손으로 만든 

초파리 게놈을 해독했을 때, 그것은 발견되었습니다. 한 생물학적 종의 완전한 게놈이 다른 생물학적 종에서 발견됩니다. 식물의 비교 및 ​​기능 유전체학

) 초파리의 게놈에서 발견됨( 초파리 아나나새) 기생 박테리아 게놈의 완전한 사본 볼바키아.

볼바키아 박테리아는 숙주 세포의 세포질에 서식하며 숙주의 번식, 발달, 심지어 진화까지 세밀하게 조절하는 방법을 배운 것으로 알려져 있습니다. 따라서 종종 "미생물 조작자" 또는 "파리의 제왕"(곤충 세포에 살기 때문에)이라고 불립니다.

이 연구는 JCVI의 Julie Dunning-Hotopp이 어떻게 일부 Wolbachia 유전자가 Drosophila 유전자와 마치 동일한 게놈의 일부인 것처럼 "협력"하는지 발견하면서 시작되었습니다.

로체스터 대학의 연구원인 마이클 클라크(Michael Clark)가 식민지에 정착했습니다. 초파리 아나나새연구실에서 워렌과 함께 그 비밀이 무엇인지 알아내려고 합니다.

초파리 게놈의 Wolbachia 유전자(로체스터 대학의 그림).

Clarke는 "몇 달 동안 나는 내가 뭔가 잘못되었다고 생각했습니다. 모든 울바키아 유전자를 계속해서 발견했기 때문에 항생제 내성이 생겼다고 생각하기도 했습니다."라고 말했습니다. 몇 달 전 혼자 남겨두었던 휴지를 드디어 꺼냈을 때, 볼바키아 자체는 발견되지 않았습니다.”

이제 워렌과 클라크는 이렇게 큰 DNA 조각을 삽입함으로써 초파리에게 어떤 이점이 있는지 이해하려고 노력하고 있습니다. 아마도 "외부" 유전자가 숙주에게 새로운 능력을 제공할 수도 있을 것입니다.


그래서 Wolbachia 유전자는 숙주의 DNA로 전달됩니다(National Science의 Nicolle Rager Fuller 삽화).

이번 연구 결과는 사이언스 저널에 게재됐다. 저자는 수평적 유전자 전달(관련 없는 종 사이의 유전자 전달)이 이전에 생각했던 것보다 우리 세계에서 박테리아와 다세포 유기체 사이에서 훨씬 더 자주 발생한다고 제안합니다.

볼바키아가 숙주와 함께 수행하는 분자 유전적 조작 메커니즘을 해독하면 인간은 살아있는 유기체와 자연 전체에 영향을 미칠 수 있는 강력하고 새로운 수단을 얻게 될 것입니다.

그러나 모든 곤충이 볼바키아의 나쁜 영향을 받기 쉬운 것은 아닙니다. 예를 들어, 사모아 섬의 나비는 수컷을 보호하는 방법을 “학습”했습니다. 이 박테리아에 감염시키려는 말라리아 모기가 이 박테리아와 싸우는 법을 배울 수 있을지 궁금합니다.

생물학의 전 러시아 테스트 샘플

11학년

작업 수행 지침

이 테스트에는 14개의 작업이 포함됩니다. 생물학 작업을 완료하는 데 1시간 30분(90분)이 할당됩니다.

작업에 대한 답변은 일련의 숫자, 숫자, 단어(문구) 또는 짧은 자유 답변이며 이 작업을 위해 제공된 공간에 기록됩니다. 틀린 답을 적으면 줄을 그어 지우고 그 옆에 새 답을 적으세요.

과제를 완료할 때 초안을 사용할 수 있습니다. 초안의 항목은 작업을 채점할 때 고려되지 않습니다. 주어진 순서대로 작업을 완료하는 것이 좋습니다. 시간을 절약하려면 즉시 완료할 수 없는 작업을 건너뛰고 다음 작업으로 넘어가세요. 모든 작업을 완료한 후 시간이 남으면 놓친 작업으로 돌아갈 수 있습니다.

완료된 작업에 대해 받는 포인트가 합산됩니다.

가능한 한 많은 작업을 완료하고 가장 많은 점수를 얻으십시오.

전 러시아 테스트 작업 샘플에 대한 설명

샘플 테스트 작업에 익숙해질 때 샘플에 포함된 작업이 전체 러시아어 테스트 작업의 일부로 테스트될 모든 기술 및 콘텐츠 문제를 반영하지는 않는다는 점을 명심해야 합니다. 작업에서 테스트할 수 있는 콘텐츠 요소 및 기술의 전체 목록은 생물학 CD 개발을 위한 졸업생 교육 수준에 대한 콘텐츠 요소 및 요구 사항의 코드화에 나와 있습니다. 샘플 테스트 작업의 목적은 VPR의 구조, 작업 수 및 형식, 복잡성 수준에 대한 아이디어를 제공하는 것입니다.

1. 실험에서 실험자는 아메바가 들어 있는 방울의 일부에 조명을 비췄습니다. 잠시 후 원생동물은 한 방향으로 활발하게 움직이기 시작했습니다.

1.1. 실험은 유기체의 어떤 특성을 보여줍니까?

설명: 살아있는 유기체에는 영양, 호흡, 과민성, 이동성, 배설, 번식, 성장의 7가지 특성이 있습니다(생물이 무생물과 다른 점은 이러한 특성입니다). 아메바는 빛에 반응하여 방울의 밝은 부분에서 어두운 부분으로 이동합니다. 즉, 과민성 속성을 선택합니다.

대답: 과민성.

1.2. 식물에서도 비슷한 현상의 예를 들어보세요.

설명: 여기서 우리는 식물의 반응(과민성 발현)의 모든 예를 작성할 수 있습니다.

대답: 식충 식물의 포획 장치가 닫히거나 태양을 향해 잎이 뒤집히거나 태양 다음 날 해바라기가 움직이거나 풍경(환경) 변화로 인해 줄기가 휘어지는 경우.

2. 숲의 가장자리에는 많은 식물, 동물, 균류, 미생물이 살고 상호 작용합니다. 독사, 독수리, 고슴도치, 태생 도마뱀, 메뚜기가 포함된 그룹을 생각해 보십시오. 작업을 완료하세요.

2.1. 위 그룹에 포함된 사진과 그림에 표시된 개체에 라벨을 붙입니다.

1 - 태생의 도마뱀

2 - 독사

3 - 고슴도치 팀

4 - 일반적인 메뚜기

5 - 독수리

2.2. 먹이사슬에서의 위치에 따라 이들 유기체를 분류합니다. 각 셀에 그룹에 있는 개체 중 하나의 번호나 이름을 적습니다.

먹이 사슬: 고슴도치 - 메뚜기 - 태생 도마뱀 - 독사 - 독수리.

설명: 우리는 생산자(녹색 식물 - 유기 물질 생산자) - 고슴도치, 그 다음 1차 소비자(소비자는 유기 물질을 소비하고 여러 주문을 가짐) - 메뚜기, 태생 도마뱀(2차 소비자)으로 먹이 사슬을 시작합니다. , 바이퍼(3차 소비자), 독수리(4차 소비자).

2.3. 팀의 고슴도치 수 감소가 독수리 수에 어떤 영향을 미치나요? 답을 정당화하십시오.

답: 팀의 고슴도치 수가 감소하면 모든 후속 구성 요소의 수와 궁극적으로 독수리의 수가 감소합니다. 즉 독수리의 수가 감소합니다.

3. 자연의 탄소 순환을 보여주는 그림을 보세요. 물음표로 표시된 물질의 이름을 나타냅니다.

설명: 물음표는 이산화탄소(CO2)를 나타냅니다. CO2는 유기물의 연소, 호흡 및 분해 과정에서 형성되고, 광합성 과정에서 형성되고 물에도 용해되기 때문입니다.

답: 이산화탄소(CO2).

4. 피터는 25개의 시험관에 같은 양의 효소와 그 기질을 섞었습니다. 튜브를 서로 다른 온도에서 동시에 방치하고 반응 속도를 측정했습니다. 실험 결과를 바탕으로 Peter는 그래프를 구성했습니다(x축은 온도(섭씨)를 나타내고 y축은 반응 속도(임의 단위)를 나타냅니다.

온도에 따른 효소 반응 속도의 의존성을 설명합니다.

답: 온도가 30C로 올라가면 반응 속도가 증가한 다음 감소하기 시작합니다. 최적의 온도는 38C입니다.

