13 мая 2021, четверг, 09:16
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

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

Главные новости

09:15 В Минприроды подсчитали, что запасов угля в России хватит еще на 100–200 лет
08:43 В Тюмени из зала суда увезли пенсионера, которого обвиняют в избиении полицейского
08:21 В России в июне планируют начать выпуск вакцины AstraZeneca. Ее будут производить только на экспорт
07:49 Правозащитники заявили о рекордном числе бизнесменов в СИЗО Москвы
07:08 В приамурской школе прервали занятия из-за угрозы подростка «сделать то же самое», что и в казанской гимназии
06:34 Глава ВОЗ сделал прививку от COVID-19
05:56 Умерла российская фемактивистка и блогер Татьяна Никонова
05:31 Биткоин рухнул после заявления Илона Маска об отказе Tesla покупать автомобили за криптовалюту
12.05 21:58 Боевики из Газы вновь начали ракетный обстрел Израиля. За три дня ХАМАС выпустил по этой стране более тысячи ракет
12.05 21:01 Эллен Дедженерес завершит собственное шоу в следующем году. Оно держалось в эфире 19 сезонов
12.05 20:24 Forbes назвал Макгрегора самым высокооплачиваемым спортсменом мира
12.05 19:50 Пятеро китайских студентов получили реальные сроки за мошенничество с едой из KFC
12.05 19:21 Юрист Комитета солдатских матерей — о том, почему казанского стрелка признали годным к службе в армии
12.05 19:15 Устроивший массовый расстрел Галявиев признал вину и не стал возражать против ареста
12.05 19:00 Словакия начнет вакцинировать население «Спутником V». Из-за российской вакцины премьеру страны пришлось уйти в отставку
12.05 18:40 Суд арестовал казанского стрелка Галявиева на два месяца
12.05 18:39 Павел Дуров — о том, что трагедия в Казани не должна стать поводом для превращения общества в концлагерь
12.05 18:33 Дочь сенатора Мизулиной заявила об отмене концерта Моргенштерна в Петербурге
12.05 18:07 Госдума приняла в первом чтении поправки о штрафах для СМИ за упоминание террористических организаций без маркировки
12.05 17:56 Мировой суд Таганского района оштрафовал Telegram на 5 млн рублей за неудаление информации о митингах
12.05 17:28 Иван Колпаков — о том, как живет «Медуза» после признания иноагентом
12.05 17:25 В четырех штатах США ввели режим ЧП из-за хакерской атаки на трубопровод Colonial Pipeline
12.05 17:06 «Важные истории» нашли у семьи помощника Путина Игоря Левитина активы стоимостью не менее $300 млн
12.05 16:31 Прокуратура попросила 14,5 лет колонии для гендиректора «Зимней вишни»
12.05 16:18 «Какой локдаун, вы о чем?»: Голикова исключила возможность введения осенью в России новых ограничений
12.05 15:57 Сенатор Нарусова — о забытых уроках Беслана и о запрете на работу неохраняемых школ
12.05 15:39 У расстрелявшего школьников Галявиева диагностировано заболевание головного мозга
12.05 15:23 Власти Мурманской области допустили, что утечка данных «опасных школьников» была намеренной
12.05 14:47 Эрдоган в разговоре с Путиным заявил, что международное сообщество должно преподать урок Израилю
12.05 14:26 Александр Беглов — о жестких задержаниях протестующих и «мерзавцах», которые жарят колбаски на Вечном огне
12.05 14:17 Прокуратура вынесла предостережение «Молодой гвардии ЕР» за возложение цветов венгерским военнопленным в Орске
12.05 14:12 Соцопрос: Две трети россиян не готовы прививаться отечественным препаратом «Спутник V»
12.05 14:00 Прижизненный портрет Екатерины Медичи достался музею благодаря налогу на наследство
12.05 13:42 WhatsApp начнет с 15 мая отключать функции пользователям, не принявшим новую политику конфиденциальности
12.05 13:37 «Коммерсантъ»: Россия высылает пресс-секретаря американского посольства
12.05 13:28 Екатеринбургский судья назначил Евгению Ройзману девять суток ареста за организацию митинга в поддержку Навального
12.05 13:21 Дмитрий Быков — о том, как выявлять потенциальных убийц с помощью института экстремальной педагогики
12.05 13:05 В Хабаровске художника отправили в СИЗО из-за комментария двухлетней давности о взрыве в здании ФСБ
12.05 12:56 Президент Турции пообещал снять локдаун 17 мая
12.05 12:43 Комитет Госдумы одобрил законопроект об ужесточении правил выдачи лицензий на оружие, который внесли еще в декабре
12.05 12:03 Мишустин сообщил о 24 млн привитых от коронавируса россиян. Два дня назад Путин говорил о 21,5 млн человек
12.05 12:00 Квантовый симулятор за два часа решил задачу, занявшую неделю работы мощного вычислительного кластера
12.05 11:58 Михаил Мишустин — о жадности, из-за которой растут цены на продукты
12.05 11:44 В России заболеваемость коронавирусом шестой день подряд превышает 8 тыс. новых случаев за сутки
12.05 11:32 Экс-главу Серпуховского района Шестуна поставили на учет как склонного к побегу
12.05 11:17 Полиция составила на Ройзмана сразу три протокола из-за митингов в поддержку Навального
12.05 11:13 Число пострадавших при стрельбе в казанской гимназии выросло до 23
12.05 10:44 Детский омбудсмен Татарстана — об отсутствии госидеологии как о причине стрельбы в казанской школе
12.05 10:41 ТАСС: в Крыму задержали мужчину, который в соцсетях угрожал взорвать школу
12.05 09:50 OSIRIS-REx направился к Земле с образцами грунта астероида
«АвтоВАЗ» «ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Болгария Бразилия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венгрия Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Дания Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Кипр Киргизия Китай Коми Конституция Красноярск Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Минздрав Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минск Минтранспорта Минтруд Минфин Минцифры Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгордума Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОАЭ ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса Омск ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Приморье РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Росгвардия Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат Ростех Ростуризм СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Хакасия Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия арест армия археология астрономия аукционы бактерии банкротство беженцы безработица бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес благотворительность блогосфера бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество здоровье землетрясение изнасилование импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коронавирус коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература математика медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость нейробиология некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство право православие преступность продовольствие происшествия психология пытки ракета рейтинги реклама религия ретейл робототехника рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны смертность социология спецслужбы спутники статистика страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Бастрыкин Александр Лукашенко Александр Новак Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Алтайский край Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Астраханская область Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Бутовский полигон Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Милонов Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Калужская область Кирилл Серебренников Кировская область Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Наталья Поклонская Нижний Новгород Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олег Дерипаска Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Самарская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Тюменская область Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Человек дня Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Эммануэль Макрон Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников домашние животные дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие хроники обнуления эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Всемирная организация здравоохранения Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» компьютеры и программное обеспечение видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 рейтинг Forbes Аль-Каида Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Книга. Знание ВИЧ/СПИД Путин20летназад новость20летназад Apple Bitcoin Boeing Facebook G20 Google iPhone IT Microsoft NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks YouTube

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. 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, 1998–2021.