LEarth BioGenome Project (EBP) és una iniciativa que té com a objectiu seqüenciar, catalogar i caracteritzar el genoma de tota la biodiversitat eucariota de la Terra. El projecte va començar oficialment l'1 de novembre de 2018 i tindrà lloc durant un període de deu anys. Quan aquest finalitzi al 2028, haurà generat una base de dades d'ADN pública amb informació biològica per tal de proporcionar una plataforma per a la investigació científica i donar suport a iniciatives de conservació i de medi ambient.
Els resultats de l'EBP informaran sobre una àmplia gama de problemes als quals s'enfronta la humanitat: l'impacte del canvi climàtic en la biodiversitat, la preservació i millora dels ecosistemes i la conservació d'espècies i ecosistemes en perill d'extinció.
Antecedents Malgrat els avenços, la biodiversitat mundial es troba majoritàriment sense caracteritzar i cada dia es veu més amenaçada pel canvi climàtic, la destrucció dels hàbitats i l'activitat humana. Una prova d'aquest greu declivi és l'informe que va presentar el Living Planet Index al 2016, el qual informava d'un descens del 58% de la població de vertebrats a la Terra durant el període entre els anys 1970 i 2012. D'altra banda, un altre indicador que reflexa la severitat de la situació van ser les conclusions a les quals va arribar la Unió Internacional per la Conservació de la Natura (IUCN), que al 2016 va estimar que entre 23.000 de les 80.000 espècies analitzades estaven properes a l'extinció. Es preveu que al voltant del 2050 més del 50% de les espècies que existeixen actualment s'hagin extingit. Aquestes grans pèrdues de biodiversitat tindran un imapcte molt important i afectaran de manera cabdal els ecosistemes que sustenten la vida a la Terra. El col·lapse dels ecosistemes a escala global és una possibilitat real, en conseqüència, la conservació de la biodiversitat a nivell d'ecosistemes marins, terrestres i d'aigua dolça, d'entre altres, és una prioritat per a la supervivència i prosperitat de la humanitat.
L'Arbre de la Vida conté entre 10 i 15 milions d'espècies eucariotes, de les quals només es coneixen al voltant de 1,5 milions. A l'octubre 2017 només hi havia 2.534 espècies eucariotes seqüenciades a la base de dades del Centre Nacional per la Informació Biotecnològica (NCBI), representant només un 0,2% dels eucariotes coneguts. Per tant, hi ha milions de genomes pendents de seqüenciació que tenen un gran potencial i podrien ser la solució per la preservació dels ecosistemes dels quals depenem i proporcionar el suport necessari per a una població mundial en expansió.
L'EBP està inspirat en el Projecte Genoma Humà i va sorgir durant una reunió al novembre del 2015 a la Smithsonian Institution entre diversos representants d'universitats, institucions de recerca i grans agències de finançament internacionals. A aquesta conferència es van acordar les estratègies, las raons fonamentals i la viabilitat de seqüenciar tots els organismes vius de la Terra. La visió de consens que va sorgir de la reunió va ser que era el moment adequat per iniciar aquesta ambiciós objectiu. Finalment, al febrer del 2017, a una conferència sobre genòmica i biodiversitat organitzada per la Smithsonian Institution i el BGI a Washington D.C., es va elaborar un pla de 10 anys de durada i una complexa estructura organitzativa formada per diversos projectes paral·lels i la col·laboració de múltiples institucions.
La seqüenciació de tota la vida eucariota no ha estat possible fins ara. Els grans avenços en la tecnologia de seqüenciació de genomes, informàtica, automatització i intel·ligència artificial permeten una nova aproximació per a la conservació de la biodiversitat. Per primera vegada a la història, és possible seqüenciar eficientment els genomes de totes les espècies conegudes i utilitzar la genòmica per ajudar a descobrir les 80-90% espècies encara desconegudes.
