Šiuo metu vykdomas didžiulis projektas, skirtas visų sudėtingų Žemės rūšių genomui nustatyti

Elektroforezė DNR atskirti. (Robert Essel NYC / Getty Images)

The Žemės biogenomo projektas , pasaulinis konsorciumas, kurio tikslas per dešimt metų suskirstyti visos sudėtingos gyvybės Žemėje genomus (apie 1,8 mln. aprašytų rūšių), sparčiai auga.

Projekto ištakos, tikslai ir pažanga yra išsamiai aprašyti dviejuose daugiaautoriuose dokumentuose paskelbta šiandien . Kai tai bus baigta, tai visam laikui pakeis biologinių tyrimų atlikimo būdą.

Tiksliau, tyrėjai nebeapsiribos keliomis „modelių rūšimis“ ir galės išgauti bet kurio organizmo, turinčio įdomių savybių, DNR sekos duomenų bazę. Ši nauja informacija padės mums suprasti, kaip išsivystė sudėtinga gyvybė, kaip ji funkcionuoja ir kaip galima apsaugoti biologinę įvairovę.

Projektas buvo pirmasis pasiūlė 2016 m., ir man buvo suteikta privilegija joje kalbėti paleisti Londone 2018 m. Šiuo metu ji pereina nuo paleidimo etapo prie pilno masto gamybos.

Pirmosios fazės tikslas – sekti vieną genomą iš kiekvienos žemėje esančios taksonominės šeimos, iš kurių yra apie 9400. Iki 2022 m. pabaigos turėtų būti išauginta trečdalis šių rūšių. Antrajame etape bus nustatytas atstovas iš visų 180 000 genčių, o trečiasis etapas pažymės visų rūšių užbaigimą.

Keistų rūšių svarba

Pagrindinis Žemės biogenomo projekto tikslas yra sekti visų 1,8 milijono aprašytų sudėtingos gyvybės rūšių genomus Žemėje. Tai apima visus augalus, gyvūnus, grybus ir vienaląsčius organizmus, turinčius tikrus branduolius (tai yra, visus „eukariotus“).

Nors pavyzdiniai organizmai, tokie kaip pelės, uolienos, vaisinės musės ir nematodai, buvo nepaprastai svarbūs mūsų supratimui apie genų funkcijas, didžiulis privalumas yra galimybė tirti kitas rūšis, kurios gali veikti šiek tiek kitaip.

Daug svarbių biologinių principų atsirado tiriant neaiškius organizmus. Pavyzdžiui, genus garsiai atrado Gregoras Mendelis žirniuose, o juos reglamentuojančios taisyklės buvo atrastos raudonos duonos pelėsiuose.

DNR pirmiausia buvo aptikta lašišų spermoje, o mūsų žinios apie kai kurias sistemas, kurios ją saugo, buvo gautos tyrinėjant vėlyvuosius. Pirmą kartą chromosomos buvo pastebėtos miltų kirmėlėse, o lytinės chromosomos – vabaluose (lytinės chromosomų veikimas ir evoliucija taip pat buvo ištirta su žuvimis ir plekšniais). Telomerai, uždengiančios chromosomų galus, buvo aptiktos tvenkinio nuosėdose.

Atsakymas į biologinius klausimus ir biologinės įvairovės apsauga

Glaudžiai ir toli giminingų rūšių palyginimas suteikia didžiulę galią atrasti, ką veikia genai ir kaip jie reguliuojami. Pavyzdžiui, kitame PNAS popierius, taip pat sutapimas paskelbta šiandien , mano kolegos iš Kanberos universiteto ir aš atradome, kad Australijos drakonų driežai reguliuoja lytį pagal lyties geno chromosomų kaimynystę, o ne pačią DNR seką.