5. 가장 큰 것부터 시작하여 생물학적 시스템 요소의 종속 순서를 설정합니다.

누락된 요소:

1명

2. 이두근

3. 근육세포

4. 손

5. 아미노산

6. 액틴 단백질

해당하는 일련의 숫자를 적어보세요.

설명: 가장 높은 수준부터 시작하여 요소를 정렬합니다.

인간은 유기체적이다

손 - 오르간

팔뚝-천

근육 세포 - 세포

액틴 단백질 - 분자(단백질은 아미노산으로 구성됨)

아미노산 - 분자

답: 142365.

6. 단백질은 인간과 동물의 신체에서 많은 중요한 기능을 수행합니다. 단백질은 신체에 건축 자재를 제공하고 생물학적 촉매제 또는 조절자 역할을 하며 움직임을 제공하고 일부 산소를 운반합니다. 신체에 문제가 발생하지 않도록 하루에 100-120g의 단백질이 필요합니다.

6.1. 테이블 데이터를 사용하여 식단에 빵 20g, 사워 크림 50g, 치즈 15g, 대구 75g이 포함된 경우 저녁 식사 중에 섭취하는 단백질의 양을 계산합니다. 답을 정수로 반올림하세요.

설명: 빵 100g에는 단백질 7.8g이 포함되어 있고 빵 20g에는 단백질이 5배 적은 1.56g이 포함되어 있습니다. 사워 크림 100g에는 단백질 3g이 포함되어 있고 50g에는 단백질 1.5g이 2배 적게 포함되어 있습니다. 100에서 치즈 g - 단백질 20g, 치즈 15g - 3g, 대구 100g - 단백질 17.4g, 대구 75g - 13.05g.

합계: 1.56 + 1.5 + 3 + 13.05 = 19.01(대략 19와 동일)

답: 19

또는

6.1 한 사람이 120mg의 카페인이 함유된 진한 커피 한 잔을 마셨는데, 카페인은 완전히 흡수되어 혈액과 기타 체액 전체에 고르게 분포되었습니다. 연구 대상자의 체액량은 40리터로 간주할 수 있습니다. 카페인이 2mg/l의 농도에서 작용을 멈추고 그 농도가 시간당 0.23mg씩 감소한다면 카페인 섭취 후 얼마나 오랜 시간(시간 단위)이 사람에게 작용을 멈출지 계산하십시오. 답을 10분의 1로 반올림하세요.

설명: 120mg의 카페인이 40리터의 부피로 인체 전체에 분포되었습니다. 즉, 농도는 3mg/L가 되었습니다. 2 mg/l의 농도에서는 카페인이 작용을 멈춥니다. 즉, 1 mg/l만이 효과적입니다. 시간 수를 알아내려면 1mg/l를 0.23mg(시간당 농도 감소)으로 나누면 4.3시간이 됩니다.

답: 4.3시간.

6.2. 소화 기관의 샘에서 생산되는 효소 중 하나를 말하십시오.

답변: 위벽은 산성 환경에서 단백질을 디펩티드로 분해하는 펩신을 생성합니다. 리파아제는 지질(지방)을 분해합니다. 뉴클레아제는 핵산을 분해합니다. 아밀라아제는 전분을 분해합니다. 말타아제는 말토오스를 포도당으로 분해합니다. 락타아제는 유당을 포도당과 갈락토오스로 분해합니다. 효소 하나를 써야 합니다.

7. 나열된 질병의 원인을 확인하십시오. 표의 해당 셀에 목록에 있는 각 질병의 번호를 적습니다. 테이블 셀에는 여러 숫자를 쓸 수 있습니다.

인간 질병 목록:

1. 혈우병

2. 수두

3. 괴혈병

4. 심근경색

5. 콜레라

설명: CDF에 대한 인간 질병 참조

8. 계보학적 방법은 의학 유전학에서 널리 사용됩니다. 이는 개인의 가계를 수집하고 특정 특성의 유전을 연구하는 데 기반을 두고 있습니다. 그러한 연구에서는 특정 표기법이 사용됩니다. 한 가족의 가계도 일부를 연구하십시오. 그 중 일부는 융합된 귓볼을 가지고 있습니다.

제안된 체계를 사용하여 이 특성이 우성인지 열성인지 여부와 성염색체와 관련이 있는지 확인합니다.

설명: 이 특성은 열성입니다. 1세대에서는 전혀 나타나지 않고, 2세대에서는 33%의 어린이에게만 나타나기 때문입니다. 이 특성은 남자아이와 여자아이 모두에게 나타나기 때문에 성별과 관련이 없습니다.

답변: 열성, 성 관련이 아닙니다.

9. 블라디미르는 항상 그의 아버지처럼 굵은 머리카락을 갖고 싶어했습니다(주요 특성 (A)). 하지만 그의 머리카락은 어머니의 머리카락처럼 부드러웠습니다. 모발의 질을 기준으로 가족 구성원의 유전형을 결정합니다. 표에 답을 입력하세요.

설명: 부드러운 머리카락은 열성 특성(a)이고, 아들은 어머니처럼 열성 동형접합성(aa)이기 때문에 아버지는 이 특성에 대해 이형접합성입니다. 그건:

R: 아아아아아

G: 아, 아 x 아

F1: Aa - 굵은 머리카락을 가진 어린이의 50%

aa - 부드러운 머리카락을 가진 어린이의 50%.

답변:

어머니 아버지 아들
아아 아아 아아

10. Ekaterina는 기증자로서 헌혈하기로 결정했습니다. 혈액을 채취했을 때 캐서린은 그룹 III을 가지고 있음이 밝혀졌습니다. 예카테리나는 자신의 어머니가 혈액형 I형이라는 것을 알고 있습니다.


10.1. 캐서린의 아버지는 어떤 혈액형을 가졌을까요?

설명: 표의 데이터에 따르면 Catherine의 아버지는 혈액형 III 또는 IV일 수 있습니다.

답: III 또는 IV.

10.2. 수혈 규칙에 따라 캐서린이 아버지의 헌혈자가 될 수 있는지 결정하십시오.

설명: 혈액형 I형인 Ekaterina는 보편적인 기증자입니다(Rh 인자가 일치할 경우). 즉, 그녀에게서 아버지에게 혈액을 수혈할 수 있습니다.

대답: 아마도요.

11. 그림에 표시된 세포 소기관의 기능은 유기 물질의 산화와 ATP 합성 중 에너지 저장입니다. 이 소기관의 내부 막은 이러한 과정에서 중요한 역할을 합니다.

11.1. 이 소기관의 이름은 무엇입니까?

답변: 그림은 미토콘드리아를 보여줍니다.

11.2. 세포 소기관 내 내부 막의 패킹이 그것이 수행하는 기능과 어떻게 관련되는지 설명하십시오.

대답: 내부 막의 주름 덕분에 소기관의 내부 표면이 증가하고 더 많은 수의 유기 물질이 산화될 수 있을 뿐만 아니라 ATP 합성 효소(생성하는 효소 복합체)에 의해 더 많은 양의 ATP가 생성될 수 있습니다. ATP(주 에너지 분자) 형태의 에너지.

12. mRNA 단편은 다음과 같은 서열을 갖는다:

UGCGAAUGUUUUGTSUG

이 RNA 분자의 합성을 위한 주형 역할을 한 DNA 부분의 서열과 이 mRNA 단편에 의해 암호화된 단백질의 서열을 결정하십시오. 작업을 완료할 때 상보성 규칙과 유전자 코드 표를 사용하십시오.


테이블 사용 규칙

삼중항의 첫 번째 뉴클레오티드는 왼쪽 수직 행에서 가져옵니다. 두 번째 - 위쪽 가로 행에서, 세 번째 - 오른쪽 세로 행에서. 세 개의 뉴클레오티드 모두에서 나오는 선이 교차하는 곳에 원하는 아미노산이 위치합니다.

설명: 서열을 삼중항(각각 3개의 뉴클레오티드)으로 나눕니다: UGC GAA UGU UUG TsUG. A-T (RNA U에서), G-C를 고려하여 DNA의 해당 뉴클레오티드 서열 (뉴클레오티드의 역 상보 서열)을 작성해 봅시다.

즉, DNA 사슬: ACG CTT ACA AAU GAU.

RNA 서열을 사용하여 해당 아미노산 서열을 찾습니다. 첫 번째 아미노산은 cis이고 그 다음은 glu, cis, leu, leu입니다.

