Цивилизация
Центральной публикацией нового номера журнала Science стала работа международного коллектива ученых, в которой рассказывается о секвенировании (определении последовательности ДНК, то есть расшифровке) генома крошечного (размером несколько миллиметров) рачка Daphnia pulex (дафния пулекс). Этот рачок, который имеет широкое распространение, в том числе и в России, и хорошо известен всем, кто дома держит аквариум, стал первым представителем ракообразных, чей геном был расшифрован.
По итогам работы ученые получили ряд интересных результатов. Подробнее о ходе исследования, которое объединило 69 ученых из 24 научных учреждений, «Газете.Ru» рассказал один из авторов публикации в Science Игорь Григорьев, сотрудник Национальной лаборатории Беркли, директор программы эукариотических геномов Объединенного геномного института (Joint Genome Institue, JGI, Калифорния, США), где геном пресноводного рачка дафнии был секвенирован. Этот институт в 2004 году успешно завершил проект «Геном человека» и теперь широко применяет разработанные технологии для анализа других геномов.<3>
«Геном крошечного рачка дафнии принес много сюрпризов. Дафния обитает в пресноводных водоемах и очень чувствительна к самым незначительным загрязнениям воды, реагируя на них изменениями цвета и формы, — пояснил ученый. — Поэтому этого рачка используют для контроля загрязнений окружающей среды, и его геном позволит лучше понять эти механизмы.
Расшифровав этот сравнительно небольшой геном, мы, к большому удивлению, обнаружили заметно (по меньшей мере на пять тысяч) больше генов, чем в геноме человека!
Наличие большинства этих генов подтверждено экспериментально. Как оказалось, около половины из них — совершенно новые гены, функция которых неизвестна. <2>Однако именно эти гены наиболее бурно реагируют на изменения окружающей среды».
Игорь Григорьев рассказал, что в процессе эволюции дафнии гены многократно удваивались, помогая ей приспосабливаться к изменяющимся условиям обитания: «Примером является большая группа расположенных друг за другом генов белка гемоглобина, переносчика кислорода. Связываясь с кислородом, эти белки придают красноватую окраску прозрачному тельцу рачка.
Таким образом, подобно лакмусовой бумаге, дафния меняет цвет в зависимости от степени загрязнения водоема».
Говоря о важности изучения геномов, Игорь Григорьев отметил, что раскодированные геномы зачастую служат импульсом к новым исследованиям. «Несколько лет назад геномом дафнии интересовались Джон Колборн из Университета Индианы (США) и всего лишь несколько ученых-энтузиастов. Сегодня, имея в руках данные генома дафнии, уже сотни групп ученых по всему миру активно исследуют различные его аспекты. Более 50 научных публикаций о дафнии помимо большой статьи в Science описывают эти результаты.
В результате рачок дафния стал «модельным» организмом для лабораторных биологических исследований наряду с мышью, дрожжами и мушкой Drosophila.
Кроме того, расшифрованный геном дафнии дает новый, более точный инструмент в руки экологов для мониторинга водоемов и изменений окружающей среды», — подытожил ученый.