19 апреля 2019, пятница, 01:37
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

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

Система Orphus

Главные новости

18.04 23:55 Мария Шарапова отказалась от участия в пяти турнирах подряд
18.04 23:28 ФТС «оценила» новые российские санкции против Украины
18.04 22:51 Спецпрокурор Мюллер рассказал о «неадекватном» допросе Трампа
18.04 22:18 Дмитрия Быкова отправили из Уфы в Москву в состоянии комы
18.04 21:46 Мутко подсчитал долг жителей СКФО за газ и электроэнергию
18.04 21:04 СКР сообщил об аресте сотрудника Росавиации за хищение 1 млрд рублей
18.04 20:32 Тимошенко пожаловалась на агитационный звонок робота-Порошенко
18.04 19:54 Из-за программного сбоя «Связной» продавал iPhone8 по 6 тысяч рублей
18.04 19:26 Сотрудников «Росбалта» вызвали на допрос по делу о клевете на Усманова
18.04 18:53 Трамп и Песков прокомментировали оглашение доклада Мюллера
18.04 18:41 Две трети опрошенных россиян похвалили курс Сталина
18.04 18:22 ЦИК Украины установил новое время дебатов Зеленского и Порошенко
18.04 18:08 В борьбу за освобождение россиянки, сидящей в кувейтской тюрьме, включились тяжеловесы
18.04 18:07 Роснефть за двадцать лет увеличила добычу нефти в 19 раз
18.04 18:01 Украина засекретила решение суда о незаконной национализации Приватбанка
18.04 17:42 Двух российских биатлонистов дисквалифицировали
18.04 17:21 Росстат подтвердил снижение реальных доходов россиян
18.04 17:00 Спецпрокурор подтвердил отсутствие сговора Трампа с Россией
18.04 16:40 Треть водки в России оказалась нелегальной
18.04 16:15 Олимпийский комитет России получил новые талисманы
18.04 15:54 Российское ТВ покажет дебаты Зеленского и Порошенко
18.04 15:35 Владимир Путин принял президента Эстонии впервые за 10 лет
18.04 15:11 В Кремле подтвердили встречу с советником Трампа
18.04 14:51 Владимир Путин встретится с Ким Чен Ыном до конца апреля
18.04 14:40 В Петербурге обсудят новые горизонты университетской репутации
18.04 14:32 Опубликован список запрещенного импорта с Украины
18.04 14:15 Россия уступила Венесуэле и Свазиленду в рейтинге свободы прессы
18.04 13:51 Друзья сообщили о кончине вдовы Евгения Евстигнеева
18.04 13:33 Дума разрешила билетерам в кинотеатрах требовать паспорт
18.04 13:10 Число осужденных по экономическим статьям в России поставило рекорд
18.04 12:51 Россия запретила экспорт нефти на Украину
18.04 12:32 Турчинов предложил признать Россию распространителем терроризма
18.04 12:13 В редакцию «Росбалта» в Москве пришли с обыском
18.04 11:51 Дума приняла закон об «ипотечных каникулах»
18.04 11:31 Менее половины опрошенных россиян сочли себя средним классом
18.04 11:10 Врачи из госпиталя Бурденко вылетели в Уфу для лечения Дмитрия Быкова
18.04 11:07 СМИ: «дело Арашуковых» приближается к Туле
18.04 10:52 Замглавы Минкульта опровергла выделение средств на ремонт Нотр-Дама
18.04 10:32 ФСБ выявила хищения у разработчика защиты от биологического оружия
18.04 10:11 ГАЗ попросил у государства 30 млрд рублей из-за санкций
18.04 09:50 СМИ узнали о визите в Москву советника Трампа
18.04 09:32 Михельсон сместил Лисина с первого места в рейтинге богатейших россиян
18.04 09:13 Северная Корея испытала новое тактическое оружие
18.04 07:47 Глава Росводресурсов сообщил о планах по введению нового налога
18.04 07:11 Команда Зеленского опровергла данные о контракте с лоббистами из США
18.04 06:36 В интернете появилось видео ДТП с туристическим автобусом на Мадейре
18.04 06:24 Завершились испытания Boeing 737 Max с новым программным обеспечением
18.04 05:58 СМИ сообщили о возможном уходе главы Минэнерго США
18.04 05:12 Главный онколог Минздрава РФ сообщил о росте числа раковых больных
18.04 04:37 Зеленский нанял американских лоббистов за 60 тысяч долларов
«ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Бразилия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан 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 Киргизия Китай Конституция Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Мемория Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Право Приморье Продовольствие РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат 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 Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия армия археология астрономия аукционы банкротство беженцы бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество землетрясение импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство православие преступность происшествия ракета рейтинги реклама религия ритейл рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны социология спецслужбы спутники 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» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Лукашенко Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Мутко Владимир Жириновский 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 Кирилл Серебренников 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 Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская 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 Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Южная Корея Юлия Тимошенко 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 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 русские националисты сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная 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» видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Компьютеры, программное обеспечение Книга. Знание ВИЧ/СПИД Apple Bitcoin Boeing Facebook Google iPhone IT NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
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, 1998–2019.