Secuenciar el ADN de todas las especies de la Tierra, todo un reto para la biología
Un consorcio internacional de 24 científicos propone secuenciar el ADN de todas las especies eucariotas conocidas en la Tierra. Los beneficios de esta iniciativa, que pretende ser «el proyecto más ambicioso en la historia de la biología», prometen ser una transformación completa de la comprensión científica de la vida en la Tierra y un nuevo recurso vital para las innovaciones globales en medicina, agricultura, conservación, tecnología y genómica.
El objetivo central del Proyecto Earth BioGenome es comprender la evolución y organización de la vida en el planeta Tierra mediante la secuenciación y anotación funcional de los genomas de 1,5 millones de especies conocidas de eucariotas, un grupo masivo que incluye plantas, animales, hongos y otros organismos cuyas células tienen un núcleo que alberga su ADN cromosómico. Hasta la fecha, sólo se han secuenciado los genomas de menos del 0,2 por ciento de las especies eucarióticas.
El proyecto también busca revelar algunas de las aproximadamente de 10 a 15 millones de especies desconocidas de eucariotas, la mayoría de las cuales son organismos unicelulares, insectos y pequeños animales en los océanos. Los datos genómicos serán un recurso de libre acceso para el descubrimiento científico y los beneficios resultantes se compartirán con los países y las comunidades indígenas en donde se obtiene la biodiversidad. Los investigadores estiman que la iniciativa propuesta costará diez años y aproximadamente 4.700 millones de dólares.
En un documento publicado el pasado lunes en Proceedings of the National Academy of Sciences, 24 expertos interdisciplinarios, que conforman el grupo de trabajo del Proyecto Earth BioGenome, proporcionan una razón convincente de por qué el proyecto debería seguir adelante y delinean una hoja de ruta sobre cómo se puede lograr.
El autor principal del trabajo es Harris A. Lewin, un distinguido profesor de evolución y ecología en UC Davis que preside el grupo de trabajo, mientras Gene Robinson, director del Instituto Carl R. Woese para Biología Genómica en la Universidad de Illinois y W. John Kress, botánico investigador y conservador de la Institución Smithsonian, son copresidentes.
En el documento, los científicos señalan el precedente enormemente exitoso del Proyecto del Genoma Humano. Lanzado en 1990 y completado en 2003, Estados Unidos y las agencias de financiación de otros países invirtieron aproximadamente 3.000 millones de dólares para secuenciar el genoma humano completo.
La revolución genómica resultante ha tenido un enorme impacto no solo en la medicina humana, sino también en la medicina veterinaria, la biociencia agrícola, la biotecnología, la ciencia ambiental, la energía renovable, la medicina forense y la biotecnología industrial. Un informe de 2013 del Battelle Memorial Institute calculó que el beneficio financiero del Proyecto del Genoma Humano para la economía de Estados Unidos es de casi 1 billón de dólares.
La nueva bioeconomía
Lewin considera que el Proyecto Earth BioGenome brindará aún mayores oportunidades para generar beneficios científicos y sociales. «El EBP sentará las bases científicas para una nueva bioeconomía que tiene el potencial de aportar soluciones innovadoras a problemas de salud, medioambientales, económicos y sociales a personas en todo el mundo, especialmente en países subdesarrollados que poseen importantes activos de biodiversidad», dice este experto.
El proyecto surgió por primera vez en 2015 en una reunión organizada por Lewin, Robinson y Kress, seguida de otra reunión organizada como parte de la Iniciativa Smithsonian sobre Biodiversidad Genómica. Después de la finalización del Proyecto del Genoma Humano, muchos organismos de importancia biomédica, agrícola e industrial tuvieron secuenciados sus genomas. Los asistentes a la reunión de 2015 decidieron que se necesitaba un proyecto aún más ambicioso para avanzar en la biología, uno que secuenciara el ADN de toda vida compleja en la Tierra.
Los avances en la tecnología han hecho que el proyecto sea factible. El costo de la secuenciación del genoma completo ha disminuido a aproximadamente 1.000 dólares para un boceto de una secuencia de calidad del tamaño del genoma humano y aproximadamente 30.000 dólares para un ensamblaje de calidad de referencia de los cromosomas de un genoma eucariota promedio.
Con los avances en computación de alto rendimiento, almacenamiento de datos y bioinformática, ahora es posible el ensamblaje de alto rendimiento y la caracterización de genomas, aunque serán necesarias innovaciones en algoritmos para alinear, interpretar y visualizar cantidades masivas de datos. Se espera que el proyecto completo requiera aproximadamente un exabyte (1.000 millones de gigabytes) de capacidad de almacenamiento digital.
Mejores herramientas de conservación
El proyecto también aborda varias necesidades críticas. Una es la necesidad de mejores herramientas de conservación para especies y ecosistemas en peligro de extinción, particularmente aquellos afectados por el cambio climático. «El Proyecto Earth BioGenome nos dará una idea de la historia y la diversidad de la vida y nos ayudará a comprender mejor cómo conservarla», dice Robinson.
El grupo de trabajo también considera que el proyecto es esencial para desarrollar nuevos medicamentos para enfermedades infecciosas y hereditarias, así como para crear nuevos combustibles sintéticos biológicamente, biomateriales y fuentes de alimentos para la población humana que se calcula que será de 9.600 millones para 2050.
«Los científicos creen que hacia el final del siglo más de la mitad de todas las especies desaparecerán de la faz de la Tierra, y con consecuencias para la vida humana que son desconocidas, pero que son potencialmente catastróficas», dice Lewin. El Proyecto Earth BioGenome está desarrollando una serie de asociaciones y estrategias globales para ayudar a determinar su visión.
La estructura organizacional del proyecto consistirá en una« red global de comunidades, con cada comunidad contribuyendo al proyecto y siguiendo los protocolos y estándares. El proyecto se ha asociado con Global Genome Biodiversity Network, el recurso más importante del mundo de tejidos y ADN de especímenes de cupones. También está forjando alianzas con comunidades de científicos que trabajan en diferentes grupos de organismos, incluyendo el Proyecto de genomas de vertebrados, la Alianza global de genoma de invertebrados, el Proyecto de 10.000 genomas de plantas, el Proyecto de genomas de insectos 5000 y otros.
