Visų 70 000 rūšių stuburinių gyvūnų genomų skaičiavimas remiasi pirmaisiais atradimais – „ScienceDaily“

Abu turėjo įtakos žuvų metabolizmui, tačiau poveikis buvo būdingas atskiroms savybėms – „ScienceDaily“.

Tai vienas išradingiausių šių dienų projektų biologijoje – ištirti visą paukščių, žinduolių, driežų, žuvų ir visų kitų stuburinių gyvūnų genomą.

O dabar – pirmoji didelė Stuburinių gyvūnų genomo projekto (VGP) nauda: beveik 25 aukšto lygio genomai, 2021 m. balandžio 28 d. žurnale pranešė Howardo Hugheso medicinos instituto (HHMI) tyrėjas Erichas Jarvisas su daugybe dalyvių. Gamta. Šioms rūšims priskiriami dideli arklių šikšnosparniai, Kanados lūšys, plekšnė ir kaipkapō papūga – viena iš pirmųjų nykstančių stuburinių rūšių, kuri yra ant išnykimo ribos.

Straipsnyje taip pat pabrėžiama technologinė pažanga, leidžianti mokslininkams būti tikslesniems ir išsamesniems bei atverti kelią beveik 70 000 šiandien egzistuojančių stuburinių rūšių identifikavimui, sako HHMI tyrėjas ir vienas iš įkūrėjų Davidas Haussleris, komandos genetikas. Kalifornijos universitetas, Santa Kruzas (UCSC). „Mes turėsime nuostabų vaizdą, kaip visata užpildė visą visatą šiais įvairiais gyvūnais.

Kartu su daugybe lydimųjų dokumentų darbai pradeda įgyvendinti šį pažadą. Pavyzdžiui, tyrėjų komanda nustatė neaptinkamas chromosomas zebro kikilio genome ir atrado staigius genetinius skirtumus tarp marmozetės ir žmogaus smegenų. Šis naujas tyrimas taip pat suteikia vilties išgelbėti kaipkapō papūgą ir nykstantį delfiną vaquita nuo išnykimo.

“Šie 25 genomai yra svarbus komponentas”, – aiškina Jarvis, VGP pirmininkas ir Rokfelerio universiteto neurogenetikas. Jis sako: „Mokomės daugiau nei kada nors tikėjomės. “Šis darbas yra būsimų problemų įrodymas.”

Nuo 10 000 iki 70 000

VGP renginys vyksta jau ne pirmus metus. Projekto ištakos siekia 2000-ųjų pabaigą, kai Haussleris, biologas Stephenas O’Brienas ir Oliveris Ryderis, San Diego zoologijos sodo gamtosaugos genetikos vadovas, nusprendė, kad laikas rimtai pagalvoti.

Užuot sekę tik kelias rūšis, pavyzdžiui, žmones ir gyvas būtybes, tokias kaip vaisinės musės, kodėl gi ne „Genome 10K“ drąsiai suskaičiuojus dešimčių tūkstančių gyvūnų mikrobus? Tačiau tuo metu kaina siekė šimtus milijonų dolerių, o planas tikrai nepasiteisino. „Visi žinojo, kad tai gera idėja, bet niekas nenorėjo už tai mokėti“, – prisimena HHMI tyrėja ir HHMI profesorė Beth Shapiro, UCSC biologė ir biologinės organizacijos sekretorė. Gamta popierius.

Be to, pirmuoju mokslinio eksperimento raštu arba „sekvenavimo“ atveju visos gyvūnų genomo DNR grandinės buvo ydingos. 2003 m. mokslininkai iššifravo DNR į mažytes 100 raidžių gabalėlius ir jas perskaitė. Tada atėjo esminė užduotis surinkti gabalus tinkama tvarka. Šie metodai nebuvo tinkami, todėl kilo nesusipratimų, didelių spragų ir kitų klaidų. Daugeliu atvejų net nebuvo įmanoma perkelti genų į tas pačias chromosomas.

