Sans Organism, a tudósok DNS-t gyűjtenek

Sans Organism, a tudósok DNS-t gyűjtenek
Sans Organism, a tudósok DNS-t gyűjtenek
Anonim

MADISON – Egy borús tavaszi napon Doreen Gillespie a vadászatra készül.

Gillespie összegyűjt egy talajfúrót, egy kanalat és némi ónfóliát egy furgonból, és átmegy egy 8 méter x 8 méteres parcellára, a vadászterületére, és arra készül, hogy mintát gyűjtsön a talajból, amely hemzseg ismeretlen élet. Ha szerencséje van, az általa oly gondosan összegyűjtött szennyeződés valójában fizetőszenny lesz – olyan talaj, amely a tudomány számára új genetikai információhalmazt hoz majd, és amely új antibiotikumot vagy más életmentő gyógyszert eredményezhet.

"Az általános cél a talajban lévő ismeretlen erőforrások felhasználása" - magyarázza Gillespie, a Wisconsin-Madison Egyetem posztdoktori ösztöndíjasa. "Az általunk vizsgált erőforrások mikroorganizmusok."

Szűkebb keretek között a Gillespie által használt erőforrás a mikrobák DNS-e, a mikrobák által előállított vegyszerek – antibiotikumok, rovarölő szerek, rákellenes szerek, parazitaellenes szerek és egyebek – genetikai utasításai, amelyeket ma már csak elképzelni lehet.

Ezek a biokémiai titkok a mikroorganizmusokban vannak elzárva – egyetlen talajdugóban több ezer különböző baktériumfaj lehet –, és a legtöbb, talán 99 százalékot a tudósok nem tudják megszelídíteni a laboratóriumban. ezért nagyrészt ismeretlenek a tudomány számára.

"Ha léteznek ezek a különböző típusú baktériumok, akkor mindenféle vegyszernek kell lennie, amit előállítanak" - mondja Jo Handelsman, az UW-Madison növénypatológia professzora és egy olyan projekt vezetője, amelynek célja hatalmas könyvtárakat hozva létre új genetikai információkkal a talajból. A tudósok tudják, hogy a talajmikrobák szoros kapcsolatban élnek más szervezetekkel ugyanabban a résben, és szinte bizonyosan az általuk előállított vegyszerektől függenek a védekezéstől a kommunikációig.

"Valójában nem sokat tudunk a talajmikrobákról és az általuk élt életről" - mondja Handelsman.

Az az egyszerű tény, hogy a legtöbb talajmikrobát nem lehet laboratóriumban tenyészteni és tanulmányozni, Handelsmant és munkatársait, Robert Goodmant, a szintén UW-Madison növénypatológia professzorát és Jon Clardyt, a Cornell Egyetem kémiaprofesszorát arra késztette. kezdjen egy újszerű küldetésbe, hogy feltárja a talaj mikrobák és az általuk előállított vegyszerek rejtett potenciálját.

Ennek a genetikai anyalódának az ígérete nagyszerű. A laboratóriumban termeszthető viszonylag kevés talajmikroba már számos hasznos terméket eredményezett, a kritikus antibiotikumoktól és rákellenes gyógyszerektől a gombaellenes vegyületekig és gyomirtó szerekig.

Sőt, a Wisconsin-Cornell csapata által kidolgozott technikák potenciálisan kiterjeszthetők más területekre is – rovarbél, mély óceán, édesvizű tavak, meleg források –, ahol bővelkednek a mikrobák.

"Több gyógyszer származik talaj élőlényeiből, mint a Föld bármely más élőhelyéről" - mondja Handelsman. "A talaj lesz a leggazdagabb környezet, de technikailag a legnehezebb is. Ha ezt meg tudjuk tenni a talajjal, akkor azt gondoljuk, hogy bármilyen környezetből származó anyaggal megtehetjük."

