PNAS｜El primer año del Proyecto Biogenoma de la Tierra

Hay alrededor de 1,8 millones de eucariotas (organismos con una estructura de núcleo celular, generalmente superior) con nombre en el mundo. El Proyecto BioGenoma de la Tierra (EBP) se lanzó en noviembre de 2018. Su objetivo es secuenciar los genomas de todos. estos organismos eucariotas conocidos para promover la conservación y utilización de la biodiversidad global con datos genómicos e investigación genómica.

Este ambicioso plan fue lanzado por una iniciativa conjunta del genómico Harris Levine de la Universidad de California, Davis, y los genómicos Yang Huanming, Xu Xun y Zhang Guojie del Grupo BGI. Los primeros dos años de EBP (es decir, 2018-2020) son la etapa de inicio del proyecto. A partir de la primera fase del proyecto a finales de 2020, el año pasado fue el año de inicio del proyecto y un año de. avances importantes.

Recientemente, las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) lanzaron un álbum especial sobre EBP, que incluye dos artículos con la participación de BGI, enfocándose en revisar el avance significativo y el futuro del proyecto EBP en su etapa inicial. años, desafíos enfrentados y el estado actual de la investigación del genoma de las plantas verdes.

Captura de pantalla del sitio web oficial de PNAS

Durante los primeros dos años del proyecto, la tarea principal es promover la cooperación internacional, atraer más equipos y socios para unirse y, al mismo tiempo, , formular una serie de estándares y especificaciones: todas las partes completarán más trabajos de secuenciación del genoma de manera planificada según las especificaciones acordadas.

Con este fin, el proyecto EBP ha mejorado la organización y gestión generales, ha establecido organizaciones de intercambio internacional, incluidos centros de recolección de muestras y cupones, centros de tecnología del genoma y centros especiales afiliados, y ha formulado una serie de estándares y especificaciones. Contenido Implica la participación en proyectos, el intercambio de datos, la adquisición e intercambio de propiedad intelectual, etc., y lo utiliza para promover la diversidad, la equidad, la inclusión y la justicia de los participantes del proyecto.

Basado en el desarrollo de un marco de cooperación de proyectos, actualmente hay 43 proyectos afiliados a EBP, que cubren la mayoría de los principales taxones eucariotas y proporcionan acceso a decenas de miles de muestras de alta calidad a colecciones de museos y biólogos de campo. fue hecho. La diversidad geográfica de las instituciones miembros y programas afiliados incluye 21 países en todos los continentes excepto la Antártida. Como parte de la Iniciativa Africana del Biogenoma, el primer Proyecto Africano del Genoma de la Biodiversidad se pondrá en marcha en 2021. En el futuro, EBP también planea expandir aún más las instituciones miembros y los proyectos afiliados a otras regiones de biodiversidad del mundo, incluido el subcontinente indio, el sudeste asiático y América del Sur. El éxito final de la PBE requiere desarrollar capacidad científica en los países en desarrollo.

En la fase de puesta en marcha, los trabajos de secuenciación del genoma se han llevado a cabo de forma ordenada, y se ha completado la secuenciación del genoma de 1.719 especies eucariotas. Las combinaciones de genomas de todas estas especies se almacenan en bases de datos públicas. Entre ellos, 316 han alcanzado el nivel de "genoma de referencia", es decir, cumplen con los estándares de "genoma de referencia" establecidos por la EBP.

Estos genomas representan más de 200 familias taxonómicamente distintas y no redundantes. Además de esto, hay 3.021 genomas de referencia a nivel familiar que se completarán en 2021. Como resultado, para fines de 2021, el primer año completo del proyecto, aproximadamente 3200 taxones a nivel familiar tendrán al menos un genoma de referencia muestreado, lo que equivale a completar el 34% del objetivo de la Fase 1 del proyecto.

A medida que avanzaba el proyecto, otras iniciativas a gran escala con objetivos complementarios también se unieron al proyecto como proyectos subsidiarios, incluidos BIOSCAN y el Proyecto Global Virome. El objetivo de BIOSCAN es obtener códigos de barras de ADN para cada especie eucariota de la Tierra, lo cual es crucial para la verificación de la confiabilidad de las muestras de EBP y la adquisición de muestras raras para secuenciar. La colaboración con el Proyecto Global Virome crea una vía interesante para identificar virus potencialmente patógenos asociados con sus especies hospedadoras y permite el desarrollo de estrategias de biovigilancia.

El alto grado de coordinación entre estos proyectos creará efectos sinérgicos en la investigación sobre biodiversidad y los resultados sociales.

Sin embargo, si bien el proyecto ha logrado avances significativos, también enfrenta grandes desafíos. Entre ellos, el mayor desafío es la dificultad para obtener muestras. Aunque aproximadamente el 50% de las muestras clasificadas taxonómicamente se pueden obtener a partir de muestras existentes en la Red Global de Biopersidad del Genoma, la obtención de muestras de muchos países puede requerir diferentes procedimientos de concesión de licencias, que pueden durar al menos varias semanas, y a veces varios años. Además, es necesario recolectar más muestras, lo que también plantea enormes desafíos en la identificación, conservación y transporte de muestras.

Al mismo tiempo, la carga de trabajo que supone secuenciar tantas especies a partir de la obtención de muestras también es enorme. Según el plan del proyecto, en la primera fase se deben producir casi 3.000 genomas cada año, es decir, se deben completar aproximadamente 10.000 secuenciaciones de genomas en 3 años. Esto también plantea grandes desafíos para la recolección de muestras, el transporte, la secuenciación y los datos posteriores. análisis.

Además, los fondos necesarios para completar el proyecto también son enormes. El método organizativo actual es permitir que más proyectos subsidiarios recauden fondos por sí solos y luego ayudar aún más a cada proyecto subsidiario a solicitar fondos. y obtener más financiación general para la ejecución del proyecto será un desafío importante.

Dado el precario estado de la biodiversidad de la Tierra, el Proyecto Biogenoma de la Tierra y sus proyectos afiliados deben alcanzar sus ambiciosos objetivos. En palabras de David Attenborough: "La extinción es para siempre, por lo que nuestra acción debe ser inmediata". (La extinción es para siempre, por lo que nuestra acción debe ser inmediata).

Cada especie eucariota es un número, el producto de millones. de años de evolución. Los secretos registrados en sus genomas podrían cambiar fundamentalmente nuestra comprensión de la evolución de la vida en la Tierra (su existencia y naturaleza) y podrían conducir a formas completamente nuevas de mitigar los efectos del cambio climático en la biodiversidad, mejorar la agricultura y desarrollar una bioeconomía global sostenible. , salvar especies y restaurar ecosistemas, y prevenir futuras pandemias. El lanzamiento del Proyecto Biogenoma de la Tierra es de gran importancia.