O Earth Biogenome Project, um consórcio global que visa sequenciar os genomas de toda a vida complexa na Terra (cerca de 1,8 milhão de espécies descritas) em dez anos, está aumentando.
As origens, objetivos e progresso do projeto são detalhados em dois artigos de vários autores publicados hoje. Uma vez concluído, mudará para sempre a maneira como a pesquisa biológica é feita.
Especificamente, os pesquisadores não estarão mais limitados a algumas “espécies modelo” e poderão explorar o banco de dados de sequências de DNA de qualquer organismo que apresente características interessantes. Essas novas informações nos ajudarão a entender como a vida complexa evoluiu, como ela funciona e como a biodiversidade pode ser protegida.
O projeto foi proposto pela primeira vez em 2016 e tive o privilégio de falar em seu lançamento em Londres em 2018. Atualmente, está em processo de passar da fase de inicialização para a produção em escala real.
O objetivo da fase um é sequenciar um genoma de cada família taxonômica na Terra, cerca de 9.400 deles. Até o final de 2022, um terço dessas espécies deve estar pronto. A fase dois verá o sequenciamento de um representante de todos os 180.000 gêneros, e a fase três marcará a conclusão de todas as espécies.
A importância das espécies estranhas
O grande objetivo do Projeto Biogenoma da Terra é sequenciar os genomas de todas as 1,8 milhão de espécies descritas de vida complexa na Terra. Isso inclui todas as plantas, animais, fungos e organismos unicelulares com núcleos verdadeiros (isto é, todos os “eucariotos”).
Embora organismos-modelo como camundongos, agriões, moscas-das-frutas e nematóides tenham sido tremendamente importantes em nossa compreensão das funções dos genes, é uma grande vantagem poder estudar outras espécies que podem funcionar de maneira um pouco diferente.
Muitos princípios biológicos importantes vieram do estudo de organismos obscuros. Por exemplo, os genes foram descobertos por Gregor Mendel em ervilhas, e as regras que os governam foram descobertas no bolor do pão vermelho.
O DNA foi descoberto primeiro no esperma de salmão, e nosso conhecimento de alguns sistemas que o mantêm seguro veio de pesquisas com tardígrados. Os cromossomos foram vistos pela primeira vez em larvas de farinha e cromossomos sexuais em um besouro (a ação e a evolução dos cromossomos sexuais também foram exploradas em peixes e ornitorrincos). E os telômeros, que cobrem as extremidades dos cromossomos, foram descobertos na escória de lagoas.
Respondendo a perguntas biológicas e protegendo a biodiversidade
Comparar espécies próximas e distantes fornece um tremendo poder para descobrir o que os genes fazem e como eles são regulados. Por exemplo, em outro artigo da PNAS, coincidentemente também publicado hoje, meus colegas da Universidade de Canberra e eu descobrimos que os lagartos-dragão australianos regulam o sexo pela vizinhança do cromossomo de um gene sexual, em vez da própria sequência de DNA.
Os cientistas também usam comparações de espécies para rastrear genes e sistemas reguladores de volta às suas origens evolutivas, o que pode revelar uma conservação surpreendente da função dos genes ao longo de quase um bilhão de anos. Por exemplo, os mesmos genes estão envolvidos no desenvolvimento da retina em humanos e nos fotorreceptores da mosca da fruta. E o gene BRCA1 que sofre mutação no câncer de mama é responsável pela reparação de quebras de DNA em plantas e animais.
O genoma dos animais também é muito mais conservado do que se supunha. Por exemplo, vários colegas e eu demonstramos recentemente que os cromossomos animais têm 684 milhões de anos.
Será emocionante também explorar a “matéria escura” do genoma e revelar como as sequências de DNA que não codificam proteínas ainda podem desempenhar um papel na função e evolução do genoma.
Outro objetivo importante do Projeto Biogenoma da Terra é a genômica da conservação. Esse campo usa o sequenciamento de DNA para identificar espécies ameaçadas, que incluem cerca de 28% dos organismos complexos do mundo ? ajudando-nos a monitorar sua saúde genética e aconselhar sobre o manejo.
Não é mais uma tarefa impossível
Até recentemente, sequenciar genomas grandes levava anos e muitos milhões de dólares. Mas houve tremendos avanços técnicos que agora tornam possível sequenciar e montar grandes genomas por alguns milhares de dólares. Todo o Projeto do Biogenoma da Terra custará menos em dólares de hoje do que o projeto do genoma humano, que valia cerca de US$ 3 bilhões no total.
No passado, os pesquisadores teriam que identificar quimicamente a ordem das quatro bases em milhões de minúsculos fragmentos de DNA, depois colar toda a sequência novamente. Hoje eles podem registrar diferentes bases com base em suas propriedades físicas, ou ligando cada uma das quatro bases a um corante diferente. Novos métodos de sequenciamento podem escanear longas moléculas de DNA que estão amarradas em tubos minúsculos ou espremidas através de minúsculos orifícios em uma membrana.
Por que sequenciar tudo?
Mas por que não economizar tempo e dinheiro sequenciando apenas as principais espécies representativas?
Bem, todo o objetivo do Projeto Biogenoma da Terra é explorar a variação entre as espécies para fazer comparações e também capturar inovações notáveis em outliers.
Há também o medo de perder. Por exemplo, se sequenciarmos apenas 69.999 das 70.000 espécies de nematóides, podemos perder aquela que poderia divulgar os segredos de como os nematóides podem causar doenças em animais e plantas.
Atualmente, existem 44 instituições afiliadas em 22 países trabalhando no Projeto Biogenoma da Terra. Há também 49 projetos afiliados, incluindo projetos enormes, como o California Conservation Genomics Project, o Bird 10.000 Genomes Project e o Darwin Tree of Life Project do Reino Unido, bem como muitos projetos em grupos específicos, como morcegos e borboletas.
Publicado em 22/01/2022 13h08
Artigo original:
Estudo original: