Žemės biogenomo projektas patenka į naują etapą – Floridos muziejaus mokslas

Žemės biogenomo projektas patenka į naują etapą – Floridos muziejaus mokslas

TŽemės biogenomo projektas (EBP), pasaulinė pastanga nustatyti visų 1,8 milijono žinomų augalų, gyvūnų, grybų ir kitų eukariotų rūšių Žemėje genomus, pereina nuo bandomųjų projektų prie pilno masto gamybos sekos nustatymo. . Pamela Soltis, Floridos gamtos istorijos muziejaus augalų biologė ir EBP darbo grupės narė, surengė specialų žurnalo Proceedings of the National Academies of the Sciences, išleisto anksčiau šią savaitę (sausio 18 d.), numerį, kuriame aprašoma projekto tikslai, pasiekimai iki šiol ir tolesni žingsniai.

„Šis projektas suteikia esminių žinių apie mūsų planetą, kurios padės suprasti visus kitus Žemės gyvybės aspektus ir suteiks mums išteklių tokiais būdais, kurių net negalime numatyti“, – sakė garsus profesorius ir kuratorius Soltis. Floridos muziejuje.

Pirmieji dveji EBP metai, 2018–2020 m., buvo paleidimo etapas. 1 fazės (iki 2023 m.) tikslas yra sukurti etaloninius genomus, atstovaujančius apie 9400 taksonominių šeimų per visą gyvenimą. Iki šiol pagal susijusius projektus buvo sukurta apie 200 tokių etaloninių genomų, o dar 3021 seka, surinkimas ir anotavimas turėtų būti baigtas iki 2022 m. pabaigos, o tai sudaro 34% 1 fazės tikslo.

„Ypatinga EBP funkcija atspindi didžiausio masto koordinuotų pastangų biologijos istorijoje esmę ir jaudulį“, – sakė Harrisas Lewinas, EBP darbo grupės pirmininkas ir nusipelnęs Kalifornijos universiteto Deiviso evoliucijos ir ekologijos profesorius. . „Pasiekti galutinį tikslą – suskirstyti visą eukariotinę gyvybę – dabar atrodo, kad mes pasiekiame“.

2021 m. gruodžio mėn. projekte dalyvauja 5000 mokslininkų ir techninio personalo 44 institucijose narėse 22 šalyse visuose žemynuose, išskyrus Antarktidą. Yra 49 susiję projektai, apimantys daugumą pagrindinių taksonominių eukariotų grupių, suteikiančių prieigą prie dešimčių tūkstančių aukštos kokybės pavyzdžių iš muziejų kolekcijų ir lauko biologų. Visai neseniai grupė Afrikos institucijų 22 šalyse prisijungė prie Afrikos biogenomo projekto.

„Vienas dalykas yra suburti tarpdisciplinines žmonių, turinčių bendrą kalbą ir šalį bei kultūrą, komandas. Visai kas kita – plėtoti tokius pačius bendradarbiavimo būdus pasauliniu mastu“, – sakė Soltis.

Augalų įvairovė kelia iššūkių ir galimybių

Soltis yra bendraautoris straipsnio, paskelbto specialiame numeryje, kuriame vertinami beveik pusės milijono augalų rūšių sekos nustatymo sunkumai ir patrauklios perspektyvos. Antra, po vabzdžių, augalai yra viena iš pačių įvairiausių ir plačiausiai paplitusių eukariotų grupių, o jų genomai gali būti stebėtinai ir sudėtingi.

„Augalai tikrai yra iššūkis“, – sakė bendraautorius Douglas Soltis, Floridos muziejaus kuratorius ir Floridos universiteto žymus profesorius. „Jie turi didžiulį genomo dydžio skirtumą, daug pasikartojančių genų ir pasikartojančių sekų, dėl kurių jų genomus sunku surinkti net naudojant naujausias technologijas.