Mokslininkai taip pat naudoja rūšių palyginimus, kad atsektų genus ir reguliavimo sistemas iki jų evoliucinės kilmės, o tai gali atskleisti nuostabų genų funkcijos išsaugojimą per beveik milijardą metų. Pavyzdžiui, tie patys genai dalyvauja žmogaus tinklainės vystyme ir vaisinių muselių fotoreceptoriuose. Ir BRCA1 genas, kuris mutavo krūtyje vėžys yra atsakingas už augalų ir gyvūnų DNR lūžių taisymą.

Gyvūnų genomas taip pat yra daug labiau išsaugotas, nei buvo manoma. Pavyzdžiui, keletas kolegų ir aš neseniai parodėme, kad gyvūnų chromosomoms yra 684 milijonai metų.

Taip pat bus įdomu tyrinėti Juodoji medžiaga genomo, ir atskleisti, kaip DNR sekos, kurios nekoduoja baltymų, vis dar gali turėti įtakos genomo funkcijai ir evoliucijai.

Kitas svarbus Žemės biogenomo projekto tikslas yra išsaugojimo genomika. Šioje srityje naudojama DNR seka, siekiant nustatyti nykstančių rūšių, kurios apima apie 28 procentus sudėtingų pasaulio organizmų, nustatymą, padedant mums stebėti jų genetinę sveikatą ir patarti valdymo klausimais.

Nebeįmanoma užduotis

Dar visai neseniai didelių genomų sekos nustatymas užtruko daug metų ir daug milijonų dolerių. Tačiau buvo padaryta didžiulė technikos pažanga, kuri dabar leidžia sekti ir surinkti didelius genomus už kelis tūkstančius dolerių. Visas Žemės biogenomo projektas šiandienos doleriais kainuos mažiau nei žmogaus genomo projektas, kurio bendra vertė buvo apie 3 mlrd.

Anksčiau mokslininkai turėdavo chemiškai nustatyti keturių bazių eiliškumą milijonuose mažų DNR fragmentų, tada vėl įklijuoti visą seką. Šiandien jie gali registruoti skirtingas bazes pagal jų fizines savybes arba kiekvieną iš keturių bazių surišdami su skirtingais dažais. Nauja sekos nustatymo metodai gali nuskaityti ilgas DNR molekules, kurios yra pririštos mažuose vamzdeliuose arba išspaustos per mažas skylutes membranoje.

Kodėl viską sekti?

Bet kodėl gi nesutaupius laiko ir pinigų nustatant tik pagrindines tipines rūšis?

Na, visa Žemės biogenomo projekto esmė yra išnaudoti skirtumus tarp rūšių, kad būtų galima palyginti, taip pat užfiksuoti nuostabias naujoves nuokrypiuose.

Taip pat yra baimė praleisti. Pavyzdžiui, jei suskirstysime tik 69 999 iš 70 000 nematodų rūšių, galime praleisti tą, kuri galėtų atskleisti paslaptis, kaip nematodai gali sukelti gyvūnų ir augalų ligas.

Šiuo metu Žemės biogenomo projekte dirba 44 susijusios institucijos 22 šalyse. Taip pat yra 49 susiję projektai, įskaitant didžiulius projektus, tokius kaip Kalifornijos išsaugojimo genomikos projektas , Paukščių 10 000 genomų projektas ir JK Darvino gyvybės medis Projektas, taip pat daug projektų, skirtų tam tikroms grupėms, tokioms kaip šikšnosparniai ir drugeliai.

Jenny Graves , gerbiamas genetikos profesorius ir vicekanclerio bendradarbis, LaTrobe universitetas .

Šis straipsnis perspausdintas iš Pokalbis pagal Creative Commons licenciją. Skaityti originalus straipsnis .

Populiarios Kategorijos: Tech , Sveikata , Paaiškintojas , Nuomonę , Gamta , Erdvė , Žmonių , Visuomenė , Fizika , Aiškintojas ,

Apie Mus

Nepriklausomų, Patikrintų Sveikatos, Erdvės, Gamtos, Technologijos Ir Aplinkos Ataskaitų Paskelbimas.