단백질: cis-glu-cis-ley-lay.

12.3. 토마토 게놈을 해독할 때 DNA 분자 조각에서 티민의 비율이 20%인 것으로 밝혀졌습니다. DNA의 다양한 유형의 질소 염기(G+T = A+C) 사이의 정량적 관계를 설명하는 샤가프의 규칙을 사용하여 이 샘플에서 시토신이 포함된 뉴클레오티드의 양(%)을 계산합니다.

설명: 티민의 양이 20%라면 아데닌의 양도 20%입니다(상보적이므로). 구아닌과 시토신(100 - (20 + 20))이 60%, 즉 각각 30% 남아 있습니다.

답변: 시토신은 30%를 차지합니다.

13. 현대 진화론은 다음 그림과 같이 표현될 수 있다.

대답: 아마도 기린의 조상은 목 길이가 달랐을 것입니다. 그러나 기린은 크게 자라는 녹색 잎에 도달해야 했기 때문에 목이 긴 기린, 즉 가장 적합한 기린만이 살아남았습니다(이 특성은 대대로 이어졌습니다. 인구의 유전적 구성에 변화를 가져왔습니다 ). 따라서 자연선택 과정에서는 목이 가장 긴 개체들만 살아남았고, 목의 길이는 점차 늘어났다.

14. 사진은 3억 7천만~2억 5천만년 전에 살았던 멸종된 목본식물인 코르다이트(cordaite)를 보여줍니다.

지리연대표의 일부를 사용하여 이 유기체가 살았던 시대와 기간을 결정합니다. 그들의 조상은 어떤 식물이었습니까?

지질연대표

설명: 겉씨식물은 아마도 고생대에 출현했을 것이다. 기간: 페름기, 석탄기(아마도 데본기). 그들은 나무고사리(고생대에 더 원시적인 식물이 번성했고, 중생대에 겉씨식물이 널리 퍼져 번성했습니다)에서 유래했습니다.

시대: 고생대

기간: 페름기, 석탄기, 데본기

가능한 조상: 나무고사리

2 018 러시아 연방 교육 및 과학 감독을 위한 연방 서비스

점프하는 유전자

지난 세기 중반, 미국 연구자인 바바라 맥클린톡(Barbara McClintock)은 옥수수에서 독립적으로 염색체 위치를 바꿀 수 있는 놀라운 유전자를 발견했습니다. 이제 그들은 "점핑 유전자" 또는 이식 가능한(이동) 요소라고 불립니다. 이 발견은 이동성 요소가 옥수수 특유의 독특한 현상으로 간주되어 오랫동안 인식되지 않았습니다. 그러나 McClintock이 1983년에 노벨상을 받은 것은 이 발견으로 인해 이루어졌습니다. 오늘날 점핑 유전자는 연구된 거의 모든 동식물 종에서 발견되었습니다.

점핑 유전자는 어디에서 왔으며, 세포에서 어떤 역할을 하며, 유용합니까? 유전적으로 건강한 부모와 함께 초파리 가족이 유전자 도약으로 인해 높은 빈도로 돌연변이 자손을 낳거나 심지어 아이가 없을 수도 있는 이유는 무엇입니까? 진화에서 점프 유전자의 역할은 무엇입니까?

세포의 기능을 보장하는 유전자는 특정 순서로 염색체에 위치한다고 말해야합니다. 덕분에 많은 종의 단세포 생물과 다세포 생물에 대한 소위 유전자 지도를 구축할 수 있었습니다. 그러나 유전자 내부보다 유전자 사이에 훨씬 더 많은 유전 물질이 존재합니다! DNA의 이 "밸러스트" 부분이 어떤 역할을 하는지는 완전히 확립되지 않았지만, 스스로 움직일 뿐만 아니라 인접한 DNA 단편도 함께 가져갈 수 있는 이동 요소가 가장 자주 발견되는 곳이 바로 여기입니다.

점핑 유전자는 어디서 오는가? 일부 이동 요소는 바이러스 입자를 형성할 수 있으므로(예: 초파리의 이동 요소 집시) 그 중 적어도 일부는 바이러스에서 유래한 것으로 가정됩니다. 초파리 melanogaster). 일부 이동 요소는 소위를 통해 게놈에 나타납니다. 수평 이동다른 종에서. 예를 들어, 모바일이라는 것이 확인되었습니다. 뜨내기 노동자-요소(러시아어로 번역하면 부랑자라고 함) 초파리 melanogaster이 종의 게놈에 반복적으로 재도입되었습니다. DNA의 일부 규제 부분에도 자율성과 "방랑" 경향이 있을 수 있다는 버전이 있습니다.

유용한 안정기

반면에 점핑 유전자의 대부분은 이름에도 불구하고 전체 유전 물질의 5분의 1을 차지함에도 불구하고 조용하게 행동합니다. 초파리 melanogaster또는 인간 게놈의 거의 절반.

위에서 언급한 DNA 중복에는 장점이 있습니다. 즉, 외래 DNA가 게놈에 도입되면 안정기 DNA(수동 이동 요소 포함)가 타격을 입습니다. 중요한 DNA보다 안정기 DNA가 훨씬 많으면 새로운 요소가 유용한 유전자에 통합되어 그 기능을 방해할 가능성이 줄어듭니다.

DNA의 일부 중복성은 문자의 "중복성"과 같은 방식으로 유용합니다. 우리는 "Maria Ivanovna"라고 쓰고 "Marivan"이라고 말합니다. 일부 문자는 필연적으로 손실되지만 의미는 남아 있습니다. 동일한 원리가 단백질-효소 분자의 개별 아미노산의 중요성 수준에서도 적용됩니다. 활성 중심을 형성하는 아미노산의 순서만 엄격하게 보존됩니다. 따라서 다양한 수준에서 중복성은 시스템 강도를 확보하는 일종의 버퍼로 밝혀졌습니다. 이것이 이동성을 잃은 이동 요소가 게놈에 쓸모가 없는 것으로 판명되는 방법입니다. 그들이 말했듯이 "얇은 양에서 적어도 양털 다발"이라고 말하지만 아마도 여기에는 "줄의 모든 인피"라는 또 다른 속담이 더 적합 할 것입니다.

점프할 수 있는 능력을 보유한 이동 요소는 요소 유형, 유전적 배경 및 외부 조건에 따라 세대당 유전자당 10–2–10–5의 빈도로 초파리 염색체를 따라 이동합니다. 이는 세포에 있는 100개의 점프 유전자 중 하나가 다음 세포 분열 후에 위치를 변경할 수 있음을 의미합니다. 결과적으로 여러 세대가 지나면 염색체를 따라 이동하는 요소의 분포가 매우 크게 바뀔 수 있습니다.

초파리 유충 타액선의 폴리텐(다중 가닥) 염색체에 대한 이러한 분포를 연구하는 것이 편리합니다. 이 염색체는 평소보다 몇 배 더 두껍기 때문에 현미경으로 검사하는 것이 크게 단순화됩니다. 그러한 염색체는 어떻게 얻습니까? 타액선 세포에서는 정상적인 세포 분열과 마찬가지로 각 염색체의 DNA가 증식되지만 세포 자체는 분열되지 않습니다. 결과적으로 샘의 세포 수는 변하지 않지만 10-11주기에 걸쳐 수천 개의 동일한 DNA 가닥이 각 염색체에 축적됩니다.

초파리의 점프 유전자가 다른 다세포 유기체보다 더 잘 연구되는 것은 부분적으로 폴리텐 염색체 때문입니다. 이러한 연구 결과, 동일한 초파리 개체군 내에서도 전이 요소의 분포가 동일한 염색체를 가진 두 개체를 찾는 것이 어렵다는 것이 밝혀졌습니다. 초파리의 자발적인 돌연변이의 대부분이 이러한 "점퍼"의 움직임에 의해 발생한다고 믿어지는 것은 우연이 아닙니다.

결과는 달라질 수 있습니다..

게놈에 미치는 영향에 따라 활성 이동 요소는 여러 그룹으로 나눌 수 있습니다. 그들 중 일부는 게놈에 매우 중요하고 유용한 기능을 수행합니다. 예를 들어, 텔로미어의초파리의 염색체 말단에 위치한 DNA는 특별한 이동 요소로 구성됩니다. 이 DNA는 매우 중요합니다. DNA가 손실되면 세포 분열 중에 전체 염색체가 손실되어 세포 사멸이 발생합니다.

