ژنوم حیات روی زمین با سرعتی فراتر از درک ما در حال ناپدید شدن است. هر روز گونه‌های بیشتری منقرض می‌شوند، اکوسیستم‌ها فرو می‌پاشند و تغییرات اقلیمی شرایط را بیش‌ازپیش ناپایدار می‌کند.
اما علم در تلاش است تا با یک ایده جسورانه همگام شود: اگر بتوانیم DNA تمام اشکال حیات را بخوانیم – از گیاهان و حیوانات گرفته تا قارچ‌ها و دیگر موجودات – می‌توانیم در حفظ آن‌ها نقش بزرگی داشته باشیم.
این مأموریت عظیم در قالب پروژه‌ای جهانی به نام پروژه ژنوم زمین (Earth BioGenome Project – EBP) آغاز شده است؛ تلاشی برای شناسایی و ثبت DNA همه گونه‌های یوکاریوتی شناخته‌شده روی سیاره ما.
پروژه ژنوم زمین چیست؟
یوکاریوت‌ها موجوداتی هستند که سلول‌های پیچیده دارند؛ مانند انسان‌ها، درختان و قارچ‌ها.
طبق برآوردها، حدود ۱٫۶۷ میلیون گونه یوکاریوتی شناسایی‌شده در جهان وجود دارد و EBP قصد دارد ژنوم تک‌تک آن‌ها را نقشه‌برداری کند. این یعنی ساخت یک کتابخانه عظیم دیجیتال DNA؛ مرجعی برای خودِ زندگی.
اما این فقط یک کنجکاوی علمی نیست. دانستن ترکیب ژنتیکی گونه‌های مختلف می‌تواند در حوزه‌های مهمی مانند:
- پزشکی و تولید داروهای جدید
- امنیت غذایی و کشاورزی پایدار
- حفاظت از محیط زیست و گونه‌های در خطر انقراض
- پیشگیری از همه‌گیری‌های آینده
نقشی حیاتی ایفا کند.
آغاز مأموریت: سرعتی ۱۰ برابر بیشتر
پروژه EBP در سال ۲۰۲۰ کار خود را آغاز کرد. پیشرفت‌های فناوری و ابزارهای نوین مانند آزمایشگاه‌های قابل‌حمل (Pop-up Labs) باعث شده‌اند که این پروژه اکنون ۱۰ برابر سریع‌تر از ابتدای راه حرکت کند.
به گفته پروفسور هریس لووین از دانشگاه ایالتی آریزونا:
“با شتاب گرفتن بحران کاهش تنوع زیستی، ما نیز باید سرعت کار خود را افزایش دهیم. آرک دیجیتال ژنوم ما در حال تغییر مرزهای علم ژنومیک است؛ از تلاش‌های محدود و پرهزینه به یک مأموریت جهانی، مقیاس‌پذیر و فراگیر.”
این پروژه فقط به علم محدود نمی‌شود، بلکه در تلاش است ابزارهای لازم را در اختیار محققان محلی و بومی در مناطق پرتنوع اما کمتر دیده‌شده مانند آفریقا، آمریکای جنوبی و آسیای جنوب شرقی قرار دهد.
درخت دیجیتال حیات
تا پایان سال ۲۰۲۴، محققان موفق شدند:
- ۱٬۶۶۷ ژنوم کامل منتشر کنند
- ۱٬۷۹۸ ژنوم دیگر را آماده انتشار نمایند
در مجموع، تاکنون ۳٬۴۶۵ گونه یوکاریوتی توسط EBP توالی‌یابی و در پایگاه داده جهانی ثبت شده‌اند.
این اطلاعات کمک کرده است تا دانشمندان:
- درک بهتری از سازگاری حیوانات در محیط‌های سخت به‌دست آورند (مثلاً گوزن‌های شمالی اسوالبارد در قطب شمال)
- تغییرات کروموزومی پروانه‌ها و بیدها در طول زمان را تحلیل کنند
- پیشرفت در فناوری DNA محیطی (eDNA) را ممکن سازند؛ روشی که می‌تواند فقط با ردیابی ذرات DNA در خاک، آب یا هوا گونه‌ها را شناسایی کند.
به گفته پروفسور مارک بِلَکسر از مؤسسه ولکام سانگر بریتانیا:
“ما ریشه‌های لازم برای ساخت درخت دیجیتال حیات را کاشته‌ایم و نتایج اولیه ما در حال تغییر درک بشر از تکامل، کارکرد اکوسیستم‌ها و تنوع زیستی است.”
چالش بعدی: فاز دوم مأموریت
اکنون EBP وارد مرحله دوم از سه فاز خود شده است؛ مرحله‌ای بسیار جاه‌طلبانه‌تر که هدف آن توالی‌یابی ژنوم ۱۵۰٬۰۰۰ گونه در چهار سال آینده است؛ یعنی نیمی از تمام جنس‌های شناخته‌شده زمین.
