Secuenciar o ADN de todas as especies da Terra, o reto máis ambicioso da historia da bioloxía
BIODIVERSA GALICIA
O proxecto Earth BioGenoma pretende analizar os xenomas de 1,5 millóns de especies en todo o mundo
29 may 2019 . Actualizado ás 18:38 h.Un consorcio internacional de 24 científicos propón secuenciar o ADN de todas as especies eucariotas coñecidas na Terra. Os beneficios desta iniciativa, que pretende ser «o proxecto máis ambicioso na historia da bioloxía», prometen ser unha transformación completa da comprensión científica da vida na Terra e un novo recurso vital para as innovacións globais en medicamento, agricultura, conservación, tecnoloxía e xenómica.
O obxectivo central do Proxecto Earth BioGenome é comprender a evolución e organización da vida no planeta Terra mediante a secuenciación e anotación funcional dos xenomas de 1,5 millóns de especies coñecidas de eucariotas, un grupo masivo que inclúe plantas, animais, fungos e outros organismos cuxas células teñen un núcleo que alberga o seu ADN cromosómico. Ata a data, sólo se han secuenciado os xenomas de menos do 0,2 por cento das especies eucarióticas.
O proxecto tamén busca revelar algunhas das aproximadamente de 10 a 15 millóns de especies descoñecidas de eucariotas, a maioría das cales son organismos unicelulares, insectos e pequenos animais nos océanos. Os datos xenómicos serán un recurso de libre acceso para o descubrimento científico e os beneficios resultantes compartiranse cos países e as comunidades indíxenas onde se obtén a biodiversidade. Os investigadores estiman que a iniciativa proposta custará dez anos e aproximadamente 4.700 millóns de dólares.
Nun documento que se publica este luns en Proceedings of the National Academy of Sciences, 24 expertos interdisciplinarios, que conforman o grupo de traballo do Proxecto Earth BioGenome, proporcionan unha razón convincente de por que o proxecto debería seguir adiante e delinean unha folla de ruta sobre como se pode lograr.
O autor principal do traballo é Harris A. Lewin, un distinguido profesor de evolución e ecoloxía en UC Davis que preside o grupo de traballo, mentres Gene Robinson, director do Instituto Carl R. Woese para Bioloxía Xenómica na Universidade de Illinois e W. John Kress, botánico investigador e conservador da Institución Smithsonian, son copresidentes.
No documento, os científicos sinalan o precedente enormemente exitoso do Proxecto do Xenoma Humano. Lanzado en 1990 e completado en 2003, Estados Unidos e as axencias de financiamento doutros países investiron aproximadamente 3.000 millóns de dólares para secuenciar o xenoma humano completo.
A revolución xenómica resultante tivo un enorme impacto non só no medicamento humano, senón tamén no medicamento veterinario, a biociencia agrícola, a biotecnoloxía, a ciencia ambiental, a enerxía renovable, o medicamento forense e a biotecnoloxía industrial. Un informe de 2013 do Battelle Memorial Institute calculou que o beneficio financeiro do Proxecto do Xenoma Humano para a economía dos Estados Unidos é de case 1 billón de dólares.
A nova bioeconomía
Lewin considera que o Proxecto Earth BioGenome brindará aínda maiores oportunidades para xerar beneficios científicos e sociais. «O EBP sentará as bases científicas para unha nova bioeconomía que ten o potencial de achegar solucións innovadoras a problemas de saúde, ambientais, económicos e sociais a persoas en todo o mundo, especialmente en países subdesarrollados que posúen importantes activos de biodiversidade », di este experto.
O proxecto xurdiu por primeira vez en 2015 nunha reunión organizada por Lewin, Robinson e Kress, seguida doutra reunión organizada como parte da Iniciativa Smithsonian sobre Biodiversidade Xenómica. Despois da finalización do Proxecto do Xenoma Humano, moitos organismos de importancia biomédica, agrícola e industrial tiveron secuenciados os seus xenomas. Os asistentes á reunión de 2015 decidiron que se necesitaba un proxecto aínda máis ambicioso para avanzar na bioloxía, un que secuenciara o ADN de toda vida complexa na Terra.
Os avances na tecnoloxía fixeron que o proxecto sexa factible. O custo da secuenciación do xenoma completo diminuíu a aproximadamente 1.000 dólares para un bosquexo dunha secuencia de calidade do tamaño do xenoma humano e aproximadamente 30.000 dólares para unha ensamblaxe de calidade de referencia dos cromosomas dun xenoma eucariota media.
Cos avances en computación de alto rendemento, almacenamento de datos e bioinformática, agora é posible a ensamblaxe de alto rendemento e a caracterización de xenomas, aínda que serán necesarias innovacións en algoritmos para aliñar, interpretar e visualizar cantidades masivas de datos. Agárdase que o proxecto completo requira aproximadamente un exabyte (1.000 millóns de gigabytes) de capacidade de almacenamento dixital.
Mellores ferramentas de conservación
O proxecto tamén aborda varias necesidades críticas. Unha é a necesidade de mellores ferramentas de conservación para especies e ecosistemas en perigo de extinción, particularmente aqueles afectados polo cambio climático. «O Proxecto Earth BioGenome daranos unha idea da historia e a diversidade da vida e axudaranos a comprender mellor como conservala», di Robinson.
O grupo de traballo tamén considera que o proxecto é esencial para desenvolver novos medicamentos para enfermidades infecciosas e hereditarias, así como para crear novos combustibles sintéticos bioloxicamente, biomateriales e fontes de alimentos para a poboación humana que se calcula que será de 9.600 millóns para 2050.
«Os científicos creen que cara ao final do século máis da metade de todas as especies desaparecerán da face da Terra, e con consecuencias para a vida humana que son descoñecidas, pero que son potencialmente catastróficas», di Lewin. O Proxecto Earth BioGenome está desenvolvendo unha serie de asociacións e estratexias globais para axudar a determinar a súa visión.
A estrutura organizacional do proxecto consistirá nunha« rede global de comunidades, con cada comunidade contribuíndo ao proxecto e seguindo os protocolos e estándares. O proxecto hase asociado con Global Genome Biodiversity Network, o recurso máis importante do mundo de tecidos e ADN de espécimes de cupóns. Tamén está a forxar alianzas con comunidades de científicos que traballan en diferentes grupos de organismos, incluíndo o Proxecto de xenomas de vertebrados, a Alianza global de xenoma de invertebrados, o Proxecto de 10.000 xenomas de plantas, o Proxecto de xenomas de insectos 5000 e outros.