Un énorme projet est maintenant en cours pour séquencer le génome de chaque espèce complexe sur Terre

Électrophorèse pour séparer l'ADN. (Robert Essel NYC/Getty Images)

La Projet de biogénome terrestre , un consortium mondial qui vise à séquencer les génomes de toute la vie complexe sur terre (quelque 1,8 million d'espèces décrites) en dix ans, monte en puissance.

Les projets Origines, objectifs et progrès sont détaillés dans deux articles multi-auteurs publié aujourd'hui . Une fois terminé, il changera à jamais la façon dont la recherche biologique est effectuée.

Plus précisément, les chercheurs ne seront plus limités à quelques « espèces modèles » et pourront exploiter la base de données de séquences d'ADN de tout organisme présentant des caractéristiques intéressantes. Ces nouvelles informations nous aideront à comprendre comment la vie complexe a évolué, comment elle fonctionne et comment la biodiversité peut être protégée.



Le projet a d'abord été proposé en 2016, et j'ai eu le privilège de prendre la parole à son lancement à Londres en 2018. Il est actuellement en train de passer de sa phase de démarrage à une production à grande échelle.

L'objectif de la première phase est de séquencer un génome de chaque famille taxonomique sur terre, soit quelque 9 400 d'entre elles. D'ici fin 2022, un tiers de ces espèces devrait être fait. La phase deux verra le séquençage d'un représentant des 180 000 genres, et la phase trois marquera l'achèvement de toutes les espèces.

L'importance des espèces étranges

Le grand objectif du projet Earth Biogenome est de séquencer les génomes des 1,8 million d'espèces décrites de la vie complexe sur Terre. Cela inclut toutes les plantes, les animaux, les champignons et les organismes unicellulaires avec de vrais noyaux (c'est-à-dire tous les «eucaryotes»).

Alors que les organismes modèles comme les souris, le cresson de roche, les mouches des fruits et les nématodes ont été extrêmement importants dans notre compréhension des fonctions des gènes, c'est un énorme avantage de pouvoir étudier d'autres espèces qui peuvent fonctionner un peu différemment.

De nombreux principes biologiques importants sont issus de l'étude d'organismes obscurs. Par exemple, les gènes ont été découverts par Gregor Mendel dans les pois, et les règles qui les régissent ont été découvertes dans la moisissure du pain rouge.

L'ADN a été découvert pour la première fois dans le sperme de saumon, et notre connaissance de certains systèmes qui le maintiennent en sécurité provient de la recherche sur les tardigrades. Les chromosomes ont été observés pour la première fois chez les vers de farine et les chromosomes sexuels chez un coléoptère (l'action et l'évolution des chromosomes sexuels ont également été explorées chez les poissons et les ornithorynques). Et les télomères, qui coiffent les extrémités des chromosomes, ont été découverts dans l'écume des étangs.

Répondre aux questions biologiques et protéger la biodiversité

La comparaison d'espèces proches et éloignées offre un pouvoir énorme pour découvrir ce que font les gènes et comment ils sont régulés. Par exemple, dans un autre PNAS papier, par coïncidence aussi publié aujourd'hui , mes collègues de l'Université de Canberra et moi avons découvert que les lézards dragons australiens régulaient le sexe par le voisinage chromosomique d'un gène sexuel, plutôt que par la séquence d'ADN elle-même.

Les scientifiques utilisent également des comparaisons d'espèces pour retracer les gènes et les systèmes de régulation jusqu'à leurs origines évolutives, ce qui peut révéler une conservation étonnante de la fonction des gènes sur près d'un milliard d'années. Par exemple, le mêmes gènes sont impliqués dans le développement rétinien chez l'homme et dans les photorécepteurs des drosophiles. Et le gène BRCA1 qui est muté dans le sein cancer est responsable de la réparation des cassures de l'ADN chez les plantes et les animaux.

Le génome des animaux est également beaucoup plus conservé qu'on ne le pensait. Par exemple, plusieurs collègues et moi avons récemment démontré que les chromosomes animaux ont 684 millions d'années.

Ce sera passionnant, aussi, d'explorer le ' matière noire ' du génome, et révèlent comment les séquences d'ADN qui ne codent pas pour les protéines peuvent encore jouer un rôle dans la fonction et l'évolution du génome.

Un autre objectif important du projet Earth Biogenome est la génomique de la conservation. Ce domaine utilise le séquençage de l'ADN pour identifier les espèces menacées, qui comprennent environ 28 % des organismes complexes du monde, ce qui nous aide à surveiller leur santé génétique et à donner des conseils sur leur gestion.

Ce n'est plus une tâche impossible

Jusqu'à récemment, le séquençage de grands génomes prenait des années et plusieurs millions de dollars. Mais il y a eu d'énormes progrès techniques qui permettent maintenant de séquencer et d'assembler de grands génomes pour quelques milliers de dollars. L'ensemble du projet Earth Biogenome coûtera moins cher en dollars d'aujourd'hui que le projet du génome humain, qui valait environ 3 milliards de dollars au total.

Dans le passé, les chercheurs devaient identifier chimiquement l'ordre des quatre bases sur des millions de minuscules fragments d'ADN, puis recoller la séquence entière. Aujourd'hui, ils peuvent enregistrer différentes bases en fonction de leurs propriétés physiques ou en liant chacune des quatre bases à un colorant différent. Nouveau méthodes de séquençage peut scanner de longues molécules d'ADN qui sont attachées dans de minuscules tubes ou pressées à travers de minuscules trous dans une membrane.

Pourquoi tout séquencer ?

Mais pourquoi ne pas gagner du temps et de l'argent en séquençant uniquement les principales espèces représentatives ?

Eh bien, tout l'intérêt du projet Earth Biogenome est d'exploiter la variation entre les espèces pour faire des comparaisons, et aussi pour capturer des innovations remarquables dans les valeurs aberrantes.

Il y a aussi la peur de passer à côté. Par exemple, si nous séquençons seulement 69 999 des 70 000 espèces de nématodes, nous risquons de manquer celle qui pourrait divulguer les secrets de la façon dont les nématodes peuvent provoquer des maladies chez les animaux et les plantes.

Actuellement, 44 institutions affiliées dans 22 pays travaillent sur le projet Earth Biogenome. Il existe également 49 projets affiliés, dont d'énormes projets tels que le Projet de génomique de la conservation en Californie , la Projet Bird 10 000 Génomes et du Royaume-Uni Arbre de vie de Darwin Project, ainsi que de nombreux projets sur des groupes particuliers tels que les chauves-souris et les papillons.

Jenny Graves , professeur émérite de génétique et membre du vice-chancelier, Université LaTrobe .

Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original .

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