Бурая водоросль Aureococcus anophagefferens в последние годы буквально заполонила некоторые части Мирового океана. Ученые выяснили, кто помог ей мутировать и как.
Цветение океана – серьезная проблема последних десятилетий. При благоприятных условиях, когда, например, в воде оказывается большое количество питательных веществ, в ней начинают быстро размножаться водоросли. Их концентрации могут достигать огромных величин, а вода из-за этого окрашивается в красный, зеленый или бурый цвета. Некоторые виды водорослей, особенно красных или зеленых, токсичны для человека. Тогда в «цветущих» водоемах опасно даже купаться. Бурые приливы – явление для человека неопасное, но вызывает массовый мор рыбы. Это приводит к спаду рыболовства и, следовательно, огромным экономическим убыткам. Естественно, что всех волнует вопрос, почему происходит такое цветение воды, и какие особенности помогают тем или иным видам фитопланктона быстро размножаться.
Группе ученых из США, Канады и Австралии под руководством доктора Кристофера Гоблера (Christopher J. Gobler) из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук удалось выяснить, почему водоросли Aureococcus anophagefferens столь успешно размножаются, вызывая приливы. Ответ на вопрос скрывается в определенном наборе генов.
По словам доктора Гоблера, эти водоросли активно размножаются весной в районе восточного побережья США и у берегов Южной Африки. До 1985 года такого явления в этих акваториях вообще не наблюдалось. Но теперь каждый год весной там происходят «бурые» приливы. Водоросль Aureococcus anophagefferens предпочитает мелководья, особенно мутные воды эстуариев крупных рек — места, где света и неорганических питательных веществ недостаточно, зато в избытке органика – углерод и азот.
«Деятельность человека привела к образованию там новой экологической ниши, где создаются особые условия в результате выброса со стоком рек большого количества органических веществ. Для большинства водорослей такие условия губительны. Но Aureococcus anophagefferens имеет особый набор генов, как показали наши исследования, который позволяет этому виду прекрасно себя чувствовать в такой среде», — говорит Гоблер.
Ученым удалось полностью расшифровать геном Aureococcus anophagefferens еще в 2007 году — в нем оказалось 56 миллионов пар оснований. Доктор Гоблер и его коллеги сравнили эти данные с составом генома других шести видов водорослей, также вызывающих цветение воды. «Существуют такие вещи, которые Aureococcus anophagefferens умеют делать, а другие водоросли — нет. И эти преимущества зашифрованы на генетическом уровне. Прежде всего, это адаптация к условиям плохой освещенности. Без света эти водоросли могут прекрасно себя чувствовать в течение долгого времени. Например, Aureococcus anophagefferens имеет 62 гена, ответственных за улавливание света в процессе фотосинтеза. А другие водоросли, тоже обитающие в заливе, но гораздо менее многочисленные, содержат примерно в два раза меньше этих генов», — говорит Гоблер. Еще одна удивительная закрепленная генетически способность этого вида — выгодная утилизация углерода и азота.
Сейчас ученые пытаются провести Aureococcus anophagefferens анализ РНК. «Очень важно выяснить то, как происходит у них транскрипция генов во время периода цветения. Мы надеемся, что это поможет нам полностью решить загадку, – как на генетическом уровне эти водоросли реагируют на изменение в окружающей среде», — говорит один из соавторов исследования доктор Дирман.
Более подробно об успешной адаптации Aureococcus anophagefferens к окружающей среде и победе над конкурентами можно прочитать в статье доктора Гоблера и коллег «Niche of harmful alga Aureococcus anophagefferens revealed through ecogenomics», опубликованной в последнем номере журнала PNAS.
Источник: Infox.ru
Геном человека не сидел зря последние пять тысяч лет. Население росло в геометрической прогрессии, и новые генетические мутации возникали с каждым поколением. И теперь мы обладаем замечательным
Джош Эйки из Университета штата Вашингтон (США) и его коллеги смогли «раскопать» варианты, встречающиеся менее чем в 0,1% случаев — на порядок более «высокое разрешение» по сравнению с другими исследованиями.
Из 1,15 млн вариантов одиночных нуклеотидов, найденных среди более чем 15 тыс. кодирующих белки генов, 73% появилось в последние пять тысяч лет.
В среднем 164 688 вариантов (примерно 14%) потенциально вредны, и 86% из них возникло в тот же период. Это объясняется очень просто: чем активнее плодятся люди, тем больше ошибок.
Исследователи обнаружили, что у евроамериканцев больше потенциально вредных вариантов: возможно, это «память» о первоначальной миграции из Африки. Первые небольшие группы людей, которые покинули Африку, испытали внезапное сокращение генетического разнообразия (эффект, известный как «бутылочное горлышко») в результате уменьшения числа партнёров для спаривания. Несмотря на последовавший за этим сравнительно быстрый рост населения, он до сих пор не успел отсеять потенциально вредные мутации.