این فاز بر گونه‌هایی متمرکز است که:
- برای اکوسیستم‌ها اهمیت حیاتی دارند
- نقش کلیدی در امنیت غذایی و پیشگیری از بیماری‌ها ایفا می‌کنند
- با نیازهای فرهنگی و اجتماعی جوامع انسانی گره خورده‌اند
برای تحقق این هدف، محققان باید:
- ۳۰۰٬۰۰۰ نمونه زیستی جمع‌آوری کنند
- ماهانه ۳٬۰۰۰ ژنوم را توالی‌یابی کنند
این سرعت بیش از ۱۰ برابر نرخ فعلی است، اما خبر خوب این است که هزینه توالی‌یابی ژنوم در چند سال اخیر تا ۸ برابر کاهش یافته است.
به گفته پروفسور بِلَکسر:
“این پروژه شبیه یک مأموریت فضایی است، اما درون زمین! ما در تلاشیم تا پیش از نابودی گونه‌ها، نقشه ژنتیکی حیات را برای نسل‌های آینده حفظ کنیم. فهم منشأ و تکامل حیات روی زمین همانند فهم منشأ و تکامل جهان برای بشر اهمیت دارد.”
آزمایشگاه‌های ژنومی قابل‌حمل (gBox)
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های پروژه، دستیابی به نمونه‌های باکیفیت از مناطق دورافتاده است. راه‌حل EBP، آزمایشگاه‌های gBox است؛ آزمایشگاه‌هایی کوچک و قابل‌حمل که درون کانتینرهای حمل‌ونقل نصب می‌شوند و تقریباً به هر نقطه جهان منتقل می‌شوند.
به گفته پروفسور جولیا وینا از پروژه ۱۰۰۰ ژنوم:
“شیلی یکی از هات‌اسپات‌های جهانی تنوع زیستی است و گونه‌های بومی بسیاری دارد، اما این گونه‌ها در خطرند. با استفاده از gBox، تیم‌های محلی می‌توانند داده‌ها را در همان محل جمع‌آوری و تحلیل کنند و بلافاصله آن را در اختیار برنامه‌های حفاظت و مدیریت پایدار قرار دهند.”
پیشرفت علم در کشورهای کم‌درآمد
دکتر اندرو کرافورد از دانشگاه لوس‌آندِس کلمبیا می‌گوید:
“پژوهشگران کشورهای کم‌درآمد با این واقعیت متناقض روبه‌رو هستند که بیشتر منابع مالی و زیرساخت‌های ژنومیک در مناطق شمالی وجود دارد، در حالی که بخش عمده تنوع زیستی در مناطق استوایی قرار دارد. gBox این امکان را فراهم می‌کند که هر کشوری توانایی تولید داده‌های ژنومی مستقل را داشته باشد.”
این فناوری می‌تواند:
- محققان نسل جدید را توانمند کند
- پیشرفت زیست‌فناوری را تسریع کند
- اقتصادهای محلی را توسعه دهد
- راه‌حل‌های نوآورانه‌ای برای چالش‌های علمی و زیست‌محیطی ارائه دهد.
هزینه پروژه و آینده ژنومیک
پروژه EBP تاکنون یک زیرساخت قدرتمند جهانی ایجاد کرده است. بودجه فاز دوم پروژه ۱.۱ میلیارد دلار برآورد شده است که از این میان:
- ۵۰۰ میلیون دلار برای ایجاد صندوق اثرگذاری بنیادی اختصاص یافته تا در کشورهای درحال‌توسعه صرف آموزش، پژوهش و زیرساخت شود.
اگر قرار باشد ژنوم کامل ۱٫۶۷ میلیون گونه یوکاریوتی طی ۱۰ سال توالی‌یابی شود، کل هزینه آن حدود ۴.۴۲ میلیارد دلار خواهد بود؛ که حتی کمتر از هزینه ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب یا توالی‌یابی اولین ژنوم انسان است.
به گفته دانشمندان، این هزینه در برابر دستاورد آن بسیار منطقی است: ساخت یک آرشیو دیجیتال کامل از تنوع ژنتیکی زمین برای نسل‌های آینده.
این مطالعه کامل در مجله Frontiers in Science منتشر شده است.
نتیجه‌گیری
پروژه ژنوم زمین تنها یک تلاش علمی نیست؛ بلکه یک سرمایه‌گذاری عظیم برای آینده بشریت است. اگر امروز ژنوم گونه‌ها را ذخیره نکنیم، بخشی از تاریخ زمین و فرصت‌های بی‌پایان برای درمان بیماری‌ها، مقابله با تغییرات اقلیمی و کشف اسرار تکامل برای همیشه از دست خواهد رفت.
