Connect with us

Znanost

Genomski potpisi omogućuju praćenje složenosti algi

Mikrobiologija

Genomski potpisi omogućuju praćenje složenosti algi

Na dugom i teškom putu prema ugljično neutralnom izvoru pri prijevozu goriva, US Department of Energy (DOE) razvija raznolike pristupe. To uključuje napore u istraživanju niza potencijalnih novih izvora goriva u prirodi: od biljaka koje mogu poslužiti kao sirovina za celulozu, brzorastućih drveća i višegodišnjih trava na kopnu, do organizama proizvođača nafte u vodenim i drugim staništima, kao što su alge i bakterije.

Jedan prilog koji može informirati istraživače biogoriva nalazi se u izdanju časopisa Science od 9. srpnja, gdje su istraživači pod vodstvom DOE Joint Genome Institute (JGI) i Salk Institute prezentirali genom Volvox carteri od 138 milijuna nukleotida, višestanične alge koja hvata svjetlosnu energiju putem fotosinteze. DOE podržava istraživanje složenih mehanizama prisutnih u fotosintetskih organizama kako bi bolje razumjeli kako oni pretvaraju sunčevu svjetlost u energiju te kako fotosintetske stanice kontroliraju svoje metaboličke procese, a te informacije mogu pomoći u proizvodnji obnovljivih biogoriva.

U članku iz Science genom Volvox uspoređen je s onim iz jednostaničnih algi i bliskog rođaka Chlamydomonas reinhardtii, čiji je genom postao dostupan prije tri godine zahvaljujući upravo DOE JGI. Glavna je vrijednost sekvenci Volvox u usporedbi s Chlamydomonas, algom koja se intenzivno koristi za istraživanje potencijalnih algi koje proizvode biogorivo. Obje alge pripadaju porodici Volvocales, a istraživači koriste usporedne podatke kako bi proučavali oba načina na koji se koriste fotosintetski mehanizmi i evoluciju višestaničnih organizama. Za razliku od Chlamydomonas, Volvox se sastoji od dviju vrsta stanica, manjine reproduktivnih stanica i većine nereproduktivnih somatskih stanica. Reproduktivne stanice “klice” mogu se dijeliti i tako formirati nove kolonije, dok somatske stanice osiguravaju pokretljivost i luče izvanstanični matriks koji proširuje organizam. Ova podjela rada omogućuje Volvox da raste veći i brže pliva od Chlamydomonas, što im pomaže da pobjegnu predatoru i dobiju pristup hranjivim tvarima koje se nalaze dublje u stupcu vode.

“Ono što je posebno intrigantno u vezi s Volvox je to da je naučio kako selektivno ugasiti proces fotosinteze ili ga preusmjeriti da pomaže drugim tipovima stanica”, rekao je suradnik na DOE JGI i prvi koautor Jim Umen sa Salk Institute. “Iako još uvijek ove značajke ne razumijem dobro, one bi mogle biti faktor u tome kako fotosintetski organizmi mogu biti projektirani da rade ono što mi želimo, kao što je proizvodnja biogoriva ili drugih proizvoda, a ne ono što oni obično rade – rastanje i stvaranje više svojih jedinki.”

“Temeljni je interes razvojne biologije koja proučava alge Volvocaceae predak u pojedinoj stanici koja je razvila višestaničnost i složene stanične procese u kratkom evolucijskom razdoblju”, objasnio je bioinformatičar s DOE JGI i prvi koautor Simon Prochnik. Ono što je tim otkrio, rekao je Simon, jest “zapanjujući nedostatak inovacija” u genomu Volvox u usporedbi s Chlamydomonas, osobito s obzirom na potpuno različite morfologije. “Razmišljanje da ako si mal, ti si jednostavan, počinje se raspadati. Što više jednostaničnih organizama sekvencioniramo, bolje ćemo ovaj razumjeti.”

Analiza je pokazala da je bilo oko 1 800 porodica proteina jedinstvenih za Volvox i Chlamydomonas. Te su porodice vjerojatno služile kao bogat izvor genetskog materijala za stvaranje razvojnih i morfoloških promjena u višestaničnih vrsta, a posebno porodice koje sadrže proteine za koje se zna da su povezani s višestaničnošću. Kako se oni koriste drugačije u Volvox u odnosu na Chlamydomonas, unatoč tome što su im zajednički, pitanje je za buduća istraživanja. “Genom Volvox dodaje ogromnu vrijednost projektu na genomu Chlamydomonas te oplemenjuje razumijevanje morfološke evolucije i inovacije proteina. Sada trebamo sjesti i ispitati funkcije tih gena”, rekao je Umen.

Prochnik upućuje i na Volvox i na Chlamydomonas kao eksperimentalno lako obradive modelne organizme čije će informacije biti široko korištene, čak i od strane istraživača koji nisu nužno zainteresirani za biologiju Volvox. “Genom Volvox fantastičan je izvor za usmjeravanje daljnjih istraživanja prema našim ciljanim područjima. Ovaj par genoma algi u ruci omogućuje nam da provedemo još detaljnije usporedbe koje ne bi bile moguće da smo imali samo jednu vrstu.”

David Kirk, profesor emeritus na Washington University of St. Louis i koautor publikacije, predvidio je da će zajednica koja radi na genomu Volvox značajno rasti u idućih pet godina zbog dostupnosti genoma.

“Rad za koji sam bio zainteresiran cijeli svoj život, a što je razumijevanje porijekla višestaničnosti u ovoj skupini, tek je započeo sekvencioniranjem genoma”, rekao je Kirk koji je smatran djedom biologije Volvox i nepokolebljivim zagovornikom za korištenje algi pri istraživanju višestaničnosti. “Sada će odgovori biti puno dostupniji. Ja sam na neki način priželjkivao da sam rođen kasnije kako bih mogao sudjelovati, ali bit ću sa strane i navijati.”

Izvor: DOE/Joint Genome Institute

Nastavi čitati

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Mikrobiologija

Popularno

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh