Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
13 декабря 2017, среда, 18:10
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

РЕГИОНЫ

02 июня 2006, 09:00

Почва может иметь собственный геном

Бум в расшифровке геномов привел к увеличению числа прочитанных геномов. В апрельском номере журнала Nature опубликована статья, вызвавшая дискуссию среди специалистов по чтению и расшифровке геномов живых организмов.

Проблема для дискуссии состоит в том, что 99% микроорганизмов, живущих в почве, не могут быть выращены в лабораторных условиях, а это является традиционным способом изучения микроорганизмов и их геномов в том числе. Мы мало что знаем о жизни почвенных микроорганизмов, и сейчас это является одним из новых направлений в биологической науке. Во-первых, это связано с открытием новых антибиотиков, во-вторых, это дает возможность получать промышленно важные ферменты, в - третьих, мы до сих пор не понимаем экологические связи и экологическую роль почвенных микроорганизмов, а без них наша планета напоминала бы просто пустыню, населенную, может быть, только небольшим количеством лишайников.

Проблема была частично решена с помощью метода «вылавливания» генов просто из окружающей среды, например, из почвы. Этот ген мог быть встроен в «рабочую лошадку» Escherichia coli, позволяющую анализировать отдельные гены различных организмов. Джо Хандельсман (Jo Handelsman) сотрудник из Университета Висконсина (University of Wisconsin) назвал подобные исследования фрагментов ДНК некультивируемых организмов «метагеномикой».

Большинство антибиотиков и промышленно важных ферментов были выделены из известных культивируемых микроорганизмов. Теперь с помощью метагеномики в лаборатории Хандельсмана были открыты антибиотики, названные турбомицин А и турбомицин B. Пионер в исследовании почвенных микроорганизмов Юлиан Дэвис (Julian Davies) из Канадского Университета Британской Колумбии (University of British Columbia in Canada)  таким же способом открыл антибиотик террагин. Многие коммерческие компании заинтересовались таким скринингом (поиском) полезных для промышленности и медицины веществ. По словам Дэвиса, если мы поймем, что происходит в почве, под нашими ногами, то это окажется удивительнее, чем то, что происходит наверху. «Если когда-нибудь будет создан каталог всех микроорганизмов, то астрономия будет выглядеть жалко», - заявил он.

Сложные физические, химические и биологические взаимосвязи в почве делают ее исследование несколько пугающим даже для такого человека, как Крейг Вентер (Craig Venter), который руководил проектом секвенирования (чтения) человеческого генома. Теперь он считает передним краем науки и новым вызовом секвенирование ДНК тех микроорганизмов, о которых мы может быть даже и вообще не знаем. Он считает, что сегодня развитие технологий позволяет выделить не просто геном отдельного организма, но и геномы всех микроорганизмов сразу и получить в итоге смесь множества геномов, собственно, «геном почвы».

Вместо того, чтобы клонировать неизвестные гены в «рабочие» бактерии типа Escherichia coli, а затем изучать эти гены и белки, с которых они синтезируются, можно провести тотальный сиквенс ДНК всех микроорганизмов, встречающихся в почве. Можно создать библиотеку фрагментов ДНК, не зная какому именно виду бактерии они принадлежат, а потом читать их с помощью секвенирования.

Несколько экологических групп из Европы и Соединенных Штатов пытаются в настоящее время объединиться, чтобы создать большие мощности для такого огромного проекта. И это то, к чему сейчас пришел Вентер.  Одним из его проектов был похожий  проект тотального секвенирования всей ДНК из воды, взятой из Саргассового моря. В результате были найдены 1.2 миллиона новых генов и доказательства существования 148 новых видов. Сфокусироваться необходимо не на изучении отдельных генов, а на изучении геномов – это подход Вентера, в отличие от подхода метагеномики. «Собрать геномы из окружающей среды – намного более сложная задача, чем секвенирование человеческого генома»,- говорит Вентер. Чтобы прочесть  человеческий геном полностью было необходимо чтение 3 биллионов нуклеотидных пар. Подобная работа с почвенными организмами, проведенная даже с меньшей точностью, может потребовать таких же усилий, как чтение 40 тысяч человеческих геномов одновременно.

Криста Шлепер (Crista Schleper) из Норвежского Университета Бергена (University of Bergen) уже создала три библиотеки, содержащие 3 биллиона нуклеотидных пар, использовав для этого образцы песчаной почвы и лесной. Но она не секвенировала свои библиотеки, она объявила о том, что ждет помощи от научного сообщества.

