Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Cortez Denizi'nden Blog: Faydalı Bilim?

Daha önceki yazılarda, hipotezimizden bahsettik: maliyetler ve bilim ve keşif için gereken araçların erişilebilirliği amatör kaşifler için yeni bir fırsat yaratıyor. Bilim ve keşif, araçlardan çok daha büyük fikirler. Cortez'e seyahatimiz için hazırlanırken tüm süreç hakkında dürüst olmamız önemlidir. Bizim için bilimsel bir hipotezle başlamadı. Oradan modellenen yapı, açıklama ve süreçle bir merakla başladı.

DIYBio.org ve Genefoo'nun kurucu ortağı Mac Cowell, gezimizin bilimsel bölümünü yönetiyor. Burada, nasıl düşündüğümüz ve nasıl bir araya geldiğinin bir açıklaması.

Mac’e girin…

David’in dediği gibi, 40’lı yılların bilimsel keşiflerini yavaş yavaş keşfedip keşif yolculuğunda Cortez Denizi’ne giden 59 yıllık John Steinbeck ve Doc Ricketts’in ardından Cortez Denizi’ne gidiyoruz: etrafta gezinmek, felsefe etmek ve anket yapmak körfezin deniz yaşamı.

Onlar gibi, Baja California'ya aynı eğlence ve bilim ruhuyla yelken açacağız. Sadece robotları, modern biyoteknolojiyi ve DIY ruhunu getiriyoruz. Deniz makrofaunalarını toplamak ve kataloglamak yerine, DNA dizilimi ve metagenomik kullanarak körfezde yaşayan mikropların bazı genomlarını inceleyeceğiz. Ya da en azından deneyeceğiz. Araçlarımızı test etmeye ve ne kadar mümkün olduğunu bulmak istiyoruz.

Yeni bilimsel yöntemlere öncülük etmiyoruz veya önemli bir bilimsel çalışma yürütmeye çalışmıyoruz (Steinbeck ve Ricketts vardı). Başladığımızda, test etmek için bir hipotezimiz bile yoktu. Hobiler ve diyetisyenler olarak, sadece etrafımızı saran genom denizini, genom araştırmacıları ve şimdiki yapımcıların öncülük ettiği büyüleyici - ve giderek daha uygun fiyatlı - teknolojilerini kullanarak araştırmak istedik.

Not: Bu geziyi çevreleyen yasal ve etik sorunların farkındayız. Bu, gitmemizin ana sebeplerinden biri: sınırları bulmak ve vatandaşların keşiflerini nasıl etkileyeceklerini bulmak. Doğru şeyi yapmayı çok önemsiyoruz. Bir sonraki yazı bu düzenlemelerden ve zorluklardan bazılarını araştıracak. Bununla birlikte, yorumlarınız, endişeleriniz veya araştırma fikirleriniz varsa lütfen bize yorumlarınızı bildirin.

Metagenomik fırsatlar

Okyanustaki mikroplarda dolaşan bir sürü DNA var ve büyük çoğunluğu hiç dizilemedi. Tek bir deniz suyu damlasının, milyonlarca mikrop arasında yayılan 1-2 trilyon DNA bazını içerdiği tahmin edilmektedir. Deniz ekosisteminin geri kalanını göz önünde bulundururken çok daha fazlası var, virüsleri eklerken daha büyükler. Bilim adamları, tüm mikropların belki de sadece% 1-10'unun ortamları dışında çalışmak için hayatta kalabildiklerini ve laboratuar koşullarında yetiştirilebileceğini tahmin ediyorlar, bu nedenle çevresel bir numuneden DNA'yı doğrudan sıralayabilmeleri daha tam bir önyargı sağlayabilir. belirli bir ekosistemin mikrobiyal üyeleri (Gilbert 2011).

Bazı bilim adamları, bir organizmayı tanımlayan sınırları yeniden düşünmeye başlıyor - her mikropu tam bir birey olarak ele almak yerine, belki de uzamsal olarak farklı fakat fonksiyonel olarak bağlı olan mikrop topluluklarını tek bir varlık olarak düşünmek daha mantıklı - bir “meta-organizma” (Zarraonaindia 2013).

Bu meta-organizma nosyonunu düşünmek ve mikrop topluluklarının genlerini ve genlerini doğrudan araştırmak için DNA sıralamasını kullanmak, metagenomik denilen nispeten yeni bir çalışma alanının temel unsurlarıdır. Son zamanlarda yapılan bir incelemeye göre, metagenomik resmen genetik ve genom konsorsiyumlarını belirli bir niş alandan araştırmak ve “Kim var?” Diye sormakla ilgili araştırma alanı olarak tanımlanabilir. Onlar ne yapıyor? Kim ne yapıyor? Ve evrim bunu nasıl yönlendirir? ”(Kennedy 2010).

DNA sıralamasının düşme maliyetleri, son on yılda metagenomik çalışmalarda patlayıcı büyüme ile sonuçlandı. Belki de en meşhurlarından biri, 2004-2006 yılları arasında dünyanın dört bir yanındaki yelkenlilerden yelkenli yoluyla deniz mikropları örnekleri toplayan, şovmen-bilim adamı Craig Venter liderliğindeki Küresel Okyanus Örnekleme (GOS) Seferiydi. 2003 yılında Sargasso Denizi'nden örneklerle yapılan bir pilot çalışmada, GOS ekibi, av tüfeği Sanger dizilimi ile yaklaşık 1 gigabaz (GB) benzersiz DNA dizisini sıraladı ve bir milyondan fazla yeni gen keşfetti. Ana GOS gezisi sırasında ve sonrasında çok daha fazlası keşfedildi ve açıklandı.

