Gorące tematy: Wolni i Solidarni Smoleńsk Zostań BLOGEREM! RSS Kontakt
Uwaga! Wygląda na to, że Twoja przeglądarka nie obsługuje JavaScript. JavaScript jest wymagany do poprawnego działania serwisu!
4573 posty 2072 komentarze

Bogusław Jeznach

Bogusław Jeznach - Dzielić się wiedzą, zarażać ciekawością.

Kod zamiast nazwy?

ZACHOWAJ ARTYKUŁ POLEĆ ZNAJOMYM

SYSTEMATYKA BIOLOGICZNA: Dzięki szybkiemu dekodowaniu DNA mitochondrialnego szykuje się rewolucja w systematyce biologicznej i diagnostyce patogenów.

 

Przez tysiące lat ludzie we wszystkich swoich językach klasyfikowali  żywe istoty całego świata w podobny sposób: według wyglądu. Jeśli coś wygląda jak kaczka, chodzi i kwacze jak kaczka, to jest to kaczka. Ale rozróżnianie w ten sposób milionów gatunków okazała się receptą na pogłębianie zamieszania, bo cos co wydaje się kaczką może okazać się gęsią. Systematyka biologiczna jest terenem ogromnego zamieszania, które stale podlega korektom i prostowaniu. 

Do rozróżniania trudniejszych do zidentyfikowania gatunków, takich jak wirusy i bakterie, od nied\awna stosuje się techniki genetyczne: porównywanie fragmentów DNA. Czy to podejście może mieć bardziej ogólnie zastosowanie? Paul Hebert i jego koledzy z Uniwersytetu w Guelph w Kanadzie uważają, że tak nawet być powinno. Podobnie jak kody kreskowe i schemat numeracji „uniwersalnego kodu produktu" jednoznacznie identyfikują różne przedmioty w kasie supermarketu, sugerują oni, że niektóre odcinki DNA mogłyby spełniać podobną funkcję w żywych organizmach. Podpowiadają  nawet, jak długi powinien być taki genetyczny kod kreskowy i gdzie można go znaleźć.

Uniwersalny kod produktu w sklepach składa się z 11 cyfr, zapewniając 100 miliardów unikalnych kombinacji. Jednak naturalny materiał genetyczny stosuje raczej czwórkowy niż dziesiętny system kodowania. Genom każdego organizmu jest zakodowany przy użyciu tylko czterech chemicznych zasad: adeniny, cytozyny, guaniny i tyminy, ogólnie określanych przy pomocy ich pierwszych liter, A, C, G i T w sekwencji DNA, która może mieć miliony takich liter. Teoretycznie konieczna byłaby jedynie próbka piętnastu z tych liter w celu utworzenia miliarda unikatowych kodów.

W praktyce jednak charakterystyka DNA oznacza, że​​ 15 liter to za mało. W przeciwieństwie bowiem do arbitralnych liczb uniwersalnego kodu produktu, litery DNA nie są przypadkowe, ponieważ kodują coś, co ma znaczenie biologiczne. Naukowcy szacująże od organizmów wymagany będzie podpis aż 45-literowy. Na szczęście, określenie sekwencji kilkuset liter kosztuje teraz nie więcej niż sekwencjonowanie kilkudziesięciu. W rezultacie badacze są pewni, że uda się uchwycić wystarczającą ilość informacji, aby przy użyciu istniejącej technologii rozróżnić nawet dziesiątki milionów gatunków.

Ale gdzie jest najlepsze miejsce na znalezienie uniwersalnego kodu produktu dla organizmów? Nieoczekiwanie, nie w genomie jądra żywych komórek. Zamiast tego naukowcy sugerują celowanie w mniejszy genom znajdujący się wewnątrz komponentów komórkowych zwanych mitochondriami. Takie mitochondrialne DNA ma kilka cech, które czynią go najbardziej odpowiednim do zastosowania jako genetyczny kod kreskowy. Zwykle jest przekazywana w postaci niezmienionej tylko z jednego rodzica (matki) na potomstwo, w przeciwieństwie do jądrowego DNA, w którym wkład genetyczny matki i ojca jest mieszany za każdym pokoleniem. Jest także względnie wolne od długich odcinków bez znaczenia kodowego (czasem nazywanych „śmieciowym  DNA"), które mogą powodować zamieszanie podczas porównywania sekwencji.