Но даже если привлечь все необходимые деньги и средства для секвенирования подобных библиотек, созданных из геномов различных организмов, возникают довольно сложные проблемы. Одна из них связана с тем, что существует «горизонтальный» перенос генов, то есть один и тот же ген может передаваться друг другу представителями разных видов микроорганизмов. Вторая проблема состоит в том, как отличить один геном от другого? Так, например, при чтении генома мушки дрозофилы (Drosophila melanogaster) возникала проблема присутствия в библиотеке генов дрозофилы генов ее симбионта бактерии Wolbachia. Оказалось, что очень нелегко отличить геномы даже таких далеких и таких разных организмов, как насекомое и бактерия.

Но некоторые исследователи, Шлепер, например, полагают, что собирать полные геномы не является самой важной и необходимой задачей. Так как между микроорганизмами часто происходит обмен генетическим материалом, можно считать саму почву как бы живым организмом, и такой подход, возможно, более плодотворен. Этот подход используется в настоящее время в сотрудничестве между корпорацией «Диверса» (Diversa) и Департаментом США Института объединения геномов (US Departament of Energy’s Joint Genome Institute). Они классифицируют отдельные гены не по принципу принадлежности к какому-либо организму, а по принципу функции, которую выполняет данный ген, то есть, не по принципу организма, а по принципу метаболизма. Они провели сравнение микробиологических сообществ в окультуренной почве с такими же сообществами в морской воде и с сообществами, образующимися на дне океана, где скапливаются отмершие растения и погибшие животные. Сравнение показало, что даже неполное определение ДНК из взятых образцов позволяет охарактеризовать данную окружающую среду и предполагать их экологическую роль в данной экологической нише.

Удастся или нет собрать полные геномы микроорганизмов, в любом случае, знание «общего генома» почвы даст множество фактов, позволяющих предполагать механизмы экологических процессов в различных средах. Существует также и другое мнение, разделяемое многими микробиологами, говорящее о том, что даже если прочесть все геномы всех микроорганизмов, то мы будем все также далеки от понимания экологических процессов, как и до этого. Тем не менее, многие считают, что общее направление исследований выбрано правильно.

«Я думаю, что исследования в этой области будет иметь большее влияние на науку, чем секвенирование генома человека», - сказал Вентер. Не все с ним согласны, но есть и те, кто считает так же – возможно, теперь наступает новая эра в микробиологической экологии.

Справка. Создание генетических библиотек (банков).

Библиотека (банк) генов — полный набор генов данного организма, полученный в составе рекомбинантных ДНК.

Рекомбинантные ДНК для создания библиотек сконструированы следующим образом. Они находятся в легко культивируемом организме, например, в E.coli. Такие молекулы ДНК часто называют векторами, так как они могут «жить» в  E.coli сами по себе, но также в них можно вставить кусок «чужой» ДНК, а потом его изучать, например его можно секвенировать (прочесть его последовательность нуклеотидных пар). Такие куски ДНК не могут быть слишком большими, поэтому «чужую» ДНК, которую хотят прочесть, обычно режут на куски с помощью специальных ферментов и вставляют в вектор. Получается набор векторов, несущих самые разные фрагменты изучаемой ДНК, это и есть библиотека или банк генов изучаемого организма.

Далее необходимо секвенировать все эти фрагменты и объединить друг с другом. Объединение происходит, если удается прочесть фрагменты, частично перекрывающиеся на своих концах. Если удается проделать эту операцию со всеми кусками ДНК некоторого организма, то можно сказать, что его геном нам известен, то есть прочитан.

