211service.com
Bakterijų vystymosi stebėjimas laboratorijoje
Naudodami greitas naujas DNR sekos nustatymo technologijas, Kalifornijos universiteto San Diego mokslininkai stebėjo evoliucinius pokyčius E. coli auginami stresinėmis sąlygomis. Jie sugebėjo nustatyti, kurie genai mutavo, kada ir koks buvo poveikis bakterijų augimui. Tyrėjai teigia, kad šis metodas, vadinamas eksperimentine evoliucija, padės tiems, kurie bando išmokti genetiškai modifikuoti bakterijas, kad jos išskirtų didelę etanolio ir kitų naudingų cheminių medžiagų koncentraciją (žr. „Bakterijų gamyklos“).
Tokios bakterijos kaip E. coli vystosi gana greitai: jie greitai ir nerūpestingai dalijasi, perduodami klaidų kupinas savo genetinės informacijos kopijas kitai kartai. Naudodamas naują mikrogardelių technologiją, bioinžinerijos profesorius Bernhardas Palssonas ir jo kolegos labai išsamiai ištyrė šią sparčią raidą per labai trumpą laiką.
Pažanga gali būti ypač naudinga sintetiniams biologams, kurie pertvarko bakterijas, kad suteiktų joms naujų funkcijų. Šis metodas suteiks mums naujų įžvalgų apie [organizmo] adaptyvų atsaką į sintetines dalis, pvz., naujus genus ar genų tinklus, sakoma. Jamesas Collinsas , Bostono universiteto biomedicinos inžinerijos profesorius. Tyrėjai deda tokias naujas dalis, kad geriau kontroliuotų tam tikro žmonėms naudingo junginio mikrobų sintezę. (Pavyzdžiui, mokslininkai sukūrė mieles, gaminančias vaistą nuo maliarijos; žr. Pigesni vaistai nuo maliarijos.)
Viename eksperimentų rinkinyje Palssonas ir jo bendradarbiai pateikė E. coli tik su gliceroliu, kurio mikrobai nelabai gerai metabolizuoja, mitybai. Iš pradžių ląstelės augo lėtai, bet po 20 dienų jos augo 150 procentų greičiau, o po 44 dienų jos klestėjo. Tie, kurie buvo labiau tinkami aplinkai, perėmė kultūrą, sako Christopheris Herringas, kuris dirbo Palssono laboratorijoje kaip postdoc. Per trumpą laiką įvyko didelių pokyčių, susijusių su ląstelių augimu.
Eksperimentinė evoliucija gali būti galinga priemonė tyrėjams, dirbantiems medžiagų apykaitos inžinerijos srityje, sako Herring. Genetiniai metabolizmo tinklai yra sudėtingi ir apima elementus, kuriuos mokslininkams būtų sunku numatyti. Silkė sako, kad eksperimentinė evoliucija gali parodyti ryšius tarp skirtingų fiziologinių sistemų, apie kurias anksčiau nežinojome. Dabar Herring yra mokslininkė Kembridže, MA Mascoma , kuri tikisi sukurti mikroorganizmus, kurie efektyviai paverčia biomasę etanoliu (žr. „Gyvenimo pertvarkymas, kad būtų pagamintas etanolis“).
Collinsas sako, kad medžiagų apykaitos inžinerija dažnai atliekama neracionaliai. Kai mokslininkai įveda naujas bakterijų ar mielių dalis, jie nežino, ar buvo įvestos kitos mutacijos, jau nekalbant apie tai, kaip gali būti įtraukti kiti būdai. Lyginamoji genomo sekos nustatymas galėtų suteikti tokios informacijos, leidžiančios mokslininkams geriau numatyti genetiškai modifikuotų pokyčių poveikį ir greitai nustatyti, kurie pokyčiai lemia palankias savybes.
Gregory Stephanopoulos MIT chemijos inžinierius ir medžiagų apykaitos inžinerijos srities lyderis skeptiškiau vertina San Diego metodo poveikį. Genomų sekos nustatymas ir jų analizė, siekiant rasti atitinkamas mutacijas, nėra problema, sako jis. Palssono ir Herringo augimo eksperimente tai buvo akivaizdu E. coli kurios gerai išaugo, buvo verta iš naujo nustatyti atitinkamas mutacijas, sako jis. Tačiau dirbant su sudėtinga problema, tokia kaip mikrobų etanolio gamybos efektyvumo gerinimas, jis sako, kad kai kuriais atvejais galite nustatyti pranašesnes padermes, tačiau apskritai tai nėra paprasta.
Vis dėlto Stephanopoulos ir kiti teigia, kad lyginamoji genomo sekos nustatymas dabar gali padėti mokslininkams mikrobų savybių pokyčius (pvz., gebėjimą klestėti naudojant glicerolį) priskirti genotipo pokyčiams. Tai darant technologija galėtų padėti mikrobiologams ir farmacijos įmonėms ištirti, kaip atsiranda antibiotikams atsparių bakterijų padermės, kurios yra pagrindinė sveikatos problema, ir kokios mutacijos yra atsakingos.