A múlt hónapban Handelsman, Goodman és Clardy publikált egy tanulmányt az Applied and Environmental Microbiology folyóiratban, amely leírja a talajmikrobák halmazaiból gyűjtött genetikai információ első könyvtárainak felépítését. A csapat felfedte az új antibiotikum első jelét is.

A könyvtárak úgy jönnek létre, hogy szitált talajmintákat vesznek, és azokat fagyasztás-olvadás ciklusnak teszik ki, amely feltöri a baktériumokat, és hozzáférést biztosít a mikroorganizmus DNS-éhez, amelyet az oldat kicsapásával nyernek ki. További előkészítés után a DNS-t egy plazmidba klónozzák, egy genetikai vektorba, amely beépülhet egy E. coli baktériumba, a mikrobiológus laboratóriumi patkányába.Ha ott van, az újonnan talált DNS-t szondázni lehet, és tesztelni lehet, hogy vannak-e olyan kémiai tulajdonságok, amelyek hasznosak lehetnek a klinikán, a gazdaságban vagy az iparban.

"Mivel olyan sokféle környezet van a talajban, nagy a valószínűsége annak, hogy különböző organizmusokat és különböző vegyi anyagokat találunk" - mondja Goodman. "A világ tele van mikroorganizmusokkal, amelyek kémiailag megtanulták, hogyan jöjjenek ki egymással, hogyan kommunikáljanak velük, hogyan befolyásoljanak más állatokat. Kiderülhet, hogy olyan kémiai molekulákat állítanak elő, amelyekről kiderül, hogy hasznosak az emberek számára."

Az igazi siker azonban valószínűleg csak a kemény munka és a szerencse kombinációjából fakad. Nemcsak sok-sok organizmus van a talajban, de az összegyűjtött DNS mennyisége is hatalmas, és ennek nagy része látszólag haszontalan. És például egy kémiai aktivitáshoz, egy antibiotikum aktivitáshoz sok génre van szükség, ami azt jelenti, hogy a felelős DNS-darabnak viszonylag nagynak kell lennie.

Gillespie és munkatársai szerint az anyalódák olyan vegyi anyagok, amelyek valamilyen gyógyszerészeti tulajdonsággal rendelkeznek, például növekedésszabályozó, olyan vegyi anyag, amely gátolhatja a rákos daganatok növekedését, vagy egy antibiotikum, amely növeli a világ szűkülő kínálatát. gyógyszerek a fertőzések leküzdésére.Érvelésük szerint azonban a kockázatot ellensúlyozza az a potenciális kifizetődő, ha sok új és hasznos vegyszert gyűjtünk be a szó szoros értelmében a lábunk alól.

"Ez viszonylag nagy kockázatot jelent" - mondja Gillespie. "De nem hiszem, hogy kétséges, hogy lesz belőle valami. Csak az a kérdés, hogy mikor és mit."

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva
Olvass tovább

Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva

Amikor megfullad a csípős cigarettafüsttől, úgy érzi, mintha felégne egy falat wasabi-csipkés sushitól, vagy sírna, miközben nyers hagymát és fokhagymát vág, válaszát egy eredeti kémiai érzékelő váltja ki mintegy 500 millió éves állatfejlődés – számoltak be a Brandeis Egyetem tudósai a Nature március 18-i tanulmányában.

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet
Olvass tovább

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet

A gombák jelentős potenciállal rendelkeznek a „horizontális” génátvitelben, egy új tanulmány kimutatta, hasonlóan azokhoz a mechanizmusokhoz, amelyek lehetővé teszik a baktériumok ilyen gyors fejlődését, rezisztenssé válnak az antibiotikumokkal szemben, és más súlyos problémákat okoznak.

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint
Olvass tovább

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint

A hím csőhalak és csikóhal-unokatestvéreik az egyetlen hím, amely ténylegesen vemhes lesz és megszül, de a pipahalak valószínűleg soha nem nyerik el az Év Atyja díjat – az utódokhoz való hozzáállásuk a teljes szeretettől a teljes elhanyagolásig terjedhet, a Texas A&M Egyetem kutatóinak új eredményei szerint.