211service.com
Kāpēc sikspārņi var lidot, ja peles nevar?
Kopš pirmās nokautās peles dzimšanas 1989. gadā konkrētu gēnu mērķēšana un mainīšana pelēm ir kļuvusi par vienu no visizplatītākajām ģenētikas praksēm. Ļaujot zinātniekiem novērot atsevišķu gēnu izsitīšanas sekas, šī metode ir bijusi izšķiroša cilvēka genoma nozīmes interpretācijā, kas par 95 procentiem ir identisks mūsu peļu brālēnam. Gēnu mērķauditorijas atlase ir ļāvusi zinātniekiem izveidot cilvēku slimību modeļus un izgaismot bioloģiskos procesus, kas liek visiem organismiem atzīmēties. (Lai iegūtu pilnīgu tehnoloģijas aprakstu, lejupielādējiet šo PDF failu.)
Nokautu pētnieks: Jūtas Universitātes Mario Capecchi, šī gada Nobela prēmijas fizioloģijā vai medicīnā ieguvējs.
Šīs nedēļas sākumā Nobela asambleja Zviedrijā atzina gēnu mērķēšanas nozīmi, piešķirot Nobela prēmija fizioloģijā vai medicīnā trim zinātniekiem, kuru darbs bija būtisks tās attīstībai: Mario R. Kapeči , Jūtas Universitātē, Soltleiksitijā; Mārtiņš J. Evanss , Kārdifas Universitātē, Velsā; un Olivers Smitijs , Ziemeļkarolīnas Universitātē Chapel Hill. Pēc paziņojuma 70 gadus vecais Capecchi runāja ar Tehnoloģiju apskats par tehnoloģiju, kas viņam ieguva prestižāko zinātnes balvu, un ģenētiskajiem noslēpumiem, ar kuriem viņš cer, ka viņš turpmākos gadus noturēs viņu laboratorijā.
Tehnoloģiju apskats : Gēnu mērķauditorijas atlases tehnoloģija ir atklājusi neskaitāmus bioloģiskos noslēpumus. Kādi ir daži no lielākajiem ģenētikas jautājumiem, uz kuriem jāatbild?
Mario Kapeči: Lielākā daļa ģenētisko pētījumu ir aprobežoti ar tādiem organismiem kā raugs, baktērijas, tārpi, mušas, peles un zebrafish. Uzsvars vienmēr ir bijis uz to, kas tiem ir kopīgs, taču es domāju, ka atšķirības starp organismiem būs tikpat svarīgas kā līdzības. Protams, mācīties ir daudz grūtāk. Atšķirības starp zīdītāju vai baktēriju sugām ir ārkārtīgi lielas.
Multivide
Grafika, kas parāda, kā darbojas gēnu mērķauditorijas atlase.
Par laimi tagad dažu mēnešu laikā mēs varam sekvencēt tikpat sarežģītu genomu kā mūsu pašu. Dažu gadu laikā būs triviāli ģenerēt milzīgu daudzumu ģenētiskās informācijas par dažādām sugām. Trūkst veida, kā šo informāciju ievietot funkcionālā sistēmā. Ko nozīmē visas šīs ģenētiskās atšķirības? Kas padara vali par vali un peli par peli?
BĒRNI : Vai jūs mēģināt atbildēt uz šo jautājumu savā laboratorijā?
MC: Jā. Es uzskatu, ka liela daļa evolūcijas rodas no aditīvām mutācijām, nevis īpašību zaudēšanas. Gēns tiek dublēts genomā, un tad viena kopija attīsta jaunu funkciju, kamēr sākotnējais gēns paliek neskarts. Sākot ar neskartu genomu un to papildinot, es ceru, ka tas, kas iznāks, ir kaut kas tāds, kas iegūts evolūcijas gaitā.
Mēs izmantosim peli kā sava veida surogātu, lai izprastu sikspārņus. Kāpēc viņi var lidot un atbalsoties, kamēr tāda paša izmēra pele nevar? Mēs ceram izveidot peļu kolekciju, kurā ir pārstāvēts viss sikspārņu gēnu komplekts.
BĒRNI : Oho. Kā tu to dari? Vai jūs katru sikspārņu gēnu ievietojat dažādos peļu celmos pa vienam?
MC: Nē, tas prasītu aptuveni 25 000 peles celmu izgatavošanu, un tas būtu pārāk dārgi. Tā vietā mēs pārnesim lielus sikspārņu genoma gabalus uz pelēm. Ja mēs redzam signālu, piemēram, pelēm ir dažādas iespējas, tad mēs varam to sadalīt pa gēnu pēc gēna.
BĒRNI : Kāpēc sikspārņi?
MC: Pēc izmēra tie ir identiski pelēm, un tiem ir līdzīga fizioloģija, piemēram, sirdsdarbība un ķermeņa temperatūra. Tāpēc mēs nedomājam, ka būs nesaderības līmenis, kas nogalinātu peles. Bet mēs izvēlējāmies arī sikspārņus, jo zinām, cik ļoti tie atšķiras no pelēm. Viņu eholokācija ir gandrīz tikpat laba kā mūsu redze. Viņi var atšķirt lietas submilimetru skalā.
BĒRNI : Vai šī pieeja patiešām var izgaismot kaut ko tik sarežģītu kā eholokācija, kas, iespējams, ietver daudzus gēnus?
MC: Mēs noteikti negaidām, ka radīsim peles, kas spēj lidot vai atbalsoties. Bet šīm iespējām ir atsevišķi komponenti, kurus mēs varam izpētīt, piemēram, dažādas dzirdes sistēmas sastāvdaļas.
Ir arī ticams, ka šīs iespējas nav tik sarežģītas, kā mēs domājām. Ir iespējams attīstīt ļoti sarežģītas lietas tikai ar dažiem gēniem. Ir divas sikspārņu grupas: megabati un mikrosikspārņi. Cilvēki sākotnēji domāja, ka megabati ir attīstījušies no primātiem, jo viņu smadzenes vairāk izskatās pēc primātu smadzenēm, savukārt mikrobātu smadzenes vairāk atgādina grauzēju smadzenes. Bet secības pētījumi liecina, ka abi veidi ir saistīti ar grauzējiem. Tas parāda, ka ļoti īsā laika posmā ir iespējams izveidot smadzenes, kas histoloģiski izskatās kā mūsējās.
Turklāt megabatiem ir vizuālā sistēma, kas vairāk līdzinās mūsējai, nevis grauzējiem. Mēs apstrādājam dažādus vizuālās ainavas aspektus, piemēram, krāsas un kustības, dažādās smadzeņu daļās un pēc tam kaut kādā veidā apvienojam tos vienā attēlā. Pelēm ir daudz vienkāršāka sistēma. Megabati ir augļu ēdāji, un tāpēc viņiem bija jāsaprot gatavu augļu krāsa, tāpat kā to darīja mūsu senči. Fakts, ka šī spēja sikspārņiem attīstījās tik ātri, liecina, ka par to ir atbildīgi tikai daži gēni.
Protams, es plānoju projektus, kuru pabeigšana prasīs 20 gadus. Bet es vienmēr esmu optimistisks par pētījumu un to, cik ilgi es dzīvošu! Es domāju, ka smadzeņu izmantošana padara jūs jaunu, tāpēc es plānoju tās izmantot arī turpmāk.