння пропонує укріплене сховище для 1 700 інших банків насіння, розташованих по всьому світу. Мета організації – зберегти генетичне різноманіття і врятувати сільське господарство від катастрофічного провалу внаслідок несприятливого впливу навколишнього середовища.

• Вчені хочуть імплантувати тваринам міні-мозок людини
• Вчені, можливо, розкрили секрет більш довгого і здорового життя
• Британські вчені розкрили секрет болю – і як з ним покінчити

Міждисциплінарна команда Digital Life, з іншого боку, використовує камери високої чіткості для створення 3D-зображень тварин, приділяючи особливу увагу видам, що перебувають під загрозою зникнення. Публікуючи ці 3D-моделі безкоштовно в Інтернеті, проект допомагає обмінюватися науковими даними по всьому світу, зберігаючи зразки – хоч і в цифровому вигляді – для майбутніх поколінь.

Тепер команда геномістів поставила перед собою амбітну мету – секвенувати геном усіх рослин і тварин на Землі. Вони сподіваються розкрити секрети еволюції, допомогти в природоохоронних заходах і зберегти план видів на віки вічні.

Витоки

Проект зародився у відповідний спосіб – на зворотному боці серветки, коли кілька вчених роздумували над таємницями життя. У своїй дискусії Гарріс Левін, Джин Робінсон і Джон Кресс зайшли в глухий кут. Їхні наукові пошуки відрізнялися – Левін вивчає еволюцію геному, Робінсон – походження соціальної поведінки у комах, а Кресс – коеволюцію рослин і птахів – але всі вони погодилися, що їм потрібно набагато більше даних, щоб розгадати їхні особливі коди.

“Були буквально сотні питань, які ми повинні були задати, щоб дізнатися секрети життя на планеті”, – сказав Левін, професор Каліфорнійського університету в Девісі, в інтерв’ю Digital Trends.

Як геноміст, більша частина необхідної їм інформації була упакована в ДНК, тому Левін накидав кілька підрахунків на серветці, щоб побачити, що потрібно для повного розбору, послідовності, а також для того, щоб зрозуміти, що потрібно для розгадки.

Пізніше дослідники розробили графік і виконали ще кілька формальних розрахунків, створивши 10-річний план орієнтовною вартістю 4,7 мільярда доларів.

Причини

Проект “Біогеном Землі” керується двома основними цілями. По-перше, такий ресурс надасть геномістам безпрецедентний доступ до інструкцій з експлуатації життя. Якщо уявити гени як інгредієнти, а організми – як страву, то геноми – це як рецепти в еволюційній кулінарній книзі. Читаючи геном, ви не зможете точно сказати, чому організм є таким, яким він є, але він дає вам досить чітку основу для вивчення того, як він виник.

“Як організувалося життя?” запитує Левін, починаючи перераховувати загадки еволюції. “Які взаємовідносини існують між організмами на планеті? Це не ясно з того, як робиться традиційна таксономія … Але, порівнюючи послідовності ДНК один з одним, можна зрозуміти взаємозв’язки і, з часом, з’ясувати такі речі, як те, де зійшлися предки”.

Інша мета проекту – картування ДНК заради збереження та охорони природи.

“Для багатьох видів у світі є лише одна людина, яка може ідентифікувати цей вид”.

“Як тільки ви знаєте цю генетичну інформацію, ви можете розробити програми, які дозволять біологам-природоохоронцям розробляти плани з охорони та збереження на основі цієї інформації”, – сказав Левін. Це може здатися простим, але це потягне за собою індивідуальні плани для кожного виду, про який йде мова.

На першому етапі проекту дослідники намагатимуться встановити послідовність близько 9 300 видів, сказав Левін, принаймні по одному з кожної еукаріотичної родини. За оцінками Левіна, з 500 мільйонів доларів, які знадобляться для фінансування першої фази, команда зібрала 100 мільйонів доларів.

На наступних етапах вони розширять свою мережу, прагнучи включити 23 000 видів, занесених до списку зникаючих Міжнародним союзом охорони природи, і, врешті-решт, вони сподіваються впорядкувати все відоме життя.