 Яна Войцеховская

Обсудите в соцсетях

Система Orphus

Главные новости

17:40 Верховный суд Греции решил отправить российского совладельца криптобиржи в США
17:23 Навальный представил предвыборную программу
17:17 «Победа» отказалась от взимания платы за ручную кладь
17:05 «Титаник» и «Крепкий орешек» стали национальным достоянием США
16:59 Переселение по программе реновации начнется в первом квартале 2018 года
16:57 МИД рассказал о предложении РФ обменяться с США письмами о невмешательстве
16:41 В Красноярске отыскали прах Хворостовского
16:31 Ямальский депутат объяснила появление в ее запросе «города Бундестага»
16:17 Эрдоган призвал признать Иерусалим «оккупированной» столицей Палестины
16:05 Лидер Палестины призвал отменить признание Израиля
15:46 Google назвал самые массовые запросы россиян в 2017 году
15:22 Дума ввела штрафы до 1 млн рублей за анонимность в мессенджерах
15:14 Матвиенко подтвердила личное руководство Путиным операцией в Сирии
14:54 Усманов решил избавиться от доли в «Муз ТВ» и СТС
14:38 Дума ужесточила наказание для живодеров
14:31 ГП проверит снятый с «Артдокфеста» фильм
14:21 СМИ сообщили об утерянном в Красноярске прахе Хворостовского
14:07 Московский суд отказался принять иск Кашина к ФСБ по поводу Telegram
13:42 Роскомнадзор пригрозил «Открытой России» закрытием доступа к Twitter
13:40 В янтаре найден клещ и перо динозавра
13:16 Кремль ответил на заявление Трампа о победе над ИГ
13:01 Путин внес в Думу соглашение о расширении российской базы ВМФ в Сирии
12:47 Дума приняла закон об использовании герба России в быту
12:27 Дума одобрила закон о выплатах семьям за первого ребенка
12:09 «Яндекс» и Сбербанк подписали соглашение по новому «Яндекс.Маркету»
11:51 Полпреду Николаю Цуканову предложили стать помощником президента
11:34 ФСБ не нашла никаких призывов в речи Собчак о статусе Крыма
11:31 В России установят обязательные квоты для российских вин
11:07 Два участника теракта в Буденновске получили 13 и 15 лет колонии
10:45 В московской ячейке ЕР призвали не дать оппозиции участвовать в выборах мэра
10:35 50 миллионов лет назад в Новой Зеландии водились стокилограммовые пингвины
10:31 Социологи предсказали рекордно низкую явку на выборах президента
10:23 На развитие госпоисковика «Спутник» выделили еще четверть миллиарда рублей
09:57 Источники рассказали об отказе Сбербанка и Alibaba от создания СП
09:40 Транзит российского газа восстановлен после взрыва на австрийском хабе
09:39 США пообещали вернуться к вопросу Крыма
09:21 Украина задумалась об остановке поездов в РФ
09:17 Объявлены лауреаты премии «Большая книга»
09:08 На Олимпиаду поедут более 200 спортсменов из РФ
12.12 21:22 Саакашвили вызвали на допрос в качестве подозреваемого
12.12 21:11 Путин перечислил условия успешного развития России
12.12 20:50 Задержанного после взрыва в Нью-Йорке обвинили по трем статьям
12.12 19:46 «Хамас» провозгласило третью интифаду
12.12 19:38 НАСА прекратило переговоры о закупке мест на «Союзах»
12.12 19:23 Оргкомитет ОИ-2018 допустил появление россиян под национальным флагом
12.12 19:00 Рогозина не устроил отчет госкомиссии по крушению «Союза»
12.12 18:50 Пожар после взрыва на газовом хабе в Австрии полностью потушен
12.12 18:39 Директор ФСБ объявил резню в ХМАО терактом
12.12 18:21 Россия приостановила работу посольства в Йемене
12.12 18:16 МОК дисквалифицировал шесть хоккеисток и результаты сборной РФ
Apple Boeing Facebook Google iPhone IT NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Twitter Абхазия аварии на железной дороге авиакатастрофа Австралия Австрия автопром администрация президента Азербайджан акции протеста Александр Лукашенко Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев алкоголь амнистия Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антимайдан Аргентина Аркадий Дворкович Арктика Армения армия Арсений Яценюк археология астрономия атомная энергия аукционы Афганистан Аэрофлот баллистические ракеты банковский сектор банкротство Барак Обама Башар Асад Башкирия беженцы Белоруссия Белый дом Бельгия беспорядки биатлон бизнес биология ближневосточный конфликт бокс болельщики «болотное дело» большой теннис Борис Немцов борьба с курением Бразилия Валентина Матвиенко вандализм Ватикан ВВП Великая Отечественная война Великобритания Венесуэла Верховная Рада Верховный суд взрыв взятка видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» видео «Полит.