Diğer çalışmalar, insan ince bağırsağının (insan sağlığını daha iyi anlamak için), bir asit-maden drenaj sisteminin nehir yatağının (çevresel iyileştirmeye yönelik yeni yaklaşımların araştırılması) karmaşık mikrobiyal topluluklarını araştırmak için metagenomik teknikleri kullanmıştır. süngerler (potansiyel yeni ilaçların aranması). Alanın 2011'de Gilbert & Dupont tarafından gözden geçirilmesi doksanlı yılların ortasından bu yana yaklaşık 45 ana deniz metagenomik çalışmasının yapıldığını tahmin ediyor.

Sıralamadaki ilerlemelere rağmen, sadece belirli bir topluluktan izole edilebilecek küçük bir DNA fraksiyonunun sekanslanması hala mümkündür, bu nedenle metagenomik çalışmalar tipik olarak numuneden en bilgilendirici fraksiyonu seçici olarak sıralamak için tasarlanmıştır. İki tasarıma Çevresel tek gen anketleri ve rastgele av tüfeği çalışmaları denir. Bu deniz metagenomiği konusundaki son derlemeden alıntı yapmak,

“[Çevresel tek gen araştırmaları] yönlendirilmiş, odaklanmış bir metagenomik çalışma olarak görülebilir. Tekli hedefler PCR kullanılarak büyütülür ve daha sonra ürünler sıralanır, böylece belirli bir topluluktaki bu gen için farklı ortologların çeşitliliği hakkında bir analiz sağlanır. ”

Rastgele av tüfeği metagenomiği, toplam DNA'nın daha sonra dizilen bir örnekten izole edildiği ve topluluk içindeki tüm genlerin bir profiliyle sonuçlandığı bir çalışmadır. Her iki yaklaşımın topluluk kapsamı tamamen dizilimin derinliğine, yani dizilim sırasında kaç tane gen fragmanının elde edildiğine bağlıdır. ”

Peki hangi yaklaşımı benimseyeceğiz? Henüz emin değiliz. Her iki çalışma türünün tipik protokollerini ve maliyetlerini (yasallığın yanı sıra) hala araştırıyoruz. Mendeley'deki literatür koleksiyonumuzu inceleyebilir ve okumamız gereken makaleler önerebilirsiniz. (Metagenomiklere açık erişim tanıtımları için, bu makaleye, bu makaleye ve bu incelemeye bakın).

Bazı fikirler: Yeni floresan proteinleri aramak için tek genli bir anket tasarlayabilir miyiz? Dejenere primerlerin hedefleyebileceği bilinen flüoresan protein aileleri arasında korunmuş sekanslar olup olmadığı hakkında hiçbir fikrim yok, ancak eğer mümkünse, o zaman bu oldukça havalı küçük bir çalışma olabilir - belki de yeni bir flüoresan proteini bulabiliriz!

En azından “klasik metagenomik” yapabilir ve DNA barkodlama yaklaşımlarıyla birkaç örneğin mikrobiyal çeşitlilik ve popülasyon kompozisyonunu tahmin edebiliriz. Bu, 16'ların ribozomal DNA dizilerine ve belki de bir veya iki iyi bilinen metabolik genlere bakarak başka bir tek genli araştırma olacaktır.

Ek olarak, pH, sıcaklık, derinlik, çözünmüş demir, nitratlar, oksijen veya diğer organizmalara yakınlık gibi belirli bir çevresel parametreyle birlikte mikrobiyal çeşitliliğin nasıl değiştiğine de bakabiliriz. Topladığımız her bir örnek ile GPS koordinatlarını ve fotoğraflarını birlikte ölçüp kayıt edeceğiz.

Her durumda, bazı temel metagnomikler yapmaya çalışacağız. Kullanacağımız belirli yöntemleri indirdikten sonra geri döneceğim - ama temel olarak, birkaç deniz mikrobiyal topluluğu örneği toplayacağız, DNA'larını metagenomik analiz için saklayacağız, örneklerin mikroskobik görüntülerini alacağız ve Her bir numune alma yerinin çevresel koşullarının bazılarını ölçmeye çalışın.

Kitapları ve hırdavatçıları vurmak üzereyim.

Referanslar

Gilbert, J.A., & Dupont, C.L. (2011). Mikrobiyal Metagenomik: Genomun Ötesinde. Deniz Biliminin Yıllık Değerlendirmesi, 3 (1), 347-371. doi: 10,1146 / annurev-deniz-120709-142811

Kennedy, J., Flemer, B., Jackson, S.a, Lejon, D.P. H., Morrissey, J.P., O.Gara, F. ve Dobson, A.D. W. (2010). Deniz metagenomiği: deniz mikrobiyal metabolizmasının incelenmesi ve kullanılması için yeni araçlar. Deniz ilaçları, 8 (3), 608-28. doi: 10,3390 / md8030608

Erkekler, A., Forrest, S., & Siemering, K. (2011). Metagenomik ve ötesi: mikrobiyal sistematik için yeni araç kutuları. Mikrobiyoloji Avustralya, 32, 86-89. Http://microbiology.publish.csiro.au/view/journals/dsp_journal_file.cfm?file_id=MA11086.pdf adresinden alındı

Zarraonaindia, I., Smith, D.P., ve Gilbert, J. a. (2013). Genomun ötesinde: mikrobiyal dünyanın topluluk düzeyinde analizi. Biyoloji ve felsefe, 28 (2), 261-282. doi: 10.1007 / s10539-012-9357-8

Hisse

Yorum Bırakmak