Objectius L'EBP està plantejat per complir 3 objectius principals, cadascun dels quals està desglossat en una sèrie de metes científiques i projeccions de beneficis econòmics, socials i ambientals per a la societat i el benestar humà.
Revisar i aportar una nova visió de la comprensió de la biologia, els ecosistemes i l'evolució 1. Comprendre millor les relacions evolutives entre tots els organismes coneguts.2. Aclarir el moment, l'origen, la distribució i la densitat de les espècies de la Terra.3. Generar nou coneixement de les funcions i composició dels ecosistemes.4. Descobrir les lleis fonamentals que descriuen i impulsen els processos evolutius.5. Aclarir l'evolució del genoma a escala cromosòmica.6. Descobrir noves espècies. L'EBP contribuirà significativament a una millor comprensió de com la biodiversitat biològica està relacionada i el temps relatiu i absolut dels events de diversificació. La seqüenciació de genomes complets permet la selecció del conjunt de gens més informatiu per realitzar una inferències filogenètiques precises.
La seqüenciació i anotació de genomes d'eucariotes ampliaran molt el nostre coneixement i comprensió dels efectes de la classificació incompleta de llinatges i de la transferència horitzontal de gens en anàlisis filogenòmiques.
Permetre la conservació, protecció i regeneració de la biodiversitat 1. Determinar el paper del canvi climàtic en la biodiversitat.2. Aclarir com les activitats humanes i les espècies invasores afecten a la biodiversitat.3. Desenvolupar plans de conservació per espècies en perill d'extinció basats en l'evidència.4. Crear recursos genòmics per restaurar ecosistemes malmesos o exhaurits. Hi ha una necessitat clara i urgent per comprendre l'impacte dels factors naturals i humans sobre la biodiversitat. El canvi climàtic i la destrucció de l'hàbitat tenen impactes enormes tant en ecosistemes marins com terrestres. El mostreig de la diversitat genòmica revelarà la freqüència i distribució de polimorfismes genètics i permetrà elaborar una bases de dades per al disseny de programes de conservació. És el cas d'espècies en perill d'extinció amb poblacions molt reduïdes que formen parts de programes de cria. Aquests es podran basar en dades genòmiques i es podrien evitar endogàmies, eliminar els al·lels letals recessius i augmentar la resistència a malalties. Per tant, l'EBP té el potencial d'estimular el desenvolupament d'una nova gestió del programes conservació basada en la diversitat genòmica d'espècies.
L'EBP també treballarà per establir bioobservatoris que utilitzin la genòmica per obtenir una comprensió bàsica de com canvi climàtic afecta la biodiversitat mundial. Aquests observatoris són especialment crítics a zones amb alta densitat d'espècies en perill d'extinció. Una xarxa de bioobservatoris podria proporcionar informació en temps real sobre el nombre d'espècies, distribució i fluxos. Actualment ja exiteixen bioobservatoris, un exemple seria la National Ecological Observatory Network creada per la National Science Foundation dels EUA.
Maximitzar la rendibilitat per a la societat i el benestar humà 1. Descobrir nous recursos medicinals per a la salut humana.2. Millorar el control de pandèmies.3. Identificar nova variació genètica per millorar l'agricultura.4. Descobrir nous biomaterials i fonts d'energia.5. Millorar la qualitat ambiental. Els ecosistemes i la biodiversitat sempre han estat una font de beneficis per la societat. Els humans emprem tota una gamma de productes i materials de la natura. A més, també hem aprés a utilitzar els processos biològics o a imitar-los i implementar-los pel nostre benefici.
L'explosió de la població i la ràpida propagació de malalties i plagues agrícoles com a conseqüència de la interconnectivitat mundial són exemples convincents de la necessitat de nous recursos que contribueixin a alimentar, protegir i millorar els ecosistemes de la Terra. Existeix una demanda urgent de noves fonts de proteïnes alimentàries de baix cost que es puguin produir a gran escala, nous medicaments per tractar malalties cròniques, noves estratègies per controlar els brots de malalties zoonòtiques i nous recursos per al manteniment i la millora de la qualitat del sòl, de l'aire i de l'aigua.
