211service.com
Okeāna neparedzētā genoma balva
Saskaņā ar šodien publicēto masveida ģenētisko pētījumu okeānā atrodas satriecoši un pārsteidzoši daudzveidīgs mikroorganismu zvērnīca. Atklājumi nāk no genomikas pioniera Kreiga Ventera ekspedīcijas, lai ar jahtu riņķotu apkārt pasaulei, savācot un analizējot jūras organismus. Negaidītais daudzveidības līmenis liecina, ka, neskatoties uz gandrīz 200 organismiem, kas līdz šim ir sekvencēti, pētnieki ir tikko sākuši saskrāpēt zemes ģenētiskā repertuāra virsmu.
Jūras sekvencēšana : Genomikas pionieris Kreigs Venters ar savu jahtu riņķoja apkārt pasaulei, pa ceļam vācot okeāna paraugus genoma analīzei.
Mēs neesam daudz sapratuši par savu planētu un savu vidi, sacīja Venters Tehnoloģiju apskats no viņa laivas, Burvis II , šobrīd Kortesas jūrā, Meksikā. Mums ir pazuduši pat 99 procenti dzīvības formu un bioloģijas. Viņš saka, ka projekta radītajām ģenētiskajām sekvencēm būs plaša ietekme, sākot no palīdzības zinātniekiem izprast globālos oglekļa ciklus līdz iespējamās dzīvības noteikšanai uz Marsa.
Mikroorganismi veido lielāko daļu dzīvības uz Zemes, un tiem ir liela nozīme oglekļa ciklā un citos globālajos enerģijas ciklos. Tomēr, tā kā tikai aptuveni 1 procentu organismu var audzēt laboratorijā, ir grūti identificēt un izprast šīs mikroskopiskās radības. Tagad arvien pilnveidotās gēnu sekvencēšanas metodes, kas izstrādātas dažu pēdējo gadu laikā, piedāvā mikrobiologiem jaunu instrumentu, ar kuru var izpētīt pārējos 99 procentus. Zinātnieki var iegūt ģenētisko materiālu no jūras ūdens piliena un pēc tam sekvencēt šo DNS, iegūstot genoma norādes visos organismos, kas dzīvo šajā vidē.
Pēc veiksmīga Sargasso jūras izmēģinājuma pētījuma 2003. gadā Venters devās daudz ilgākā ekspedīcijā, sekojot britu kuģa maršrutam. Izaicinātājs , izpētes brauciens, kurā 1800. gadu beigās tika kataloģizētas 5000 jaunas jūras sugas. Apkalpe nobrauca gandrīz 6000 jūdzes uz Ventera jahtas, savācot virszemes ūdens paraugus ik pēc 200 jūdzēm.
Pirmais rezultātu kopums, kas publicēts šonedēļ trijos žurnāla dokumentos PLoS bioloģija , atklāja sešus miljonus jaunu proteīnu, dubultojot zināmo proteīnu sekvenču skaitu. Visur, kur mēs ņēmām paraugus, mēs atradām jaunus proteīnus, saka Venter.
Pētnieki galvenokārt koncentrējās uz jaunu proteīnu kodējošu secību analīzi, nevis uz konkrētu mikroorganismu identificēšanu, jo DNS daudzveidība apgrūtināja apkopošanu atsevišķos genomos. (DNS sekvences, kas ģenerētas no jūras ūdens piliena, satur fragmentus no daudzu dažādu mikroorganismu genomiem. Zinātnieki to salīdzina ar mēģinājumu salikt puzli no kastītes, kurā ir daži gabaliņi no tūkstoš dažādām puzlēm.)
Šai jaunajai proteīnu kolekcijai vajadzētu izskaidrot proteīnu evolūciju un, iespējams, pat sniegt mājienu par mūsu senāko senču organismu ģenētiku. Izmantojot daudzveidīgu proteīnu kolekciju, jūs varat izveidot filoģenētisku koku un mēģināt secināt funkciju un to, kā tas attīstījies, saka Šibu Jozefs, zinātnieks J. Craig Venter institūtā Rokvilā, MD, un viena no PLoS bioloģija papīri. Katrai ģimenei, ko esam apskatījuši, gan jauno proteīnu skaits, gan daudzveidība bija patiešām negaidīta.
Viens no visizplatītākajiem pētījumā identificētajiem proteīnu veidiem nāk no proteorodopsīniem, molekulām, kas cilvēka acī atgādina gaismas sensorus. Šķiet, ka tie nodrošina mikroorganismus ar alternatīvu fotosintēzes mehānismu, lai radītu enerģiju no gaismas. Pētnieki arī atklāja, ka nelielas izmaiņas olbaltumvielās ietekmē gaismas viļņa garumu, ko organisms spēj absorbēt: konkrētais organismam piemītošais variants, šķiet, ievēro savā vidē dominējošo ūdens krāsu. Piemēram, piekrastē, kur ūdens ir zaļš, organismi lielākoties spēj absorbēt zaļo gaismu. Bet dziļjūrā, kur ūdens ir zils, organismi lielākoties spēj absorbēt zilo gaismu.
Faktiski katrā paraugā ņemtajā vidē bija augsta ģenētiskā daudzveidība gan paraugos, gan starp tiem. Rezultāti apstrīd priekšstatu par sugām mikroorganismos. Kad paskatās uz mikrobiem, šķiet, ka tās nav atsevišķas sugas, saka Duglass Rašs, arī Ventera institūta zinātnieks un viena no dokumentiem autors. Šķiet, ka tas ir sarežģīts maisījums, ko mēs raksturojam kā apakštipus, kas ir pielāgoti konkrētai videi.
Ventera projekts ir daļa no jaunas tendences genomikā, ko nodrošina jaunas sekvencēšanas tehnoloģijas, lai sekvenētu veselas mikrobu kopienas, nevis atsevišķus organismus. Šīs tehnoloģijas ļauj masveidā veikt paralēlu secību, tāpēc mēs varam iegūt simtiem tūkstošu secību vienā piegājienā, saka Džordžs Vainstoks , līdzdirektors Cilvēka genoma sekvencēšanas centrs Beiloras Medicīnas koledžā Hjūstonā. Līdz šim zinātnieki cita starpā ir sekvencējuši vaļu līķu, notekūdeņu attīrīšanas iekārtu, skābju raktuvju drenāžas vietu un termītu zarnu mikrobu iemītniekus.
Mikrobu kopienas ir gandrīz kā superorganisms, kur katrs mikrobs veicina kopienu kopumā, saka Vainstoks. Mums patiešām ir jāraksturo metagenoms un jāanalizē gēni un olbaltumvielu produkti kā kopums.
Venters un citi galu galā cer atrast proteīnus, kurus var izmantot, lai radītu jaunas baktēriju iekārtas – piemēram, olbaltumvielas, kas iesaistītas ūdeņraža ražošanā vai oglekļa fiksācijā, ko kādu dienu varētu izstrādāt, lai palielinātu okeāna oglekļa piesaistes spēju vai radīt degvielu ražojošas baktērijas. Gēni ir nākotnes dizaina sastāvdaļa, saka Venters.