ру» визовый режим Виктор Янукович вирусы Виталий Мутко «ВКонтакте» ВКС Владивосток Владимир Жириновский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин ВМФ военная авиация Волгоград ВТБ Вторая мировая война вузы ВЦИОМ выборы выборы губернаторов выборы мэра Москвы Вячеслав Володин гаджеты газовая промышленность «Газпром» генетика Генпрокуратура Германия ГИБДД ГЛОНАСС Голливуд гомосексуализм госбюджет Госдеп Госдума госзакупки гражданская авиация Греция Гринпис Грузия гуманитарная помощь гуманитарные и социальные науки Дагестан Дальний Восток декларации чиновников деньги День Победы дети Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин доллар Домодедово Дональд Трамп Донецк допинг дороги России драка ДТП Евгения Васильева евро Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет ЕГЭ «Единая Россия» Екатеринбург ЕСПЧ естественные и точные науки ЖКХ журналисты Забайкальский край закон об «иностранных агентах» законотворчество здравоохранение в России землетрясение «Зенит» Израиль Ингушетия Индия Индонезия инновации Интервью ученых интернет инфляция Ирак Ирак после войны Иран Иркутская область искусство ислам «Исламское государство» Испания история История человечества Италия Йемен Казань Казахстан казнь Калининград Камчатка Канада Киев кино Киргизия Китай климат Земли КНДР Книга. Знание Компьютеры, программное обеспечение Конституционный суд Конституция кораблекрушение коррупция космодром Восточный космос КПРФ кража Краснодарский край Красноярский край кредиты Кремль крушение вертолета Крым крымский кризис Куба культура Латвия ЛГБТ ЛДПР Левада-Центр легкая атлетика Ленинградская область лесные пожары Ливия лингвистика Литва литература Лондон Луганск Малайзия Мария Захарова МВД МВФ медиа медицина междисциплинарные исследования Мексика Мемория метро мигранты МИД России Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минсельхоз Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст «Мистраль» Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский МКС мобильные приложения МОК Молдавия Мосгорсуд Москва Московская область мошенничество музыка Мурманская область МЧС наводнение Надежда Савченко налоги нанотехнологии наркотики НАСА наука Наука в современной России «Нафтогаз Украины» недвижимость некоммерческие организации некролог Нерусский бунт нефть Нигерия Нидерланды Нобелевская премия Новосибирск Новые технологии, инновации Новый год Норвегия Нью-Йорк «Оборонсервис» образование обрушение ОБСЕ общественный транспорт общество ограбление Одесса Олимпийские игры ООН ОПЕК оппозиция опросы оружие отставки-назначения офшор Пакистан палеонтология Палестинская автономия Папа Римский Париж ПДД педофилия пенсионная реформа Пентагон Петр Порошенко пищевая промышленность погранвойска пожар полиция Польша похищение Почта России права человека правительство Право правозащитное движение православие «Правый сектор» преступления полицейских преступность Приморский край Продовольствие происшествия публичные лекции Рамзан Кадыров РАН Революция в Киргизии Реджеп Эрдоган рейтинги религия Республика Карелия Реформа армии РЖД ритейл Роскомнадзор Роскосмос «Роснефть» Роспотребнадзор Россельхознадзор Российская академия наук Россия Ростов-на-Дону Ростовская область РПЦ рубль русские националисты РФС Санкт-Петербург санкции Саудовская Аравия Сахалин Сбербанк Свердловская область связь связь и телекоммуникации Севастополь сельское хозяйство сепаратизм Сербия Сергей Лавров Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Сирия Сколково Славянск Следственный комитет следствие смартфоны СМИ Совбез ООН Совет по правам человека Совет Федерации сотовая связь социальные сети социология Социология в России Сочи Сочи 2014 «Спартак» спецслужбы «Справедливая Россия» спутники СССР Ставропольский край стихийные бедствия Стихотворения на случай страхование стрельба строительство суды суицид Счетная палата США Таджикистан Таиланд Татарстан театр телевидение телефонный терроризм теракт терроризм технологии Трансаэро транспорт туризм Турция тюрьмы и колонии убийство уголовный кодекс УЕФА Узбекистан Украина Условия труда фармакология ФАС ФБР Федеральная миграционная служба физика Филиппины Финляндия ФИФА фондовая биржа фоторепортаж Франсуа Олланд Франция ФСБ ФСИН ФСКН футбол Хабаровский край хакеры Харьков Хиллари Клинтон химическое оружие химия хоккей хулиганство цензура Центробанк ЦИК Цикл бесед "Взрослые люди" ЦРУ ЦСКА Челябинская область Чехия Чечня ЧМ-2018 шахты Швейцария Швеция школа шоу-бизнес шпионаж Эбола эволюция Эдвард Сноуден экология экономика экономический кризис экстремизм Эстония Южная Корея ЮКОС Юлия Тимошенко ядерное оружие Якутия Яндекс Япония

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 495 980 1894.
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.