Naujų technologijų įdiegimas su trumpais rodmenimis prisidėjo prie idėjos suskaičiuoti tūkstančius genomų. Sparčiai augančios technologijos sumažino išlaidas ir sumažino specifinį genomo dizainą. Tada, 2015 m., Haussleris ir jo bendražygiai pristatė Jarvis, dainų kūrimo pradininką, kuris leidžia paukščiams dainuoti naujas dainas. Jarvisas jau įrodė savo sugebėjimą nukreipti didelius, sudėtingus bandymus. 2014 m. jis su daugiau nei 100 draugų ištyrė 48 paukščių rūšis, kurios sugalvojo naujas žodyno rūšis. „Deividas ir kiti paprašė manęs būti „Genome 10K“ projekto vadovu“, – prisimena Jarvis. „Jis pamatė, kad aš turiu savo asmenybę“. Arba, kaip sako Shapiro: “Erichas yra labai patrauklus lyderis, gerąja prasme. Tai, ko jis nori, jis turi padaryti.”

Jarvis išplėtė ir perkūrė Genome 10K koncepciją, kad apimtų visų tipų stuburinius gyvūnus. Jis taip pat padėjo susikurti naują sekėjų Rokfeleryje: vieną Maxo Plancko institutą Vokietijoje, vadovaujamą HHMI Janelia tyrimų universiteto grupės vadovui Gene’ui Myersui, ir kitą Sangerio institute JK, vadovaujant Richardui Durbinui ir Markui Blaxteriui. , sukuria daugiau VGP formato. Jis paprašė Adamo Phillippy, vadovaujančio Nacionalinio žmogaus genomo tyrimų instituto (NHGRI) genomo specialisto, pirmininkauti VGP konferencijos grupei. Tada jie rado 60 aukštųjų technologijų mokslininkų, kurie buvo pasirengę panaudoti savo finansinius išteklius, kad sumokėtų už svetainės valdymą, kad galėtų išspręsti savo mėgstamus genomus. Komanda taip pat derėjosi su maoriais Naujojoje Zelandijoje ir Meksikos valdžios institucijomis, kad tai išsiaiškintų. kākāpō yra vaquita pavyzdžiai „gražiajame tarptautinės vienybės modelyje“, sako Sadye Paez, VGP programos direktorius iš Rockefeller.

Atidarykite duris

Didelė tyrėjų komanda rado daugybę technologinių pažangų. Nauji dauginimo įrenginiai leidžia nuskaityti DNR dalis, kurių skaičius yra 10 000 ar daugiau raidžių, o ne kelis šimtus. Tyrėjai taip pat sukūrė išradingus būdus, kaip surinkti chromosomas į atskiras chromosomas. Jie gali juoktis, kokius genus paveldėjo iš moterų ir vyrų. Tai išsprendžia labai rimtą problemą, vadinamą „klaidingu pasikartojimu“, kai mokslininkai klaidingai pažymi to paties geno moterų ir vyrų raštus kaip du skirtingus genus.

„Manau, kad projektas atveria svarbias duris, nes technologijos anksčiau trukdė genų rūšiavimui“, – sakė tyrime nedalyvavusi Duke universiteto genetikė Jenny Tung. Jis sako, kad taikant aukščiausius standartus „pakeisti klausimų, kuriuos gali užduoti žmonės“.

Šios grupės tikslumas rodo, kad ankstesnės genomo sistemos yra neišsamios. Pavyzdžiui, zebrų šeimos grupėje komanda atrado 8 naujas chromosomas ir apie 900 genų, kurių, kaip manoma, trūksta. Kaip internete paskelbė grupės nariai, plekšnėse taip pat atsirado anksčiau neidentifikuotų chromosomų. Gamta anksčiau šiais metais. Tyrėjai ištyrė ir teisingai surinko pasikartojančias DNR sekas, kurių daugumoje yra tik du iš keturių simbolių. Kai kurie mokslininkai mano, kad tai netinka „nesąmonėms“ ar „juodiems dalykams“. Klaidos. Jarvisas teigia, kad dažniausiai pasikartojimas vyksta genomo srityse, kurios sudaro baltymus, o tai reiškia, kad DNR vaidina svarbų vaidmenį aktyvuojant ar skaidant genus.