L'EBP té el potencial de descobrir nous recursos que la humanitat pot utilitzar per tal de millorar el benestar de la societat en tot el seu conjunt. La finestra d'oportunitats és extremadament àmplia ja que només un 0,2% dels genomes eucariotes han estat seqüenciats
Estructura del projecte L'èxit de la seqüenciació sistemàtica de tota la vida a la Terra només tindrà lloc si es duu a terme un esforç organitzat i sostingut. Existeixen diferents iniciatives que es dediquen a la seqüenciació dins seu àmbit geogràfic. Tanmateix, aquestes no estan coordinades i la majoria no seqüencien el genoma sencer. Una xarxa global de comunitats com la que proposa l'EBP és una estratègia realista per assolir el gran repte de seqüenciar totes les formes de vida eucariotes del planeta.
Iniciatives que tenen en curs projectes de seqüenciació a gran escala: IniciativaObjectiuGenome 10K (G10K)Seqüenciar tots els genomes de vertebrats.Global Invertebrate genomics Alliance (GIGA)Seqüenciar 7.000 espècies d'invertebrats marins.Global Ants Genomics Alliance (GAGA)Seqüenciar 300 gèneres de formigues.i5KSeqüenciar 5.000 espècies d'artròpodes.1000 Fungal Genomes ProjectSeqüenciar el genoma de 1.000 espècies de fongs.10KP Genome Sequencing ProjectSeqüenciar el genoma de 10.000 espècies de plantes.The Bird 10,000 Genomes (B10K) ProjectSeqüenciar el genoma de 10.000 espècies d'ocell.Darwin Tree of LifeSeqüenciar 60.000 genomes de totes les espècies eucariotes d'Irlanda i el Regne Unit.Oz Mammals Genomics Framework Data Initiative (OMG)Seqüenciació de tots els mamífers d'Austràlia.LOEWE Centre for Translational Biodiversity GenomicsGenòmica comparativa, productes naturals genòmics, biomonitoratització genòmica i genòmica funcional del medi ambient.Catalan Initiative for the Earth BioGenome ProjectSeqüenciació d'espècies endèmiques de l'àmbit dels Països Catalans. El full de ruta de l'EBP proposa la seqüenciació i anotació d'aproximadament 1,5 milions d'espècies eucariotes conegudes en tres fases al llarg d'un període de 10 d'anys mitjançant un enfocament filogenòmic. Durant els tres anys de la fase I, un dels objectius més importants és crear assemblatges de referència anotats a escala de cromosomes per almenys una espècies representativa de cadascuna de les famílies taxonòmiques d'eucariotes (al voltant de 9.000). A les fases II i III es preveu el scaffolding dels assemblatges produïts a la fase I mitjançant mètodes in silico i finalment, la reconstrucció de genomes ancestrals i el rescat d'espècies de l'extinció.
Diversos centres de seqüenciació donen suport al projecte, el socis actuals són: l'Australian Museum, Baylor College of Medicine, Beijing Genomics Institute de Shenzhen (BGI), BioPlatforms Australia, British Columbia Cancer Research Centre, Universitat Dalhousie, Earlham Insitute (Regne Unit), Sao Paulo Research Foundation (FAPESP), Universitat George Washington, King Abdulazziz University, Korea Polar Research Institut, Institut Max-Planck de Biologia Cel·lular Molecular i Genètica (Alemanya), Museu d’Història Natural de Dinamarca, Grup Novim, Royal Botanic Gardens at Kew, SpaceTime Ventures, Universitat Pompeu Fabra, Universitat de Xile, Universitat de Califòrnia (Davis), Universitat de Califòrnia (Santa Cruz), Universitat de Florida, Universitat d'Illinois a Urbana-Champaign, Universitat d'Oslo, Universitat de Sydney i el Wellcome Sanger Institute.