다른 모바일 요소는 명백한 "해충"입니다. 적어도 그것이 현재로서는 그렇게 간주됩니다. 예를 들어, R2 클래스의 이동 요소는 단백질 합성을 위한 세포 "공장"인 리보솜 단백질 중 하나를 코딩하는 절지동물 유전자에 특이적으로 통합될 수 있습니다. 그러한 장애를 가진 개인은 이러한 단백질을 암호화하는 많은 유전자 중 일부만이 게놈에서 손상되기 때문에 생존할 수 있습니다.

생식 세포를 생산하는 생식 조직에서만 움직이는 이동 요소도 있습니다. 이는 서로 다른 조직에서 동일한 이동 요소가 길이와 기능이 다른 운동에 필요한 효소 단백질 분자를 생성할 수 있다는 사실로 설명됩니다.

후자의 예는 P 요소입니다. 초파리 melanogaster, 이는 불과 100년 전에 다른 초파리 종의 수평 이동을 통해 자연 개체군에 유입되었습니다. 하지만 지금 지구상에는 인구가 거의 없다. 초파리 melanogaster, 여기서 P 요소는 발견되지 않습니다. 대부분의 사본에 결함이 있으며 거의 ​​모든 곳에서 동일한 버전의 결함이 발견되었습니다. 게놈에서 후자의 역할은 독특합니다. 동료에 대해 "불관용"하고 억압자 역할을 하여 그들의 움직임을 차단합니다. 따라서 "낯선 사람"의 점프로부터 초파리 게놈을 보호하는 것은 부분적으로 자체 파생물에 의해 수행될 수 있습니다.

가장 중요한 것은 올바른 부모를 선택하는 것입니다!

모바일 요소의 점프 대부분은 밸러스트 DNA에서 발생하기 때문에 Drosophila의 모양에 영향을 미치지 않지만 활동이 급격히 증가하는 다른 상황이 있습니다.

놀랍게도 점핑 유전자의 이동을 유도하는 가장 강력한 요인은 잘못된 부모 선택입니다. 예를 들어, 실험실 모집단에서 암컷을 교배하면 어떻게 되나요? 초파리 melanogaster, P 요소가 없고(그들의 조상이 약 100년 전에 자연에서 포획되었기 때문에) 수컷이 P 요소를 갖고 있습니까? 잡종에서는 이동 요소의 빠른 움직임으로 인해 다양한 유전 질환이 나타날 수 있습니다. 잡종 이형성이라고 불리는 이 현상은 모계 세포질에 전이 요소의 이동을 방해하는 억제인자가 없다는 사실에 의해 발생합니다.

따라서 인구 A의 신랑과 인구 B의 신부가 대가족을 이룰 수 있다면 그 반대가 항상 사실인 것은 아닙니다. 유전적으로 건강한 부모의 가족은 많은 수의 돌연변이 또는 불임 자손을 생산할 수 있으며, 아버지와 어머니의 게놈에 다른 이동 요소 세트가 있는 경우 자녀가 없을 수도 있습니다. 특히 실험이 29°C의 온도에서 수행되면 많은 위반이 나타납니다. 유전적 배경에 중첩된 외부 요인의 영향은 게놈 불일치 효과를 향상시키지만 이러한 요인 자체(전리 방사선 포함)만으로는 가능하지 않습니다. 모바일 요소의 엄청난 움직임을 유발하는 것입니다.

유사한 이벤트 초파리 melanogaster다른 모바일 요소 제품군의 참여로 발생할 수 있습니다.

"모바일" 진화

세포 게놈은 이웃이 공존할 뿐만 아니라 서로 상호 작용하는 일종의 영구 구성원과 임시 구성원의 생태계라고 볼 수 있습니다. 숙주 유전자와 이동 요소의 상호 작용은 아직 잘 알려져 있지 않지만 중요한 유전자가 손상된 경우 유기체의 사망부터 이전에 손상된 기능의 복원에 이르기까지 많은 결과가 제공될 수 있습니다.

점프 유전자 자체가 서로 상호 작용하는 경우가 있습니다. 따라서 이동 요소가 이미 존재하는 요소에 근접하게 침투할 수 없는 경우 면역과 유사한 현상이 알려져 있습니다. 그러나 모든 모바일 요소가 그렇게 섬세한 것은 아닙니다. 예를 들어 P 요소는 쉽게 서로 침투하여 동료 플레이어를 게임에서 몰아낼 수 있습니다.

또한 게놈의 이동 요소 수에는 일종의 자체 조절이 있습니다. 사실 모바일 요소는 서로 상동 영역을 교환할 수 있습니다. 이 프로세스를 재조합. 이러한 상호 작용의 결과로 모바일 요소는 방향에 따라 ( 삭제) 또는 확장( 반전) 그들 사이에 위치한 숙주 DNA 조각. 염색체의 중요한 부분이 손실되면 게놈이 죽습니다. 역전이나 작은 결실의 경우 염색체 다양성이 생성되며 이는 진화의 필수 조건으로 간주됩니다.

서로 다른 염색체에 위치한 이동 요소 사이에서 재조합이 발생하면 결과적으로 염색체 재배열이 형성되고, 이는 후속 세포 분열 중에 게놈 불균형을 초래할 수 있습니다. 그리고 불균형한 예산과 마찬가지로 불균형한 게놈은 매우 잘 나누어져 있지 않습니다. 따라서 실패한 게놈의 죽음은 활성 이동 요소가 염색체를 무한정 채우지 못하는 이유 중 하나입니다.

자연스러운 질문이 생깁니다. 모바일 요소가 진화에 얼마나 중요한 역할을 합니까? 첫째, 대부분의 이동성 요소는 대략적으로 말하면 필요한 곳에 도입되며, 그 결과 도입되는 유전자의 구조나 조절을 손상시키거나 변경할 수 있습니다. 그런 다음 자연 선택은 실패한 옵션을 거부하고 적응 속성이 있는 성공적인 옵션을 수정합니다.

이동 요소 도입의 결과가 중립적인 것으로 판명되면 이 변종은 개체군에 남아 유전자 구조에 어느 정도 다양성을 제공할 수 있습니다. 이는 불리한 조건에서 유용할 수 있습니다. 이론적으로 이동 요소의 대규모 이동으로 인해 많은 유전자에 동시에 돌연변이가 나타날 수 있으며 이는 생활 조건이 급격하게 변화하는 경우 매우 유용할 수 있습니다.

요약하자면, 게놈에는 이동 가능한 요소가 많이 있으며 서로 다릅니다. 그들은 서로 그리고 숙주 유전자와 상호작용할 수 있습니다. 해를 끼칠 수 있고 대체할 수 없습니다. 이동성 요소의 이동으로 인한 게놈의 불안정성은 개인에게는 비극으로 끝날 수 있지만, 빠르게 변화하는 능력은 개체군이나 종의 생존을 위해 필요한 조건입니다. 덕분에 자연 선택과 그에 따른 진화적 변화의 기초가 되는 다양성이 생성됩니다.

점핑 유전자와 이민자 사이에 비유할 수 있습니다. 일부 이민자나 그 후손은 동등한 시민이 되고, 다른 이민자는 거주 허가를 받고, 법을 준수하지 않는 사람들은 추방되거나 투옥됩니다. 그리고 사람들의 대량 이주로 인해 국가 자체가 빠르게 바뀔 수 있습니다.

문학

Ratner V. A., Vasilyeva L. A. 스트레스 영향에 의한 이동 유전 요소의 전치 유도. 러시아어 바인딩. 2000.

Gvozdev V. A. 진핵생물의 이동 DNA // Soros 교육 저널. 1998. 8호.

2011년 9월 5일 9시 36분에 Limarev는 다음과 같이 말했습니다.

리마레프 V.N.

인간 게놈을 해독합니다.

L.G. 의 책 일부 푸치코: “인간의 방사선학적 인식”

게놈 해독 문제를 해결하기 위해 수십억 달러의 예산을 들여 국제 프로젝트인 '인간 게놈'이 조직되었습니다.

2000년에는 인간 게놈 지도가 사실상 완성되었습니다. 유전자를 계산하고 식별하여 데이터베이스에 기록했습니다. 이것은 엄청난 양의 정보입니다.

인간 게놈을 디지털 형식으로 기록하려면 약 300테라바이트의 컴퓨터 메모리가 필요합니다. 이는 100기가바이트 용량의 하드 드라이브 3,000개에 해당합니다.