В целом результаты свидетельствуют о том, что люди несут сегодня больше вредных мутаций, чем несколько тысяч лет назад. Но это не значит, что мы стали более восприимчивыми к болезням, говорит г-н Эйки. Скорее это говорит о том, что большинство болезней вызывается более чем одним вариантом и что у разных людей заболевания развиваются на основе разных генетических путей и механизмов.
Результаты исследования опубликованы в журнале
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
От малых различий в геномах разных людей исследователи перешли к большим. Они проанализировали более 28 тысяч хромосомных перестроек, нашли слабые места в геноме и связали некоторые перестройки с наследственными болезнями.
Генетики сделали еще один шаг к пониманию того, чем одни люди отличаются от других. До сих пор исследования индивидуальных и популяционных различий в геноме человека были направлены на однонуклеотидный полиморфизм (SNP) – точечные мутации, выражающиеся в замене одного нуклеотида другим. Международная команда ученых из Европейской молекулярно-биологической лаборатории (European Molecular Biology Laboratory (EMBL) в Гейдельберге, Германия, Института Сенгера (Wellcome Trust Sanger Institute) в Кембридже, Великобритания, и других научных организаций впервые составила карту крупных вариаций в человеческой ДНК.
Работа проведена в рамках проекта «1000 геномов». Ее результаты опубликованы в последнем выпуске Nature.
Структурные вариации (SV) в геноме (они же называются хромосомными перестройками) – это фрагменты ДНК, которые могут быть вырезаны (делеции), добавлены (инсерции), повернуты наоборот (инверсии) или многократно повторены (дупликации). До сих пор ученые не владели адекватными методами для их анализа и сравнения на уровне последовательности нуклеотидов. Для этой цели генетики в сотрудничестве с биоинформатиками, математиками и программистами разработали новый метод (state-of-the-art DNA sequencing technologies), основанный на 19 новых программах, каждая из которых в отдельности имеет как преимущества, так и недостатки. Этим методом ученые проанализировали данные по геномам 185 человек и описали 22025 выпадений фрагментов ДНК, 6000 вставок, а также несколько тысяч повторов. Все вариации они нанесли на карту человеческих хромосом.
Сопоставление структурных вариаций генома с индивидуальными чертами человека раскрывает значение этих перестроек. Так ученые приближаются к тому, чтобы найти вариации, отвечающие за рост, вес, черты внешности или предрасположенность к болезням. Исследователи обнаружили, что одни участки генома больше подвержены изменениям, чем другие: «Мы нашли 51 «горячую точку», где определенные структурные вариации, такие как делеции, возникают особенно часто, — говорит Жан Корбель (Jan Korbel), исследователь из EMBL. – Например, шесть находятся в участке, который связывают с наследственным заболеванием мозга – синдромом Миллера-Дикера. Знание точной нуклеотидной последовательности структурных вариаций и их окружения поможет нам найти генетическую причину многих необъясненных патологий. А также понять, почему одни люди доживают до старости здоровыми, а другие страдают от болезней». Так, вариации в числе повторов некоторых фрагментов ДНК ученые связывают с дальтонизмом, с шизофренией, а также с несколькими формами рака.
Цель проекта «1000 геномов» состоит в том, чтобы нарисовать примерную генетическую картину человечества, проанализировав геномы по крайней мере 2500 человек из разных популяций. Задача должна быть решена к 2012 году.
Источник: Infox.ru
Ученые впервые расшифровали полный геном домашней свиньи и показали, что он содержит значительное количество генов, отвечающих за иммунитет и обоняние. Гены же, связанные со способностью ощущать вкус, в нем представлены плохо.
Результаты исследования, выполненного международным коллективом ученых,опубликованы в свежем выпуске журнала Nature.
Авторы работы установили, что длина генома домашней свиньи (Sus scrofa domesticus) составляет примерно 2,6 миллиарда нуклеотидных пар. Он на 40% состоит из повторяющихся участков ДНК и содержит в себе почти 22 тысячи генов. В частности, свинья обладает 39 типами генов, кодирующих интерферон (белок, отвечающий за устойчивость к вирусным инфекциям), что в два раза превышает аналогичный показатель у человека.
Сравнение генетических особенностей свиньи и ее диких сородичей показало, что свиньи были одомашнены около 10 тысяч лет назад, причем в Европе и Азии это произошло независимо. Дело в том, что азиатские и европейские свиньи разошлись около 1 миллиона лет назад и уже недалеки от образования отдельных подвидов. Соответственно, одомашненные потомки из разных концов Евразии также существенно отличаются.