Tai tik pradžia Gamta laikraštis tai vertina kaip „naują erą, žinomą gyvybės moksle“. Su kiekviena nauja genomo serija Jarvisas ir bendradarbiai atranda naujų – ir tų, kurios dažnai būna netikėtos. Pavyzdžiui, Jarvis laboratorija ėmėsi pagrindinių genų priežiūros vaidmens, o paukščiai giesmininkai privalo studijuoti muziką; tada jo komanda bandys išsiaiškinti, kaip tai veikia. Marmozet genomas pateikė nemažai netikėtumų. Nors marmozetės genai ir žmogaus smegenys yra labai saugomi, kiaunėse yra keletas žmogaus aminorūgščių. Tai pabrėžia genomo svarbą gyvūnų modeliuose, teigia grupė pagalbiniame dokumente Gamta. Ir išvadose, kurios buvo perspausdintos praėjusiais metais Gamta, Airijos Dublino universiteto koledžo profesorės Emmos Teeling vadovaujama komanda nustatė, kad kai kurie šikšnosparniai prarado imuninę apsaugą, o tai padėtų paaiškinti jų gebėjimą toleruoti tokius virusus kaip SARS-CoV-2, sukeliantį COVID-19.

Šios naujovės taip pat gali padėti išsaugoti trūkstamas rūšis. „Tai labai svarbus projektas, skirtas remti nykstančias rūšis“, – sako Jarvis. Štai kodėl komanda surinko modelius iš papūgos kākāpō, vardu Jane, dalis vergų veisimo programos sugrąžino Parrot į išnykimą. Naujajame žurnale „Cell Genomics“ paskelbtame dokumente, skirtame „Cell“ žurnalų šeimai, Nicolas Dussexas iš Otago universiteto ir kolegos aprašė savo genetinį Jane ir kitų mokymą. Projektas atskleidė, kad paskutiniai kaipkapō žmonės, kurie pastaruosius 10 000 metų buvo Naujosios Zelandijos saloje, pašalino destruktyvias mutacijas, nors šios rūšys turi daugybę skirtingų etninių sluoksnių. Molecular Ecology Resources paskelbtame tyrime, kuriam vadovavo Philas Morinas iš Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos žvejybos La Jolla mieste, Kalifornijoje, buvo pastebėtas panašus atradimas su vaquita, kai pasaulyje liko maždaug 10–20 žmonių. „Tai reiškia, kad yra vilties dėl biologinės įvairovės“, – daro išvadą Jarvis.

Logiškas būdas

VGP dabar daugiausia dėmesio skiria daugiakultūriškumui. Kitas projekto komandos tikslas – užbaigti 260 genomų, atstovaujančių visoms ankstesnių rūšių rūšims, ir surinkti pakankamai pinigų, kad būtų galima padengti dar tūkstančius, atstovaujančių visoms šeimoms. Užduotis nebus lengva, ji atneš naujų techninių ir svarbių iššūkių, sako Tungas. Kadangi stebima daug ar net tūkstančiai zoologijos soduose ar zoologijos soduose aptinkamų gyvūnų, mokslininkams gali būti sunku gauti kitų rūšių pavyzdžių, ypač jei gyvūnams gresia pavojus arba jiems gresia pavojus.

Tačiau su nauju dokumentu ateities požiūris atrodo geriau nei buvo daugelį metų. VGP žanras taip pat skatina kitus svarbius tęsinius, įskaitant Žemės biogenomų projektą, kurio tikslas – per 10 metų nustatyti visų eukariotų rūšių genomus. Darvinas laikė, kad Žemės „rūšių biologinė įvairovė yra unikali“, – sako Haussleris. “Dabar turime nuostabią galimybę pamatyti, kaip atsirado šios formos.”

.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *