地球生物ゲノム計画が生命のデジタルライブラリーを構築する方法

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  • 生物多様性の喪失は加速しており、世界中の食料安全保障、人の健康、経済の安定に重大な影響を及ぼす可能性があります。

  • 知られているすべての動物、植物、菌類、原生生物のうち、DNAが解読されているのは約1%に過ぎず、種がどのように適応するかについての知識のギャップが生じています。

  • 地球生物ゲノム計画は、この知識のギャップに対処し、保全、農業、医療、バイオテクノロジーの進展を可能にすることを目指しています。

生物多様性の喪失は加速しており、人類の歴史において前例のないペースで進んでいます。何千もの種が絶滅に向けて追いやられており、食料安全保障、人の健康、経済の安定を支える生態系が脅かされています。

緊急性が高まっているにもかかわらず、科学者が解読したDNAは約1%に過ぎません。真核生物と総称される、知られている動物、植物、菌類、原生生物のDNAです。この知識のギャップにより、種がどのように適応するか、生態系がどのように機能するか、遺伝的多様性が変化への耐性をどのように支えるかについての理解が制限されています。

地球生物ゲノム計画(EBP)は、今後10年間でこのギャップを埋めることを目指す生物学の「ムーンショット」であり、地球上に名前が付けられているすべての真核生物種について高品質の「参照」ゲノムを作成することを目的としています。その数は、今年初めに約このギャップを埋めるために、今後10年間で、地球上の名前が付けられているすべての真核生物種の高品質な「参照」ゲノムを作成します。その数は167万種と推定されています。

2025年の『Frontiers in Science』の記事で示したとおり、この包括的な生命のデジタルライブラリーは、保全、農業、医療、バイオテクノロジーの進展を可能にします。

地球生物ゲノム計画は、地球上に名前が付けられているすべての真核生物のゲノム解読を目指しています。Image: Frontiers in Science

基盤の構築

2018年の立ち上げ期および第I期において、地球生物ゲノム計画は、オープンで公平なアクセスを確保するため、標準を策定し、倫理的枠組みを整備し、データ共有の仕組みを調整しました。

本計画は、88か国の2,200人以上の科学者からなるグローバルな協働へと成長しました。このネットワークには、国家的な解読プロジェクト、地域のコンソーシアム、特定の種のグループに焦点を当てたプロジェクトが含まれます。かつては小規模で孤立していた解読プロジェクトの取り組みが、今やグローバルで拡張性があり、包摂的な事業になりつつあります。

現在、EBPは500を超える真核生物の科をカバーする、4,300以上の高品質なゲノムを蓄積しています。初期の成果の例としては、チョウとガにおける染色体の進化に関する知見や、北極圏のトナカイが極限環境に適応している様子などがあります。

この取り組みは、生物多様性科学のツールの改善にも役立っており、その一例が環境DNA(eDNA)法です。これは、生物が残す遺伝的痕跡から種を検出する手法です。

第II期における大規模な解読

世界の生物多様性の喪失が加速し続ける中、私たちはより速く行動する必要に迫られています。地球生物ゲノム計画は現在、、2030年までの第II期に入ろうとしています。

目標は、30万点の試料を採取し、4年以内に15万種を解読することです。そのためには、月に3,000の参照品質のゲノムを作成する必要があり、これは現在のペースの10倍以上です。

この課題に対応するため、本計画は3つの柱に導かれています。

  • 適応的なサンプリング:種を優先すること(生態系の健全性、食料安全保障、病害制御、保全、先住民および地域社会にとって重要)

  • 最高水準のゲノム品質:可能な限り多くのゲノムが厳格な参照基準を満たすようにすること

  • 公平なグローバル・パートナーシップ:世界の生物多様性の多くは南半球にあり、解読、注釈、分析の相当部分は、これらの地域のパートナーが主導します

本計画の中核にはイノベーションがあります。提案の一つは、「コンテナに入ったゲノム研究所」(gBox)の導入です。これは、輸送用コンテナに収められた、持ち運び可能で自己完結型の解読施設です。gBoxにより、現地および先住民の科学者は、状況に即した高品質なゲノムデータを作成できるようになり、試料の国外搬出が不要になるとともに、持続可能な現地能力の構築にもつながります。

「コンテナに入ったゲノム研究所」により、現地および先住民の科学者は、状況に即した高品質なゲノムデータを作成できるようになります。Image: Frontiers in Science

地球生物ゲノム計画が直面する障害

地球生物ゲノム計画の第II期の規模は、極めて大きな障壁となります。30万種の収集と処理は、広範な国際協力と倫理的・法的基準の遵守に依存する、物流上の課題です。

解読技術は、そのペースに追いつくため、さらに迅速かつ低コストで、より自動化される必要があります。注釈(DNA配列に生物学的な意味を割り当てること)は特に時間がかかり、新たな計算手法が必要になります。

この大規模な取り組みに必要な膨大な計算能力は、多大なエネルギーコストを伴います。環境負荷を低減するため、EBPはワークフローの標準化、クラウド・プラットフォームの採用、分析における「一度計算し、何度も再利用する」原則の推進を計画しています。

公平性の確保も、もう一つの大きな課題です。地球生物ゲノム計画は、名古屋議定書および昆明・モントリオール生物多様性枠組で定められた、公正なアクセスと利益配分の原則に取り組んでいます。地球の生物多様性の大部分を守ってきた先住民族と地域社会は、優先事項の策定やデータ管理において積極的なパートナーです。

第II期以降の規模での解読は法外に高価に思えるかもしれませんが、技術の進歩によりコストは大幅に低下しています。第I期に作成された最初のゲノムは、平均して1件あたり約2万8,000ドルかかりました。第II期では、1ゲノムあたりの目標は約6,100ドルです。

地球生物ゲノム計画の総推定費用は、10年間で44億2,000万ドルです。これには、南半球における研修、インフラ整備、応用研究に充てられる、提案されている5億ドルの基盤影響基金が含まれます。

比較のために述べると、ヒトゲノム計画は現在のドル換算で60億ドルかかり、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は110億~120億ドル以上を必要としました。したがって、長期的な恩恵をもたらす地球規模のイニシアチブとして、EBPは極めて価値の高い投資対象です。

地球のための「ゲノム方舟」というデジタルの構築

成功すれば、地球生物ゲノム計画は前例のないゲノムライブラリーを生成します。初期の成果はすでに、進化、生態系の機能、生物多様性に関する知識を塗り替えつつあり、保全戦略、農業イノベーション、バイオテクノロジーの発見の基盤を築いています。

これらの進展により、社会が新興感染症に対応し、気候変動に適応する能力が強化されます。重要なのは、本計画の包摂的な体制が、これらの恩恵が公平に共有されるよう設計されていることです。

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セクターや地域を超えた協力を可能にすることで、センターは、共有された理解を実践的な気候と自然の解決策へと転換する取り組みにおいて、パートナーを支援しています。

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生態学的・文化的に重要な種を優先し、地域の能力に投資することで、地球生物ゲノム計画は、生物多様性の知識に根ざした真にグローバルなバイオエコノミーの構築を目指しています。

本計画を通じて生成されるゲノム情報は、地域の解決策に力を与え、世界的なレジリエンスを強化し、より持続可能な発展への道を開くことができます。今後数十年にわたり、EBPは「ゲノム方舟」として機能し、地球の生物学的基盤が理解され、保存され、すべての人が利用できるようにすることに貢献します。

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