그것은 밝혀졌습니다. 사람은 이전에 생각했던 것처럼 수십만 개가 아니라 3만 개가 넘는 유전자를 가지고 있습니다. 파리에는 초파리가 있는데 그 수가 절반에 불과합니다. 약 13,000이고 쥐의 수는 사람과 거의 같습니다. 해독된 게놈에는 인간 고유의 유전자가 약 1%만 들어 있다. 밝혀진 바와 같이 DNA 나선의 대부분은 유전자가 아니라 유전자가 단순히 암호화되지 않은 소위 "빈 섹션"과 차례로 반복되는 이중 단편, 의미 및 의미에 의해 점유됩니다. 불분명합니다.

한마디로 유전자는 생명의 구성 요소가 아니라 신체 구성에 따른 청사진의 요소일 뿐이라는 것이 밝혀졌습니다. 유전학이 등장하기 전에 일반적으로 믿어졌던 빌딩 블록은 단백질입니다.

인간 고유의 유전자 중 1%가 인간과 쥐를 구별하는 엄청난 양의 정보를 암호화할 수 없다는 것이 절대적으로 명백해졌습니다. 모든 정보는 어디에 저장되어 있나요? 많은 과학자들에게는 신성한 원리 없이는 인간 본성을 설명하는 것이 불가능하다는 사실을 부인할 수 없습니다. 많은 과학자들은 인체에 대한 기존 생각의 틀 내에서 인간 게놈을 해독하는 것이 원칙적으로 불가능하다고 제안합니다.

세상은 알려지지 않았습니다 - 그것은 알 수 있습니다 (기사에 대한 나의 의견).

1) 다음 부분을 고려하십시오. “신의 원리 없이는 인간의 본성을 설명하는 것이 불가능합니다.”

위에 제시된 정보는 어떤 식으로든 이를 나타내지 않습니다.

게놈은 실제로 이전에 생각했던 것보다 더 복잡한 구조를 가지고 있습니다.

그러나 결국 기사에 언급된 컴퓨터는 메모리 셀로만 구성되지 않습니다.

컴퓨터에는 장기 및 운영 메모리와 정보가 처리되는 프로세서라는 두 가지 메모리가 있습니다. 전자기장은 정보 처리에도 관여합니다. 게놈 정보를 해독하기 위해서는 정보의 저장뿐만 아니라 처리 과정까지 정보가 어떻게 발생하는지 이해하는 것이 필요합니다. 또한 일부 정보가 전자기장을 통해 기록되어 저장된다는 생각도 인정합니다. 또한 내가 이미 쓴 것처럼 Supreme Mind의 특별 정보 센터에는 사람 외부도 있습니다.

모스 부호의 이진 코드 0 또는 1로 인코딩된 연속 텍스트를 상상해 보세요. 그러나 어떤 언어(영어 또는 프랑스어...)로 작성되었는지 모르고 이 연속 텍스트가 단어, 문장으로 구성되어 있다는 사실도 알 수 없습니다. , 단락, 장, 권, 선반, 캐비닛 등

생물학에서도 거의 동일합니다. 여기에 있는 모든 것은 4자리 코드로 인코딩되어 있으며 지금까지 기본 유전자 +-/*의 순서를 해독했지만 언어를 모르므로 이에 따라 단어, 문장, 단락, 장, 권, 선반, 캐비닛 등. 우리에게 해독된 게놈은 여전히 ​​4등급 코드의 견고한 텍스트이며 이를 모두 정면으로 연구하는 것은 거의 불가능합니다.

그러나 특정 기간(개인과 그의 세대 집단, 종, 속 모두)에서 일부 유전자와 그 복합체(단어, 문장, 단락, 장, 책, 선반, 캐비닛 등을 담당)가 있는 것으로 나타났습니다. .) 활성 이고 다른 진화 기간에는 수동적입니다. 이는 다양한 다유전적 특성(진화의 일반 주기 법칙 주제에 표시됨)에 의해 간접적으로 결정됩니다.

현재 유전자를 연구하는 방법은 두 가지뿐입니다. 이는 샘플 내 유전자(DNA)의 합계를 실험실에서 간단히 계산하는 방법과 생성된 단백질 RNA의 양을 계산하는 장치가 있습니다. 생산된 전자칩에 달라붙어그러나 언제든지 엄청난 양의 DNA가 활성화되어 RNA를 통해 수많은 다른 단백질이 생성되기 때문에 "이 국수를 숟가락, 포크, 일본 젓가락으로 분리하는 것은 매우 어렵습니다." 이 수프를 사용하여 원하는 것을 찾으세요. 특정 DNA(DNA 복합체)와 그것이 다유전적 특성에 미치는 영향 사이의 인과관계를 찾아보세요.

나는 다유전적 특성의 정도를 결정하는 DNA, RNA 및 그 단백질의 전체 수프를 분류하는 방법에 대한 간단한 방법을 찾은 것 같습니다.

결과적으로 개인의 진화 순서에 따른 각 다유전적 특성(세대, 종 및 속의 집단)은 주기적입니다. 유전적 세부 사항으로 이동) 다유전적 특성(개인, 세대 집단, 종, 속...)의 측정 변화와 이 기간에 비례하는 RNA, DNA의 해당 활동 사이의 상관 관계입니다.

출판사 "BINOM. Knowledge Laboratory는 유전학자 Craig Venter의 회고록 Life Deciphered를 출간합니다. 크레이그 벤터(Craig Venter)는 인간 게놈을 읽고 해독하는 연구로 유명합니다. 1992년에 그는 게놈연구소(TIGR)를 설립했다. 2010년에 Venter는 세계 최초의 인공 유기체인 합성 박테리아인 Mycoplasma Laboratorium을 만들었습니다. 크레이그 벤터(Craig Venter)가 1999~2000년 초파리 게놈 서열 분석 작업에 관해 이야기하는 책의 한 장을 읽어보시기 바랍니다.

앞으로 및 앞으로만

유전의 근본적인 측면은 놀랍게도 매우 단순하다는 것이 밝혀졌습니다. 따라서 아마도 자연은 그렇게 알 수 없으며 다양한 사람들이 반복적으로 선언하는 그 이해할 수 없음은 또 다른 환상, 우리 무지의 열매일 것이라는 희망이 있었습니다. . 이것은 우리를 낙관적으로 만듭니다. 왜냐하면 세상이 일부 친구들이 주장하는 것처럼 복잡하다면 생물학은 정확한 과학이 될 가능성이 없기 때문입니다.

토마스 헌트 모건. 유전의 물리적 기초

많은 사람들이 나에게 지구상의 모든 생물 중에서 왜 초파리를 선택했는지 묻습니다. 다른 사람들은 내가 왜 즉시 인간 게놈 해독에 착수하지 않았는지 궁금해했습니다. 요점은 우리가 향후 실험을 위한 기반이 필요하다는 것입니다. 우리는 인간 게놈 서열 분석에 거의 1억 달러를 지출하기 전에 우리 방법의 정확성을 확인하고 싶었습니다.

작은 초파리는 생물학, 특히 유전학의 발전에 큰 역할을 했습니다. 초파리 속에는 식초, 포도주, 사과, 포도, 과일 등 다양한 파리가 포함되어 있으며 총 약 2600종이 있습니다. 그러나 "drosophila"라는 단어를 말하면 모든 과학자는 즉시 특정 종인 Drosophilamelanogaster를 생각할 것입니다. 이 작은 파리는 빠르고 쉽게 번식하기 때문에 진화생물학자들의 모형 유기체 역할을 합니다. 그들은 수정의 순간부터 성인 유기체의 출현까지 창조의 기적을 밝히기 위해 그것을 사용합니다. 초파리 덕분에 모든 생명체의 일반적인 구조를 조절하는 호메오박스 함유 유전자의 발견을 포함하여 많은 발견이 이루어졌습니다.