Pamas ir Dougas Soltisas padeda nustatyti beveik pusę milijono sausumos augalų rūšių Žemės biogenomo projektui.

Kristen Grace Floridos muziejus

Taip pat seka nėra vienintelė kliūtis projekto sėkmei. Didelė pasaulio augalų įvairovės dalis buvo surinkta ir saugoma herbarijoje, tačiau šių egzempliorių DNR laikui bėgant suyra. Taigi, nors herbariumo egzemplioriai yra vertingi ištekliai mažoms DNR dalims sekvenuoti, mažai tikėtina, kad šis medžiagos rezervas bus labai naudingas nepažeistoms genomo sekoms surinkti, todėl BioGenome projektui reikės rinkti šviežią augalinę medžiagą.

Tokios didelio masto rinkimo pastangos nebūtų įmanomos be stipraus tarptautinio bendradarbiavimo. Soltises atkreipia dėmesį į Bridge Colombia programą – mokslininkų ir organizacijų tinklą, įsteigtą 2017 m., siekiant nustatyti visų Kolumbijos augalų rūšių seką. Sekvenavimo kainos taip pat sumažėjo, nes sparčiai tobulėja technologijos, o genomai išleidžiami eksponentiniu greičiu, todėl dalyvauja vis daugiau šalių ir organizacijų.

Augalų genomų sekos nustatymas suteikia daug naudos – nuo ​​augalininkystės ir biotechnologijų tobulinimo iki naujų vaistų kūrimo ir įžvalgų apie veiksmingas išsaugojimo strategijas. Pamela ir Douglas Soltis augalų genomai taip pat gali atsakyti į kai kuriuos didžiausius klausimus, susijusius su gyvybės Žemėje istorija.

„Kokios yra pagrindinės genominės naujovės, dėl kurių atsirado sausumos augalai, o vėliau – kraujagyslių augalai, sėkliniai augalai ir žydintys augalai?“ sakė Douglasas Soltisas. „Mes gausime tikrai svarbių įžvalgų apie evoliuciją.“

1 etapas artėja prie pabaigos

Straipsnių rinkinys specialiame numeryje pabrėžia gaires, kurios buvo pasiektos nuo projekto pradžios 2018 m. Pagrindinės pirmųjų trejų metų veiklos buvo standartų ir strategijų kūrimas ir įvertinimas, regioninių, nacionalinių ir tarptautinių projektų organizavimas ir bendruomenių kūrimas reguliariais būdais. darbo komiteto posėdžiai ir metinė konferencija.

Be Tarptautinio mokslinio komiteto, kuris rengia projekto standartus, EBP taip pat sudarė etikos, teisinių ir socialinių klausimų (ELSI) ir Teisingumo, teisingumo, įvairovės ir įtraukties (JEDI) komitetus. Aktyvi EBP pozicija dėl etinių, teisinių ir socialinių su projektu susijusių problemų supratimo pateiks rekomendacijas dėl prieigos ir komercinės naudos pasidalijimo, teisingumo ir įtraukimo į biologinės įvairovės genomikos bendruomenę ir čiabuvių bendruomenes labiausiai biologiškai įvairesnėse pasaulio šalyse.

Nors visas atliktų darbų matas yra bauginantis, Douglas Soltis tai vertina kaip privalumą. „Dabar gali atrodyti juokinga manyti, kad iš tikrųjų galėtume tai padaryti per dešimt metų, bet svajojimas ir bandymas juokinga kelia tikrai aukštus tikslus ir skatina naujoves bei bendradarbiavimą tokiu būdu, kad iš tikrųjų tai, kas juokinga, tampa įmanoma“.


Šaltiniai: Harris Lewin, lewin@ucdavis.edu;
Pamela Soltis, psoltis@flmnh.ufl.edu;
Douglas Soltis, dsoltis@ufl.edu

Pastaba: kai kuris turinys pritaikytas iš Andy Fell UC Davis pranešimo spaudai.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.