Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
16 августа 2018, четверг, 15:52
Facebook Twitter VK.com Telegram

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
Loading...

Главные новости

15:32 Bloomberg объяснил веру Кремля в Трампа несмотря на санкции
14:58 Личинки угрей пришлись по вкусу шести видам морских рыб
14:52 En+ решила переселить кипрскую «дочку» в российский офшор
14:36 Избиркомы запросили у турфирм сведения о поездках россиян в день выборов
14:17 Мосгорсуд продлил домашний арест Серебренникова до 19 сентября
13:58 Россия позолотит купол кубинского Капитолия за 642,5 млн рублей
13:47 Мособлдума ввела штрафы за борщевик
13:45 Создана мембрана для получения особо чистого кислорода
13:27 Украина внесла Прилепина в список персон нон грата
13:10 Собянин объявил Москву кормилицей российских пенсионеров
12:51 ФСИН предложила создать госслужбу для помощи бывшим зекам
12:46 В Чехии установлены биометрические системы от российского разработчика
12:32 Никандров получил 5,5 лет строгого режима за взятку
12:24 Россия перестала сокращать свою долю в американском госдолге
12:11 Кремль отверг сравнение идеи Белоусова с прогрессивным налогообложением
11:56 Трамп снял с себя ограничения по применению кибероружия
11:48 Адвокат раскрыл детали раздела имущества Петросяна и Степаненко
11:43 С борта МКС запущены наноспутники частной российской компании
11:39 «Яндекс» не нашел продавца для своего смартфона
11:22 Сборная РФ по футболу поднялась на 21 строку в рейтинге ФИФА
11:03 Прогнозы опрошенных россиян по безработице разделились почти поровну
10:45 Васильева назвала единую школьную форму невозможной и ненужной
10:42 «Союзмультфильм» дал разъяснения по наследию Успенского
10:21 СМИ анонсировали ответ кабмина на идею об изъятии сверхдоходов
10:10 Профсоюз РАН потребовал утроить бюджет нацпроекта «Наука»
09:49 МИД РФ выступил против моратория на боевых роботов
09:31 Украинский генерал призвал «отменить все отношения» с РФ
09:17 Васильева пообещала «очень ужесточить» условия усыновления
15.08 20:14 Brand Finance назвал Сбербанк самым дорогим брендом РФ
15.08 19:58 Volkswagen отзывает 40 проданных в России Audi A3
15.08 19:33 США ввели санкции против компании из РФ и ее главы
15.08 19:30 В Генуе на год ввели режим ЧС
15.08 19:28 Великий шелковый путь распространил фрукты по Памиру
15.08 19:15 Минкомсвязи одобрило декриминализацию «статьи за репосты»
15.08 18:49 Володин назвал необходимый размер пенсии после реформы
15.08 18:32 «Спартак» попал под расследование УЕФА
15.08 18:09 СМИ узнали о наследниках прав на творчество Успенского
15.08 17:36 Власти Германии поддержали легализацию третьего пола
15.08 17:11 Дегтярев потребовал снять Балакина с выборов мэра Москвы
15.08 16:50 Спасательную операцию в Генуе прервали из-за риска нового обрушения
15.08 16:28 Россиянин в пятый раз выиграл чемпионат Google для программистов
15.08 16:05 «АвтоВАЗ» перенес презентацию новой Lada Granta
15.08 15:34 Опрошенные россияне начали отказывать себе в шоколаде и кофе
15.08 15:17 Вдова Успенского назвала место прощания и похорон
15.08 15:00 Кремль подтвердил подготовку встречи с советником Трампа по безопасности
15.08 14:40 Путин посетовал на нехватку позитива в соцсетях
15.08 14:28 Пенсионеры составили не более 7% пользователей сайтов с вакансиями в РФ
15.08 14:11 Третий спутник ГЛОНАСС запустят в 2019 году
15.08 13:51 Прокурор Генуи назвал причину обрушения моста
15.08 13:37 ЦБ РФ понизил курс евро сразу на рубль
Apple Bitcoin Boeing Facebook Google iPhone IT NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Абхазия аварии на железной дороге авиакатастрофа Австралия Австрия автопром администрация президента Азербайджан акции протеста Александр Лукашенко Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев алкоголь амнистия Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антимайдан Антон Силуанов Аргентина Аркадий Дворкович Арктика Армения армия Арсений Яценюк археология астрономия атомная энергия аукционы Афганистан Аэрофлот баллистические ракеты банковский сектор банкротство Барак Обама Басманный суд Башар Асад Башкирия беженцы Белоруссия Белый дом Бельгия беспилотник беспорядки биатлон бизнес биология 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» визовый режим Виктор Янукович вирусы Виталий Мутко «ВКонтакте» ВКС Владивосток Владимир Жириновский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин ВМФ Внуково 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 госизмена гражданская авиация Греция Гринпис Грузия гуманитарная помощь 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 импорт инвестиции Ингушетия Индия Индонезия инновации Интервью ученых интернет инфляция ипотека Ирак Ирак после войны Иран Иркутская область искусство ислам «Исламское государство» Испания история История человечества Италия Йемен Казань Казахстан казнь Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Ким Чен Ын кино Киргизия Китай климат Земли КНДР Книга. Знание Компьютеры, программное обеспечение Конституционный суд Конституция кораблекрушение коррупция Космодром Байконур космодром Восточный космос КПРФ кража Краснодарский край Красноярский край кредиты Кремль крушение вертолета Крым Ксения Собчак 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 Минпромторг Минсельхоз Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст «Мистраль» Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский МКС мобильные приложения МОК Молдавия монархия Мосгорсуд Москва Московская область мошенничество музыка Мурманская область МЧС наводнение Надежда Савченко налоги нанотехнологии наркотики НАСА наука «Нафтогаз Украины» недвижимость некоммерческие организации некролог 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 Ольга Голодец ООН ОПЕК оппозиция опросы оружие отставки-назначения офшор Павел Дуров Пакистан палеонтология Палестинская автономия Папа Римский Париж ПДД педофилия пенсионная реформа Пентагон Первый канал 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 реклама религия Республика Карелия РЖД ритейл Росавиация Роскомнадзор Роскосмос «Роснефть» Роспотребнадзор Россельхознадзор Российская академия наук Россия Росстат 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 Нарышкин 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 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 тарифы Татарстан театр телевидение телефонный терроризм теракт терроризм технологии Трансаэро транспорт туризм Турция тюрьмы и колонии убийство уголовный кодекс УЕФА Узбекистан Украина 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 ЦРУ ЦСКА Челябинская область Чехия Чечня ЧМ-2018 Швейцария Швеция школа шоу-бизнес шпионаж Эбола эволюция Эдвард Сноуден экология экономика экономический кризис экстремизм Эстония этология Южная Корея ЮКОС Юлия Тимошенко «Яблоко» 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.