Hvorfor afrikanske forskere studerer afrikanske arters gener, og hvordan de gør det

DNA er planen for livet. Al den information, som en organisme har brug for for at overleve, formere sig, tilpasse sig miljøer eller overleve en sygdom, er i dens DNA.

Det er derfor, genomik - at studere DNA og gener - er så vigtigt. Det involverer sekventering af arternes dele eller hele genomet. Dette er en videnskabelig metode til at bestemme en organismes DNA ved at bryde disse komponenter i fragmenter og bestemme deres sammensætninger eller sekvenser. Fragmenterne justeres derefter og flettes for at rekonstruere den oprindelige sekvens.

Dette bevæbner forskere med kritisk information. De kan lære at behandle eller forebygge sygdomme, for eksempel, eller hvordan man avler afgrøder og dyr med bedre egenskaber. Disse egenskaber kan hjælpe arter med at tilpasse sig bedre til miljøet (mere afgørende end nogensinde i klimaændringernes æra) eller forbedre deres udbytte, hvilket gør dem mere rentable.

Men der er et stort hul i genomforskningen:Der vides næsten ikke noget om genomikken af ​​afrikanske arter. Dette på trods af kontinentets rige biologiske mangfoldighed. Den har planter og dyr, der ikke findes andre steder i verden.

Disse arter har forsynet mennesker over hele Afrika med mad, medicin og en livsstil i århundreder. For eksempel har mennesker i kontinentets tørre områder længe holdt hjemmehørende kvæg, får og geder. Dyrene er en kilde til føde og indtægt på steder, der ikke kan understøtte afgrødeproduktion.

Afrikanske arter er blevet overset af det globale genomiske samfund. Forskere har en tendens til at fokusere på deres egne regioner eller lande. Afrikas egen genomsekventering og bioinformatikkapacitet er begrænset, så kontinentets forskere har ikke været i stand til at udføre det nødvendige arbejde. Til dato er kun en brøkdel af arter, der er endemiske eller hjemmehørende på kontinentet, blevet korrekt sekventeret og tilstrækkeligt karakteriseret ved hjælp af andre videnskabelige metoder.

Det ønsker The African BioGenome Project (AfricaBP) at ændre på. Det er et pan-afrikansk projekt, der søger at sekvensere Afrikas endemiske og oprindelige planter og dyr. Det er anslået 105.000 arter. Vi er tre af de mere end 109 afrikanske forskere, der er involveret i projektet og har for nylig offentliggjort et positionspapir i Nature, der skitserer konsortiets vision for de næste 10 år.

Sekvenseringen af ​​det menneskelige genom, en amerikansk ledet indsats, viser, hvor mange direkte og indirekte fordele der er ved denne form for arbejde. Human Genome Project førte til fremskridt inden for genomik og præcisionsmedicin. Det ansporede til nye innovationer inden for udstyr, teknologier og infrastruktur, der genererede 265 milliarder USD årligt til den amerikanske økonomi i 2019.

AfricaBP har også til formål at tiltrække flere studerende og tidlige karriereforskere til genomik og relaterede områder - og at opmuntre dem til at blive på kontinentet, så de afrikanske lande drager fordel af deres færdigheder. Denne proces kunne opnås ved at arbejde med afrikanske institutioner for at tilvejebringe permanente stillinger inden for genomik og bioinformatik.

En afgørende investering

Genomsekventering er en kompleks proces. Arter skal udtages og indsamles fra bestemte steder; behandlet og kvalitetskontrolleret; sekventeret og derefter nøje studeret.

AfricaBP arbejder tæt sammen med sine videnskabelige samfund og partnere for at udvælge arter til sekventering. Vi vil sende adskillige opfordringer til forskere i hele Afrika om at nominere arter. Nogle er allerede blevet udvalgt:disse omfatter den ternede elefantspidsmus (Rhynchocyon cirnei ) i Central- og Sydøstafrika og det røde mangrovetræ (Rhizophora mangle ) i Vestafrika).

Forskere bliver bedt om at forklare artens videnskabelige, kulturelle og økonomiske betydning. Vi ønsker, at de arter, vi sekvenserer, skal være nyttige for et bestemt samfund eller lokalsamfund, måske ved at give mad eller medicin, eller være kulturelt betydningsfuld. De kan også være truet, hvilket gør deres dokumentation gennem sekventeringsindsats endnu mere presserende.

Nogle kan hæve øjenbrynene over projektets forventede omkostninger:omkring 1 milliard USD over de næste 10 år for at fuldføre den planlagte sekvensering, udvikle infrastruktur og uddanne flere videnskabsmænd. Det kan virke som en uberettiget udgift i betragtning af Afrikas presserende behov, såsom fødevaresikkerhed.

Men genomik kan hjælpe med at imødekomme nogle af disse behov. At levere nærende mad til en stadigt stigende menneskelig befolkning vil blive muliggjort af nye teknologier, der reducerer yngletiden og udvælger de egenskaber, der gør afgrøder hårdføre, tilpasningsdygtige og nærende. For eksempel screenede det internationale center for landbrugsforskning i de tørre områder i Rabat, Marokko 5.780 vilde afgrøder, som sukkerroer og ærter; den fandt, at mange af disse kan klare større ørkendannelse. Disse afgrøders gener kunne overføres til relaterede afgrøder for at hjælpe med at håndtere tørre forhold.

Denne form for videnskab har også vist sig at drive økonomisk vækst gennem beslægtede områder som biofarmaceutika, diagnostik, nyt medicinsk udstyr og ved at levere sundhedspleje på nye og innovative måder. Den humane genetik og genomiksektor i USA har vist sig at understøtte mere end 850.000 job og bidrog med 265 milliarder USD til den amerikanske økonomi.

Bevarelse af afrikansk talent

Afrikansk videnskab vil drage fordel af dette initiativ. Der er allerede 109 afrikanske forskere involveret i AfricaBP; de fleste af dem (87) er baseret på 22 institutioner på tværs af kontinentet, i lande, herunder Marokko, Nigeria, Cameroun, Kenya og Sydafrika.

Udvikling af bedre genomisk infrastruktur i afrikanske lande er en måde at holde forskere på kontinentet og udnytte deres færdigheder til deres egne lande og regioner. Det er også afgørende at få flere afrikanske videnskabsmænd involveret i at igangsætte hjemmedyrkede forskningsprojekter, der fokuserer på nationale prioriteter.

I det næste årti håber vi, at AfricaBP vil være en del af bestræbelserne på at prioritere genomisk sekventering – og hjælpe med at høste fordelene for kontinentet.

Forfatterne ønsker at anerkende de roller, der spilles af Fatu Badiane Markey, Bouabid Badaoui, Girish Beedessee, Katali Benda, Alan Buddie, Chukwuike Ebuzome, Samuel Eziuzor, Yasmina Fakim, Nidhal Ghanmi, Fatma Guerfali, Isidore Houzu, Justinsidore Houga, Katee, Slimane Khayi, Anmol Kiran, Josiah Kujah, Emmanuel Kwon-Ndung, Kim Labuschagne, Roksana Majewska, Ntanganedzeni Mapholi, Rose Marks, Charles Masembe, Sikhumbuzo Mbizeni, Acclaim Moila, Moila Mungloo-Dilmohamud, Sadiguribe, Julien N. , Taiwo Omotoriogun, Julian Osuji, Fouzia Radouani, Verena Ras, Ole Seehausen, Abdoallah Sharaf, Varsha Shetty, Yves Tchiechoua, Catherine Ziyomo og Yedomon Zoclanclounon i AfrikaBP.