유전학을 전공하는 학생이라면 누구나 미국 유전학의 아버지인 토머스 헌트 모건(Thomas Hunt Morgan)이 수행한 초파리 실험을 잘 알고 있을 것입니다. 1910년에 그는 일반적인 붉은 눈의 파리 중에서 흰 눈을 가진 수컷 돌연변이를 발견했습니다. 그는 흰 눈의 수컷과 빨간 눈의 암컷을 교배하여 그들의 자손이 빨간 눈임을 발견했습니다. 흰 눈은 열성 특성으로 밝혀졌으며 이제 우리는 파리가 흰 눈을 가지려면 두 개의 복사본이 필요하다는 것을 알고 있습니다. 흰 눈 유전자는 각 부모에게서 하나씩 나옵니다. 계속해서 돌연변이를 교배하면서 Morgan은 수컷만이 흰 눈의 특성을 보인다는 사실을 발견하고 이 특성이 성염색체(Y 염색체)와 관련이 있다는 결론을 내렸습니다. Morgan과 그의 학생들은 수천 마리의 초파리의 유전적 특성을 연구했습니다. 오늘날 초파리에 대한 실험은 전 세계 분자생물학 실험실에서 수행되고 있으며, 그곳에서 5,000명 이상의 사람들이 이 작은 곤충을 연구하고 있습니다.

나는 아드레날린 수용체를 연구하기 위해 cDNA 유전자 라이브러리를 사용하고 파리 옥토파민 수용체에서 동등한 것을 발견했을 때 Drosophila의 중요성을 직접 배웠습니다. 이 발견은 파리와 인간 신경계의 진화적 유전이 공통성을 띠고 있음을 나타냅니다. 인간 뇌의 cDNA 라이브러리를 이해하려고 노력하면서 인간 유전자와 초파리 유전자를 컴퓨터로 비교하여 유사한 기능을 가진 유전자를 찾았습니다.

초파리 유전자 서열 분석 프로젝트는 캘리포니아 버클리 대학의 Jerry Rubin과 카네기 연구소의 Allen Spradling이 이 작업을 맡을 때라고 결정한 1991년에 시작되었습니다. 1998년 5월까지 이미 시퀀싱의 25%가 완료되었고 나는 루빈이 "포기하기에는 너무 좋다"고 말한 제안을 했습니다. 내 생각은 매우 위험했습니다. 여러 나라의 수천 명의 초파리 연구자들이 우리가 얻은 코드의 모든 문자를 면밀히 조사하고 이를 Jerry의 고품질 참조 데이터와 비교한 다음 내 방법의 적합성에 대한 결론을 내려야 했습니다. .

원래 계획은 1999년 4월까지 6개월 이내에 파리 게놈 서열 분석을 완료한 다음 인간 게놈에 대한 공격을 시작하는 것이었습니다. 내 생각에는 이것이 우리의 새로운 방법이 효과가 있다는 것을 보여주는 가장 효과적이고 명확한 방법인 것 같았습니다. 그리고 만약 성공하지 못한다면 인간 게놈을 연구하는 것보다 초파리의 예를 사용하여 이를 빨리 검증하는 것이 더 낫다고 생각했습니다. 그러나 사실 완전한 실패는 생물학 역사상 가장 극적인 실패일 것이다. Jerry도 자신의 명성을 걸고 있었기 때문에 Celera의 모든 직원은 그를 지원하기로 결정했습니다. 나는 Mark Adams에게 프로젝트의 우리 부분을 이끌어달라고 요청했고 Jerry도 Berkeley에 최고 수준의 팀을 갖고 있었기 때문에 우리의 협력은 순조롭게 진행되었습니다.

우선, 우리가 염기서열을 분석해야 하는 DNA의 순도에 대한 의문이 생겼습니다. 사람과 마찬가지로 파리도 유전적 수준에 따라 다릅니다. 한 집단에 2% 이상의 유전적 변이가 있고 선택된 그룹에 50명의 서로 다른 개인이 있는 경우 해독이 매우 어려운 것으로 나타납니다. Jerry의 첫 번째 단계는 초파리를 최대한 많이 근친교배하여 균일한 DNA 변이체를 제공하는 것이었습니다. 그러나 근친교배만으로는 유전적 순도를 보장할 수 없었습니다. 즉, 파리 DNA를 추출할 때 파리 먹이나 내장에 있는 박테리아 세포의 유전 물질로 오염될 위험이 있었습니다. 이러한 문제를 피하기 위해 Jerry는 파리 배아에서 DNA를 추출하는 것을 선호했습니다. 그러나 배아 세포에서도 세포의 "발전소"인 미토콘드리아의 핵 외 DNA로 핵을 오염시키지 않기 위해 먼저 필요한 DNA로 핵을 분리해야했습니다. 그 결과, 우리는 순수한 초파리 DNA의 탁한 용액이 담긴 시험관을 받았습니다.

1998년 여름, 그러한 순수한 파리 DNA를 가지고 있는 Ham의 팀은 그 단편의 라이브러리를 만들기 시작했습니다. Ham 자신은 DNA를 자르고 결과 조각을 겹쳐서 외부 소리가 작업에 방해가 되지 않도록 보청기의 감도를 낮추는 것을 가장 좋아했습니다. 라이브러리의 생성은 대규모 시퀀싱의 시작으로 여겨졌지만 지금까지는 드릴, 망치, 톱 소리 만 모든 곳에서 들렸습니다. 전체 건축업자 군대는 끊임없이 근처에서 눈에 띄지 않았으며 우리는 가장 중요한 문제를 계속 해결했습니다. 시퀀서, 로봇 및 기타 장비의 작동 문제를 해결하고 몇 년이 아니라 몇 달 만에 실제 시퀀싱 "공장을 만들려고 노력했습니다. " 기스로부터.

첫 번째 모델 3700 DNA 시퀀서는 1998년 12월 8일 Celera에 전달되어 큰 기쁨과 함께 안도의 한숨을 내쉬었습니다. 장치는 나무 상자에서 꺼내어 지하실의 창문 없는 방(임시 거주지)에 놓고 즉시 테스트를 시작했습니다. 작업이 시작되자 매우 높은 품질의 결과를 얻었습니다. 그러나 이러한 초기 시퀀서는 매우 불안정했고 일부는 처음부터 결함이 있었습니다. 노동자들 사이에도 끊임없는 문제가 있었고, 때로는 거의 매일 문제가 발생하기도 했습니다. 예를 들어, 로봇 매니퓰레이터 제어 프로그램에 심각한 오류가 나타났습니다. 때로는 로봇의 기계 팔이 장치 위로 고속으로 확장되어 벽에 충돌하는 경우도 있었습니다. 그 결과 시퀀서가 중단되었고 수리팀을 불러 수리해야 했습니다. 일부 시퀀서는 흩어진 레이저 빔으로 인해 실패했습니다. 과열을 방지하기 위해 호일과 테이프를 사용했는데, 그 이유는 고온에서 노란색의 G 조각이 시퀀스에서 증발했기 때문입니다.

현재는 정기적으로 장비를 공급하고 있지만, 처음부터 약 90%가 불량이었습니다. 어떤 날에는 시퀀서가 전혀 작동하지 않았습니다. 나는 Mike Hunkapiller를 굳게 믿었지만 그가 우리의 실패를 직원, 건설 먼지, 약간의 온도 변화, 달의 위상 등의 탓으로 돌리기 시작했을 때 내 믿음은 크게 흔들렸습니다. 우리 중 일부는 스트레스로 인해 회색으로 변하기도 했습니다.

죽은 3700은 ABI로 다시 보내지기를 기다리며 구내식당에 앉아 있었고, 결국 우리는 거의 시퀀서의 영안실에서 점심을 먹어야 하는 지경에 이르렀습니다. 나는 절망에 빠졌습니다. 결국 매일 일정한 수, 즉 230개의 작업 장치가 필요했습니다! 약 7천만 달러에 ABI는 하루 종일 중단 없이 작동하는 완벽하게 작동하는 장치 230개 또는 적어도 반나절 동안 작동하는 460개의 장치를 제공하겠다고 약속했습니다. 또한 Mike는 오류가 발생한 후 시퀀서를 즉시 수리할 수 있는 자격을 갖춘 기술 인력의 수를 두 배로 늘려야 했습니다.

그러나 같은 돈으로 이 모든 일을 하는 것이 무슨 소용이 있겠는가! 또한 Mike에게는 이제 정부 게놈 프로젝트라는 또 다른 고객이 생겼습니다. 이 프로젝트의 리더들은 이미 테스트 없이 수백 대의 장치를 구매하기 시작했습니다. Celera의 미래는 이러한 시퀀서에 달려 있지만 Mike는 ABI의 미래도 이들 시퀀서에 달려 있다는 사실을 깨닫지 못한 것 같습니다. ABI 엔지니어와 Celera 팀 간의 중요한 회의에서 명백히 알 수 있듯이 갈등은 불가피했습니다.

