211service.com
Vandenyno nenumatyta genomo dovana
Remiantis šiandien paskelbtu didžiuliu genetiniu tyrimu, vandenyne yra stulbinančiai ir stebėtinai įvairus mikroorganizmų žvėrys. Išvados gautos iš genomikos pradininko Craigo Venterio ekspedicijos, kurios tikslas buvo apiplaukti pasaulį jachta, renkant ir analizuojant jūrų organizmus. Netikėtas įvairovės lygis rodo, kad nepaisant beveik 200 organizmų, kurie iki šiol buvo sekvenuoti, mokslininkai ką tik pradėjo braižyti žemės genetinio repertuaro paviršių.
Jūros seka : Genomikos pradininkas Craigas Venteris savo jachta apskriejo pasaulį, rinkdamas vandenyno mėginius genomo analizei.
Mes nelabai supratome apie savo planetą ir savo aplinką, sakė Venteris Technologijų apžvalga iš jo valties, Burtininkas II , šiuo metu Kortezo jūroje, Meksikoje. Mums trūko net 99 procentų gyvybės formų ir biologijos. Jis sako, kad projekto sukurtos genetinės sekos turės platų poveikį – nuo pagalbos mokslininkams supratimo apie pasaulinius anglies ciklus iki galimos gyvybės Marse nustatymo.
Mikroorganizmai sudaro didžiąją dalį gyvybės Žemėje, vaidina svarbų vaidmenį anglies cikle ir kituose pasauliniuose energijos ciklus. Tačiau kadangi tik apie 1 procentą organizmų galima auginti laboratorijoje, sunku nustatyti ir suprasti šiuos mikroskopinius padarus. Dabar per pastaruosius kelerius metus sukurti vis tobulesni genų sekos nustatymo metodai mikrobiologams siūlo naują įrankį, su kuriuo galima ištirti kitus 99 proc. Mokslininkai gali išgauti genetinę medžiagą iš jūros vandens lašo ir tada sekti tą DNR, gaudami genominius įkalčius į visus toje aplinkoje gyvenančius organizmus.
Po sėkmingo Sargasso jūros bandomojo tyrimo 2003 m., Venteris leidosi į daug ilgesnę ekspediciją, sekdamas britų laivo maršrutą. Challenger 1800-ųjų pabaigoje buvo atlikta tyrinėjimų kelionė, kurios metu buvo kataloguota 5000 naujų jūrų rūšių. Įgula nukeliavo beveik 6000 mylių Venterio jachta, kas 200 mylių rinkdama paviršinio vandens mėginius.
Pirmasis rezultatų rinkinys, šią savaitę paskelbtas trijuose žurnalo straipsniuose PLoS biologija , atskleidė šešis milijonus naujų baltymų, padvigubino žinomų baltymų sekų skaičių. Visur, kur ėmėme mėginius, radome naujų baltymų, sako Venteris.
Tyrėjai daugiausia dėmesio skyrė naujų baltymus koduojančių sekų analizei, o ne konkrečių mikroorganizmų identifikavimui, nes dėl DNR įvairovės buvo sunku surinkti į atskirus genomus. (DNR sekose, sukurtose iš jūros vandens lašo, yra fragmentų iš daugelio skirtingų mikroorganizmų genomų. Mokslininkai tai lygina su bandymu dėlionės sudaryti iš dėžutės, kurioje yra kelios detalės iš tūkstančio skirtingų galvosūkių.)
Ši nauja baltymų kolekcija turėtų parodyti, kaip baltymai vystėsi, ir galbūt net užsiminti apie mūsų ankstyviausių protėvių organizmų genetiką. Turėdami įvairią baltymų kolekciją, galite sukurti filogenetinį medį ir pabandyti daryti išvadą apie jo funkciją ir jo raidą, sako Shibu Yooseph, mokslininkas iš J. Craig Venter instituto Rokvilyje, MD ir pagrindinis vieno iš PLoS biologija popieriai. Kiekvienai šeimai, į kurią žiūrėjome, naujų baltymų skaičius ir įvairovė buvo tikrai netikėti.
Vienas iš gausiausių tyrime nustatytų baltymų tipų gaunamas iš proteorodopsinų – molekulių, panašių į šviesą jautrius žmogaus akies baltymus. Atrodo, kad jie suteikia mikroorganizmams alternatyvų fotosintezės mechanizmą, kad būtų galima generuoti energiją iš šviesos. Tyrėjai taip pat nustatė, kad nedideli baltymo pokyčiai turi įtakos šviesos bangos ilgiui, kurį organizmas gali sugerti: atrodo, kad konkretus organizmo turimas variantas atitinka vyraujančią jo aplinkoje vandens spalvą. Pavyzdžiui, pakrantėje, kur vanduo žalias, organizmai dažniausiai gali sugerti žalią šviesą. Tačiau giluminėje jūroje, kur vanduo yra mėlynas, organizmai daugiausia gali sugerti mėlyną šviesą.
Tiesą sakant, kiekviena aplinka, paimta mėginiuose, parodė didelę genetinę įvairovę tiek mėginiuose, tiek tarp jų. Rezultatai meta iššūkį mikroorganizmų rūšių sampratai. Pažvelgus į mikrobus, atrodo, kad jie nėra atskiros rūšys, sako Douglasas Ruschas, taip pat Venter instituto mokslininkas ir vieno iš straipsnių autorius. Atrodo, kad tai sudėtingas mišinys, kurį apibūdiname kaip potipius, pritaikytus tam tikrai aplinkai.
Venterio projektas yra dalis naujos genomikos tendencijos, kurią įgalina naujos sekos nustatymo technologijos, siekiant sekti visas mikrobų bendruomenes, o ne atskirus organizmus. Šios technologijos leidžia masiškai lygiagrečiai nustatyti seką, todėl vienu paleidimu galime gauti šimtus tūkstančių sekų. George'as Weinstockas , direktorius Žmogaus genomo sekos nustatymo centras Baylor medicinos koledže Hiustone. Iki šiol mokslininkai sekvenavo banginių skerdenų, nuotekų valymo įrenginių, rūgščių kasyklų drenažo vietų ir termitų žarnų mikrobų gyventojus.
Mikrobų bendruomenės yra beveik kaip superorganizmas, kur kiekvienas mikrobas prisideda prie bendruomenės kaip visumos, sako Weinstockas. Mums tikrai reikia apibūdinti metagenomą ir išanalizuoti genus bei baltymų produktus kaip agregatą.
Venter ir kiti galiausiai tikisi rasti baltymų, kuriuos būtų galima panaudoti kuriant naujas bakterines mašinas – pavyzdžiui, baltymus, dalyvaujančius vandenilio gamyboje arba anglies fiksavime, kurie vieną dieną galėtų būti sukurti taip, kad padidintų vandenyno anglies fiksavimo pajėgumą arba sukurti kurą gaminančias bakterijas. Genai yra ateities dizaino komponentas, sako Venteris.