W obrębie mitochondrialnego DNA naukowcy uważają, że istnieje wiele możliwych genów, które mogą być odpowiednie do zastosowania jako uniwersalny kod biologiczny produktu. Jednak jeden gen w szczególności zwrócił ich uwagę. Nazywa się on oksydazą I cytochromu C  i odgrywa kluczową rolę w produkcji energii komórkowej. Jest łatwy do wyizolowania. Wariacje w jego sekwencji genetycznej powinny działać jako unikalny kod umożliwiający rozróżnienie różnych gatunków. Co więcej, porównanie unikalnych kodów różnych organizmów powinno pomóc w ukazaniu, w jaki sposób różne gatunki są powiązane, oraz w jaki sposób i kiedy wyewoluowały.

Jeszcze kilka lat temu ogromnym zadaniem było pozyskanie użytecznej sekwencji DNA z okazu. Dzisiaj można tak szybko znaleźć, wyciąć i skopiować sekwencje, że w ciągu kilku godzin można przejść np. od nogi chrząszcza do sekwencji jego DNA mitochondrialnego. Poprawi się to jeszcze bardziej w przyszłości dzięki dalszej automatyzacji i użyciu dedykowanych macierzy z układem DNA na kostce mikroprocesora. Zakładając, że system podobny do uniwersalnego kodu produktu będzie  wkrótce opracowany i uzgodniony przez świat nauki, dr Hebert mówi, że w ciągu 20 lat powinno być możliwe skompilowanie pełnego spisu znanych organizmów i odpowiadających im kodów.

To zrewolucjonizuje taksonomię, która zaczęła się 250 lat temu od Linneusza, ale jak dotąd udało jej się sklasyfikować tylko 10% gatunków spośród około  10-15 milionów, jakie w ogóle istnieją na ziemi. Oprócz podania skrótu do taksonomicznej linii docelowej, pełna inwentaryzacja genetycznych kodów kreskowych radykalnie uprości i przyspieszy proces identyfikacji drobnoustrojów z małych próbek. Ostatecznie, każda osoba, nawet po jednodniowym przeszkoleniu, będzie w stanie zidentyfikować każdy organizm tylko na podstawie  niewielkiego fragmentu materialnej próbki. Umiejętność czytania takich kodów kreskowych przyrody może mieć tak duży wpływ na pracę w laboratoriach, jak stało się to już w sklepach po wprowadzeniu umownych kodów kreskowych wytwarzanych przez człowieka. (BJ)

 

KOMENTARZE

  • -
    Ostatecznie wyjdziemy na łąkę z telefonem (modułem do telefonu, lub urządzeniem jak telefon) i telefon nam rozszyfruje każdy listek:) To by było coś, bo te rycinki w książkach tematycznych są słabe...
  • @k4tx 09:21:14
    "To by było coś, bo te rycinki w książkach tematycznych są słabe..."

    Super pomysł!
    Po identyfikacji wyświetlałby się np opis do czego dana roślina lub jaka jej część może być nam przydatna. Coś czuję, że bardzo szybko big-pharma miałaby zmniejszone przychody.

    A w drugą stronę może to być tak:

    Robimy smartfonem skan siatkówki, ten identyfikuje nam chorobę i zaleca wykonanie testów potwierdzających ewentualną diagnozę. Potem już tylko zalecana roślinka, namierzenie przez satelitę/drona i... pacjencie lecz się sam! ;-DDD

    Mega pozdro!
  • @ Autor
    Oczywiście 5* :-)

    Uprzejmie pozdrawiam.
  • @Jasiek 04:46:32
    "Robimy smartfonem skan siatkówki, ten identyfikuje nam chorobę i zaleca" udanie się do centrum EUTANAZJI, bo "leczenie naszej choroby jest nieopłacalne".

    Niemcy już stosowali kod numeryczny (pierwowzór kreskowego?)... w obozach.

OSTATNIE POSTY

więcej

ARCHIWUM POSTÓW

PnWtŚrCzPtSoNd
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930