Naukowcy badają DNA każdej żywej istoty na Wyspach Brytyjskich

Naukowcy badają DNA każdej żywej istoty na Wyspach Brytyjskich

Zakończenie Projektu Poznania Ludzkiego Genomu w 2003 roku było przełomowym momentem w historii nauki i medycyny. Zdolność do sekwencjonowania ludzkiego DNA umożliwiła tak wiele rzeczy, których nigdy wcześniej nie mogliśmy sobie wyobrazić – nie tylko, oczywiście, testy DNA dla genealogii i dostępność niedrogich, domowych zestawów testów DNA, takich jak MyHeritage DNA.

Instytut Sangera, który był odpowiedzialny za to przełomowe osiągnięcie naukowe, pracuje teraz nad nowym ambitnym projektem: projekt Darwin Tree of Life. Celem projektu jest sekwencjonowanie genomów około 70 000 gatunków, w tym zwierząt, roślin, grzybów i protistów, znajdujących się w Wielkiej Brytanii i Irlandii. Po jego zakończeniu po raz pierwszy zostaną zsekwencjonowane genomy całego ekosystemu.

„Kiedy ludzki genom został zsekwencjonowany, na zawsze zmienił sposób, w jaki zajmujemy się ludzką biologią”, powiedział Mark Blaxter, który kieruje projektem Tree of Life, w niedawnym wywiadzie dla BBC News. „To naprawdę przekształciło to, jak widzimy siebie i jak pracujemy z naszym zdrowiem i chorobą. I chcemy, aby było to możliwe dla całej biologii. Więc chcemy, aby każdy, pracując nad jakimkolwiek gatunkiem, lub jakąkolwiek grupą gatunków, gdziekolwiek na świecie, mógł mieć ten ostateczny fundament… to zapełnienie biblioteki życia.”

Mapa Wysp Brytyjskich

Mapa Wysp Brytyjskich

Poza poszerzeniem horyzontów ludzkiej wiedzy, jednym z celów projektu jest pomoc w lepszym zrozumieniu, jak gatunki przystosowują się do przetrwania w trudnych i zmiennych środowiskach. Dzięki temu możemy nie tylko dowiedzieć się, jak chronić gatunki przed zagrożeniami środowiskowymi – takimi jak zmiany klimatu – ale także odkryć nowe surowce, które mogłyby pomóc nam, ludziom, takie jak antybiotyki i inne leki.

Sekwencjonowanie ludzkiego genomu zajęło ponad dekadę. W ciągu 20 lat, które upłynęły od 2003 r., technologia znacznie się poprawiła, umożliwiając sekwencjonowanie DNA w znacznie szybszym tempie. W Instytucie Sangera, dzięki potężniejszym komputerom i zautomatyzowanym procesom, cały genom można często zmapować w ciągu kilku dni.

Sama skala projektu Tree of Life czyni go ogromnym przedsięwzięciem. Strona internetowa projektu informuje, że do tej pory zsekwencjonowano nieco ponad tysiąc gatunków. 1,000 mniej… 69,000 do zrobienia!

Co więcej, wiele z mapowanych przez nich genomów jest bardziej złożonych niż genom człowieka. Na przykład jemioła ma kod genetyczny zawierający 94 miliardy zasad – ponad 30 razy dłuższy od ludzkiego genomu! Ponieważ proces mapowania genomu obejmuje rozbicie DNA każdego gatunku na fragmenty, zrozumienie, co znajduje się w tych fragmentach, i złożenie ich z powrotem w prawidłową sekwencję… to wiele pracy.

Pierwszym krokiem w tym procesie jest uzyskanie tkanki biologicznej od każdego z gatunków. Instytut Sangera otrzymuje te próbki od różnych partnerów i organizacji z Wielkiej Brytanii i Irlandii i wprowadza je do systemu zarządzania próbkami. Próbki są przechowywane w temperaturze -70℃ (-94℉), aż zespół ekstrakcyjny będzie na nie gotowy.

Proces ekstrakcji stanowi spore wyzwanie. Istnieją wypróbowane techniki ekstrakcji DNA z tkanek niektórych gatunków, zwłaszcza ssaków. Jednak aby pracować z wieloma gatunkami przewijającymi się przez ich laboratorium, zespół musi zapuścić się na niezbadane wody. Aby zmapować 70 000 genomów w ciągu zaledwie 10 lat, będą musieli opracować standardowy proces i poczynili w tym kierunku znaczne już postępy. Opracowane przez nich metody wyznaczą drogę dla innych naukowców mapujących kolejne ekosystemy w przyszłości.

Po wyekstrahowaniu DNA przychodzi czas na jego sekwencjonowanie, czyli ustalenie tożsamości par zasad, które stanowią budulec DNA gatunku. Następnym etapem jest prawdopodobnie najtrudniejszy etap procesu: ponowne złożenie tych kawałków w gotowy genom. Strona internetowa projektu porównuje ten etap do składania puzzli, z tą różnicą, że obrazek na froncie puzzli został w większości wymazany, pudełko może zawierać wiele kopii tego samego elementu, a do środka mogą być wrzucone kawałki z zupełnie innej układanki!

Po złożeniu genomu, jest on sprawdzany pod kątem błędów przez zespół kuratorów, a następnie wysyłany do Europejskiego Instytutu Bioinformatyki Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL-EBI), aby mógł zostać zestawiony i zaprezentowany światu w przystępnym formacie. Zespół w EMBL-EBI nanosi na asemblery adnotacje zawierające informacje biologiczne, a następnie przesyła je do Ensembl – przeglądarki genomów, gdzie mogą je przeglądać ludzie z całego świata.

    Ensembl – Przeglądarka genomów

    Ensembl – Przeglądarka genomów

W miarę postępów projektu i opracowywania przez zespół standardowych metod ekstrakcji i analizy DNA stworzeń i roślin, które nigdy wcześniej nie były sekwencjonowane, otworzy to drzwi dla naukowców z innych miejsc na świecie badających różne ekosystemy – przybliżając nas o krok do stworzenia genomicznej mapy całej planety.

Nie tylko ludzie z miejsc, w których żyjemy, tworzą nasze dziedzictwo. Zwierzęta, drzewa, kwiaty, ptaki, nawet mikroorganizmy, o których nigdy nawet nie myślimy, są częścią ekosystemu, który stanowi nasz dom i czyni nas tym, kim jesteśmy. W MyHeritage jesteśmy podekscytowani widząc projekty takie jak te, które posuwają się naprzód, nie tylko dlatego, że są dobre dla ludzkości i dla planety, ale również dlatego, że przełomy osiągnięte przez tych pionierskich naukowców z pewnością poprawią dziedzinę badań DNA jako całość.

Czy jesteś zainteresowany odkryciem tajemnic w swoim własnym DNA? Zamów swój zestaw DNA MyHeritage już dziś.