엄청난 수의 결함이 있는 기기와 시퀀서 오류를 수정하는 데 걸리는 시간에 대해 보고한 후 Mike는 다시 모든 책임을 직원들에게 전가하려고 했지만 그의 엔지니어들조차 그의 의견에 동의하지 않았습니다. 결국 Tony White가 개입했습니다. “비용이 얼마나 드는지, 그 때문에 누가 죽여야 하는지는 상관하지 않습니다.”라고 그는 말했습니다. 그러다가 처음이자 마지막으로 그는 정말 내 편을 들었습니다. 그는 Mike에게 다른 고객을 희생하고 비용이 얼마인지 아직 알 수 없더라도 가능한 한 빨리 새 시퀀서를 배송하도록 명령했습니다.

Tony는 또한 Mike에게 모든 문제의 원인을 신속하게 수리하고 파악하기 위해 20명의 기술자를 더 고용하라고 명령했습니다. 실제로는 숙련된 인력이 부족했기 때문에 말처럼 쉽지 않았습니다. 우선 Eric Lander는 가장 자격을 갖춘 엔지니어 두 명을 데려왔고 Mike의 의견으로는 우리도 비난을 받았습니다. Mike는 Mark Adams를 돌아보며 "다른 사람이 고용하기 전에 당신이 그들을 고용했어야 했습니다."라고 말했습니다. 그런 말을 한 후 나는 그에 대한 존경심을 완전히 잃었습니다. 결국 우리의 합의에 따르면 나는 ABI 직원을 고용할 수 없었지만 Lander와 정부 게놈 프로젝트의 다른 리더들은 그렇게 할 권리가 있었기 때문에 곧 최고의 ABI 엔지니어가 경쟁사를 위해 일하기 시작했습니다. 회의가 끝날 무렵 나는 문제가 여전히 남아 있다는 것을 깨달았지만 개선에 대한 희망의 빛이 밝아오기 시작했습니다.

즉시는 아니지만 그런 일이 일어났습니다. 우리의 시퀀서 무기고는 230개에서 300개로 늘어났으며, 그 중 20~25%가 실패하더라도 여전히 약 200개의 시퀀서가 작동하고 어떻게든 작업에 대처할 수 있었습니다. 기술 직원은 영웅적으로 일하고 수리 작업 속도를 꾸준히 높여 가동 중지 시간을 줄였습니다. 그동안 저는 한 가지 생각을 했습니다. 우리가 하고 있는 일은 할 수 있는 일이라는 것이었습니다. 수천 가지 이유로 실패가 발생했지만 실패는 내 계획의 일부가 아니었습니다.

우리는 이 작업을 완료했어야 할 무렵인 4월 8일부터 본격적으로 초파리 게놈 서열 분석을 시작했습니다. 물론 나는 White가 나를 제거하고 싶어한다는 것을 이해했지만 주요 작업을 완료하기 위해 최선을 다했습니다. 집에서는 긴장과 불안이 저를 괴롭혔지만 이러한 문제를 "친구"와 논의할 수는 없었습니다. Claire는 내가 Celera의 일에 얼마나 몰두해 있는지 보고 경멸을 표했습니다. 그녀는 내가 TIGR/HGS에서 일하면서 했던 것과 같은 실수를 반복하고 있는 것처럼 느꼈습니다. 7월 1일까지 나는 베트남에서와 마찬가지로 깊은 우울감을 느꼈다.

컨베이어 방법이 아직 우리에게 적합하지 않았기 때문에 우리는 게놈 조각을 다시 "접착"하기 위해 힘들고 힘든 작업을 수행해야 했습니다. 반복으로 인해 주의가 산만해지지 않고 일치하는 항목을 감지하기 위해 Gene Myers는 내 버전의 샷건 방법의 핵심 원칙에 기반한 알고리즘을 제안했습니다. 즉, 모든 결과 클론의 양쪽 끝을 순서대로 나열합니다. Ham은 정확히 알려진 세 가지 크기의 클론을 얻었기 때문에 두 개의 터미널 서열이 서로 엄격하게 정의된 거리에 있다는 것을 알았습니다. 이전과 마찬가지로, 이 "일치" 방법은 우리에게 게놈을 재조립할 수 있는 훌륭한 기회를 제공할 것입니다.

그러나 시퀀스의 각 끝이 개별적으로 순서가 지정되었기 때문에 이 조립 방법이 정확하게 작동하려면 주의 깊게 기록을 유지해야 했습니다. 즉, 모든 끝 시퀀스 쌍을 올바르게 연결할 수 있었는지 절대적으로 확인해야 했습니다. 100번의 시도 중 1번은 오류가 발생하고 일관성을 위해 일치하는 항목이 발견되지 않으면 모든 것이 헛수고가 되어 방법이 작동하지 않습니다. 이를 방지하는 한 가지 방법은 바코드와 센서를 사용하여 프로세스의 각 단계를 추적하는 것입니다. 그러나 작업 초기에는 실험실 기술자가 시퀀싱에 필요한 소프트웨어와 장비가 없었기 때문에 모든 작업을 수동으로 수행해야 했습니다. Celera에서는 20명 미만의 소규모 팀이 매일 200,000개의 클론을 처리했습니다. 우리는 384개 유정의 데이터를 잘못 읽는 등 일부 오류를 예상한 다음 컴퓨터를 사용하여 명백히 잘못된 작동을 찾아 상황을 수정할 수 있습니다. 물론 아직 부족한 부분도 있었지만, 이를 통해 오류를 없앨 수 있다는 팀의 실력과 자신감이 확인됐을 뿐입니다.

모든 어려움에도 불구하고 우리는 4개월 만에 3,156만 개의 서열을 읽을 수 있었으며, 이는 151만 개의 DNA 클론 끝 사이에 포함된 약 17억 6천만 개의 뉴클레오티드 쌍입니다. 이제 진 마이어스(Gene Myers)와 그의 팀, 그리고 우리 컴퓨터의 차례였습니다. 모든 섹션을 초파리 염색체에 모아야 했습니다. 섹션이 길어질수록 순서 지정의 정확도가 떨어집니다. Drosophila의 경우 염기서열은 평균 551개 염기쌍이었고 평균 정확도는 99.5%였습니다. 500개의 문자 시퀀스가 ​​주어지면 거의 모든 사람이 일치하는 항목을 찾을 때까지 한 시퀀스를 다른 시퀀스를 따라 이동하여 일치하는 항목을 찾을 수 있습니다.

헤모필루스 인플루엔자균의 서열을 분석하기 위해 우리는 26,000개의 서열을 보유했습니다. 각각을 다른 모든 것과 비교하려면 26,000번의 비교, 즉 6억 7,600만 번의 비교가 필요합니다. 315만 6천 개의 읽기를 보유한 초파리 게놈에는 약 9조 9천억 번의 비교가 필요합니다. 인간과 마우스의 경우 2,600만 개의 서열 판독을 생성했으며 약 680조 번의 비교가 필요했습니다. 따라서 대부분의 과학자들이 이 방법의 성공 가능성에 대해 매우 회의적인 것은 놀라운 일이 아닙니다.

마이어스는 모든 것을 고치겠다고 약속했지만 끊임없이 의심했습니다. 이제 그는 밤낮으로 일했고 지쳐서 왠지 회색빛이었습니다. 게다가 그는 가족 사이에 문제가 있었고, 우리 프로젝트에 대해 글을 쓰고 그림자처럼 연구 진행 상황을 지켜본 저널리스트 James Shreve와 함께 여가 시간의 대부분을 보내기 시작했습니다. 어떻게든 Gene의 주의를 분산시키려고 나는 그를 카리브해로 데리고 가서 휴식을 취하고 요트를 타고 항해했습니다. 그러나 거기에서도 그는 몇 시간 동안 노트북 앞에 몸을 굽힌 채 검은 눈썹을 찌푸리고 밝은 태양 때문에 검은 눈을 가늘게 뜨고 앉아 있었습니다. 그리고 엄청난 어려움에도 불구하고 Gene과 그의 팀은 6개월 만에 새로운 어셈블러를 위한 50만 라인 이상의 컴퓨터 코드를 생성할 수 있었습니다.