Зробити все це самотужки було б неможливо, тому Левін і його колеги звернулися за допомогою. Колеги-дослідники, інститути і навіть цілі країни виявили зацікавленість в участі в проекті “Біогеном Землі”, взявши на себе частину робочого навантаження і допомагаючи оплачувати рахунки.

“Країни по всьому світу хочуть брати значущу участь у проекті, – сказав Левін, – не лише надаючи зразки для проекту, але й… розвиваючи свій власний внутрішній потенціал та інфраструктуру для проведення секвенування, інтерпретації та інформатики”. Він вказав на Бразилію, яка, завдяки басейну Амазонки, представляє приблизно десять відсотків усього світового біорізноманіття, як на країну, яка прагне долучитися до проекту.

Виклики

Проект супроводжується кількома питаннями, не останнє з яких – чи є він здійсненним і чи варто його взагалі реалізовувати?

“Мені здається, що це дуже далеко від головних викликів”.

Було відкрито близько 1,5 мільйона видів, але експерти вважають, що це лише десять відсотків від загальної кількості існуючих рослин і тварин. На сьогоднішній день ми секвенували лише близько 15 000 видів.

Але технологія секвенування

“Отримання зразків – це найскладніша частина, – сказав він. “Секвенування – не найскладніше. У нас є технологія для цього. Найбільшим викликом буде перевірка, збір, переконання у достовірності певного виду [це буде найбільшим викликом]. Для багатьох видів у світі є лише одна людина, яка може ідентифікувати цей вид. У світі дуже мало експертів, які можуть виконувати таку роботу”. Не всі вважають, що проект є гідною справою, коли мова йде про порятунок видів. У такому місці, як бразильська Амазонія, яка щорічно втрачає тисячі квадратних миль тропічних лісів і яку уряд, схоже, нерішучий у своєму прагненні захистити, кампанія з визначення послідовності видів може не мати сенсу.

“Основне питання щодо такого місця, як Амазонка, полягає в тому, що ми можемо зробити, щоб запобігти її зникненню в найближчі тридцять або сорок років”. сказав Стюарт Пімм, еколог-еколог та експерт з вивчення вимирання видів. “Якщо це піде в дим, незалежно від того, чи знаємо ми геноми чи ні, це не принесе нам нічого корисного”.

“Будь-які знання, отримані в результаті цього проекту, або отримані вигоди можуть бути повернуті, або частиною цих вигод можна буде поділитися …”

Пімм зізнався, що він “не захоплюється геномами”, але сказав: “Мені здається, що це дуже далеко від основних проблем … Я не думаю, що це дуже корисний проект, враховуючи масштаби проблем біорізноманіття, які пов’язані із захистом Амазонки і захистом біорізноманіття в усьому світі”.

З якою метою

Якщо не брати до уваги збереження видів, може не знадобитися і десятиліття, щоб проект “Біогеном Землі” почав приносити свої плоди в інших сферах. В рамках нещодавнього партнерства проект об’єднався з Земним банком кодів, цифровою платформою, яка записує і реєструє біологічні дані на загальнодоступному блокчейні. Роблячи “біологічні активи” країни, включаючи генетичний код, відкритими і захищеними від біорозвідки, партнерство сподівається допомогти інноваторам розробляти біологічні препарати і технології, які можуть визначити наше майбутнє. Деякі з високих ідей організації включають використання мурах для впливу на безпілотні автомобілі та отруйних жаб для розробки антимікробних ліків.

Як проект “Біогеном Землі” та Earth Bank of Codes працюватимуть разом, щоб допомогти обмінюватися відкриттями, даними та зразками з організаціями-учасниками. Банк кодів Землі

“Мета [цього партнерства] полягає в тому, щоб забезпечити розподіл вигод від будь-яких винаходів, інновацій і нових технологій, які розвиваються в результаті секвенування біорізноманіття, якщо це біорізноманіття походить з будь-якої конкретної країни”, – сказав Левін. “Будь-які знання, отримані в результаті цього проекту, або отримані вигоди можуть бути повернуті, або частиною цих вигод можна поділитися з цими країнами”.

Таке партнерство може стати поштовхом до створення нової економічної моделі для таких місць, як басейн Амазонки, де біоекономіка може базуватися на натхненні біологічних організмів, а не на експлуатації природних ресурсів.

Source: digitaltrends.com