Сам же вид Sus scrofa появился примерно 5,3-3,5 миллионов лет назад в Юго-Восточной Азии и затем расселился по всему континенту. Ледниковый период негативно отразился на этих животных, так что около 20 тысяч лет назад они потеряли большую часть своего генетического разнообразия. «Ранее мы судили об этих событиях лишь по митохондриальной ДНК, но расшифровка полного генома позволила уточнить наши представления», -- пояснил Мартин Гренин, один из авторов исследования.
По словам ученых, отсутствие у свиньи генов, связанных с вкусовым восприятием, проливает свет на причины их одомашнивания. «Возможно, наши предки стали содержать свиней из-за того, что те могли питаться пищей, которую не ели сами люди», -- рассказал Алан Арчибальд, соавтор работы. Исследователи надеются, что расшифровка генома свиньи поможет работе селекционеров и тех ученых, которые используют свиней при испытании медицинских препаратов.
Источник: infox.ru
06-12-2013 Просмотров:7863 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
С точки зрения классической науки, легкие и прочные кератиновые клювы появились у птиц, заменив тяжелые и громоздкие зубы в ходе адаптации к полету. Но зачем были нужны клювы многотонным растительноядным...
15-12-2015 Просмотров:5925 Новости Геологии Антоненко Андрей
Группа ученых под руководством Сергея Кривоногова из Института геологии и минералогии имени В. Соболева СО РАН (Новосибирск) восстановила историю Аральского моря и показала, как менялись его границы и соленость в...
21-10-2016 Просмотров:5406 Новости Генетики Антоненко Андрей
Ученые из университета Массачусетса в Амхерсте (США), под руководством ассистента-профессора Томаса Марески (Thomas Maresca) измерили величину силы, двигающей хромосомы во время деления клеток. Статью об этом, опубликованную в журнале Nature...
11-02-2011 Просмотров:11048 Новости Окенологии Антоненко Андрей
На российской антарктической станции «Восток» завершается бурение льда, под которым вот уже 15 млн лет скрывается доисторическое озеро. Станция «Восток». 2009 год. 54-я экспедиция. (Фото Русиб.) По словам начальника станции Алексея...
13-03-2013 Просмотров:12910 Новости Зоологии Антоненко Андрей
В 1970-х психологи провели эксперимент, который демонстрировал, как человек может выбирать между сиюминутной выгодой и более значительными, но и более отдалёнными целями. Эксперимент ставили с детьми, которым давали маршмеллоу (опыт...
Ученые из Оксфордского университета впервые построили целую модель внешней оболочки вириона гриппа А. С помощью метода крупномасштабной молекулярной динамики (coarse-grained molecular dynamics simulation) они выявили разные характеристики мембраны вирусной частицы…
Около 74 тыс. лет назад на острове Суматра произошло чудовищное извержение вулкана Тоба. По оценкам, оно было в 5 тыс. раз масштабнее извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году. Да что там говорить —…
Чтобы пережить зиму, некоторым птицам нужно нечто большее, чем тёплые перья или тропический отдых, а именно — мощный мозг. Американские учёные выяснили, что у черношапочных гаичек, способных перенести суровое время…
Людям, живущим на островах, угрожают не только тайфуны, цунами и извержения вулканов. Обитатели моря также могут разрушить их родные места. Так, например, недавно у берегов Японии микроскопические раки буквально съели…
Австралийские ящерицы — желтобрюхие трёхпалые сцинки (Saiphos equalis) — прямо у нас на глазах совершают эволюционный переход от кладки яиц к живорождению. О деталях рассказывает группа биологов из университетов Восточного…
Палеонтологи нашли на северо-востоке Китая останки двух древних млекопитающих, одно из которых обладало пушистым хвостом и жило на ветках деревьев, а второе — обитало в вырытых им самим норах, что делает их древнейшими "белкой" и "кротом", говорится…
Учёные из Японии и Тайваня доказали, что определённое направление закрутки раковины улиток Satsuma обеспечивает моллюскам надёжную защиту от змей. Змея Pareas iwasakii нападает на улитку (иллюстрация из журнала Nature Communications) Все…
Однолетний лед в Арктике стал еще на 20−30 сантиметров тоньше, чем в 2009 и 2010 году. Этот вывод сделали ученые на основе измерения льда с самолета и со спутника. АрктикаИсследовательский самолет…
Новое теоретическое исследование, посвящённое страусам, показало, что компьютерная модель длинношеих зауроподов, использованная для моделирования движений динозавров в документальном фильме Би-би-си «Прогулки с динозаврами» и ставшая основой для экспозиции в Американском музее…