염기서열분석 결과가 100% 정확하고 중복된 DNA가 없다면 게놈 조립은 상대적으로 간단한 작업이 될 것입니다. 그러나 실제로 게놈에는 다양한 유형, 길이 및 빈도의 반복되는 DNA가 많이 포함되어 있습니다. 500개 염기쌍 미만의 짧은 반복은 상대적으로 다루기가 쉽지만 긴 반복은 더 어렵습니다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 "쌍 찾기" 방법을 사용했습니다. 즉, 최대 일치 수를 보장하기 위해 각 클론의 양쪽 끝을 시퀀싱하고 서로 다른 길이의 클론을 얻었습니다.

진 팀의 50만 줄의 컴퓨터 코드에 인코딩된 알고리즘은 단순히 두 시퀀스를 겹치는 것과 같은 가장 "무해한" 동작부터 감지된 쌍을 사용하여 다음과 같은 더 복잡한 동작까지 단계별 시나리오를 제안했습니다. 겹치는 시퀀스의 섬을 병합합니다. 그것은 마치 퍼즐을 맞추는 것과 같았습니다. 작은 섬들이 모여서 더 큰 섬이 되고, 그 과정이 다시 반복되는 것입니다. 우리 퍼즐에만 2,700만 조각이 있었습니다. 그리고 일련의 고품질 조립에서 섹션을 가져오는 것이 매우 중요했습니다. 퍼즐을 조립했는데 해당 요소의 색상이나 이미지가 흐릿하고 흐릿할 경우 어떤 일이 일어날지 상상해 보십시오. 게놈 서열의 장거리 순서의 경우, 판독의 상당 부분이 일치하는 쌍의 형태여야 합니다. 결과가 여전히 수동으로 추적되고 있다는 점을 감안할 때 우리가 보유한 시퀀스의 70%가 이와 똑같다는 사실을 알고 안도했습니다. 컴퓨터 모델러들은 낮은 비율이었다면 "Humpty Dumpty"를 조립하는 것이 불가능했을 것이라고 설명했습니다.

이제 우리는 Celera 어셈블러를 사용하여 시퀀스 순서를 지정할 수 있었습니다. 첫 번째 단계에서는 결과가 가장 높은 정확도를 달성하도록 조정되었습니다. 두 번째 단계에서 Screener는 플라스미드 또는 E. coli DNA에서 오염 서열을 제거했습니다. 조립 과정은 "외부" 서열의 염기쌍 10개만으로도 중단될 수 있습니다. 세 번째 단계에서 스크리너 프로그램은 각 조각이 초파리 게놈의 알려진 반복 서열(우리에게 "친절하게" 제공한 Jerry Rubin의 데이터)과 일치하는지 확인했습니다. 부분적으로 겹치는 영역이 있는 반복 위치가 기록되었습니다. 네 번째 단계에서는 또 다른 프로그램(Overlapper)이 각 조각을 다른 조각과 비교하여 중복되는 영역을 발견했습니다. 이는 엄청난 양의 수치 데이터를 처리하는 엄청난 실험이었습니다. 우리는 6% 미만의 차이가 있는 최소 40개의 겹치는 염기쌍을 찾는 것을 목표로 초당 3,200만 개의 단편을 비교했습니다. 두 개의 겹치는 영역을 발견했을 때 우리는 이를 소위 "contig"(겹치는 조각 집합)라는 더 큰 조각으로 결합했습니다.

이상적으로 이것은 게놈을 조립하기에 충분할 것입니다. 그러나 우리는 DNA 코드의 말더듬과 반복 문제를 해결해야 했습니다. 이는 DNA의 한 조각이 여러 다른 영역과 겹쳐서 가짜 연결을 만들 수 있음을 의미합니다. 작업을 단순화하기 위해 소위 "unitigs"라고 하는 고유하게 연결된 조각만 남겨 두었습니다. 이 작업을 수행하는 데 사용한 프로그램(Unitigger)은 기본적으로 우리가 확실하게 식별할 수 없는 모든 DNA 서열을 제거하고 이러한 단위만 남겼습니다. 이 단계를 통해 우리는 조각을 조립하기 위한 다른 옵션을 고려할 기회를 얻었을 뿐만 아니라 작업도 크게 단순화했습니다. 축소 후에는 겹치는 조각 수가 2억 1200만 개에서 310만 개로 줄어들었고 문제는 68배 단순화되었습니다. 퍼즐 조각은 점차적으로 그러나 꾸준하게 제자리에 맞춰졌습니다.

그런 다음 "골격" 알고리즘을 사용하여 동일한 클론의 시퀀스가 ​​쌍을 이루는 방식에 대한 정보를 사용할 수 있습니다. 서로 겹치는 염기쌍을 가진 가능한 모든 단위가 특수한 틀로 결합되었습니다. 강의에서 이 단계를 설명하기 위해 저는 어린이용 장난감 조립 세트 Tinkertoys에 비유합니다. 다양한 길이의 막대기로 구성되어 있으며, 나무 열쇠 부분(볼, 디스크)에 있는 구멍에 꽂아 입체적인 구조를 만들 수 있습니다. 우리의 경우 핵심 부분은 단위입니다. 쌍을 이루는 서열이 2,000, 10,000 또는 50,000개의 염기쌍 길이의 클론의 끝에 위치한다는 것을 알면, 즉 서로 특정 개수의 홀만큼 떨어져 있는 것처럼 보이면 일렬로 늘어서 있을 수 있습니다.

초파리 게놈의 약 5분의 1에 해당하는 Jerry Rubin의 서열에 대해 이 기술을 테스트한 결과 단 500개의 간격이 나타났습니다. 8월에 자체 데이터를 테스트한 결과 800,000개 이상의 작은 조각이 발견되었습니다. 훨씬 더 많은 양의 처리 데이터를 통해 기술이 제대로 작동하지 않는 것으로 나타났습니다. 결과는 예상했던 것과 반대였습니다. 다음 며칠 동안 패닉이 커졌고 가능한 실수 목록이 늘어났습니다. 2호관 꼭대기층에서 '평온의 방'이라고 농담삼아 부르는 방 안으로 아드레날린이 솟구쳐 올랐다. 그러나 직원들이 문자 그대로 상황에서 벗어날 방법을 찾기 위해 원을 그리며 돌아다닐 때 특히 적어도 몇 주 동안 그곳에서는 평화나 평온함이 없었습니다.

이 문제는 결국 Overlapper 프로그램에 참여한 Arthur Delcher에 의해 해결되었습니다. 그는 150,000줄의 코드 중 678줄에서 이상한 점을 발견했습니다. 여기서 사소한 불일치로 인해 일치의 중요한 부분이 기록되지 않았습니다. 오류가 수정되어 9월 7일에 실제(진색성) 초파리 게놈을 덮는 134개의 세포 비계가 생겼습니다. 우리는 기뻐하며 안도의 한숨을 쉬었습니다. 우리의 성공을 전 세계에 알릴 때가 왔습니다.

제가 몇 년 전부터 주최하기 시작한 게놈 시퀀싱 컨퍼런스는 이에 대한 좋은 기회를 제공했습니다. 나는 우리가 약속을 지켰는지 확인하고 싶어하는 사람들이 많이 있을 것이라고 확신했습니다. 나는 마크 아담스(Mark Adams), 진 마이어스(Gene Myers), 제리 루빈(Jerry Rubin)이 우리의 성과에 대해, 그리고 무엇보다도 서열 분석 과정, 게놈 조립 및 이것이 과학에 미치는 중요성에 대해 이야기해야 한다고 결정했습니다. 컨퍼런스에 오기를 원하는 사람들의 유입으로 인해 저는 컨퍼런스를 힐튼 헤드에서 마이애미의 더 큰 퐁텐블로 호텔로 옮겨야 했습니다. 이번 컨퍼런스에는 대형 제약 및 생명공학 기업 대표, 전 세계 게놈 연구 전문가, 상당수의 칼럼니스트, 기자, 투자 회사 대표 등 모두가 참석했습니다. Incyte의 경쟁자들은 컨퍼런스 후 리셉션 조직, 기업 비디오 촬영 등에 많은 돈을 썼습니다. 그들은 대중에게 "인간 게놈에 대한 가장 자세한 정보"를 제공하고 있음을 확신시키기 위해 모든 노력을 기울였습니다.

우리는 큰 회의실에 모였습니다. 무채색으로 장식하고 벽등으로 장식한 이 공간은 2천 명을 수용하도록 설계되었지만 사람들이 계속해서 찾아왔고 곧 홀은 가득 찼습니다. 컨퍼런스는 1999년 9월 17일 첫 번째 세션에서 Jerry, Mark, Gene의 발표로 시작되었습니다. 짧은 소개 후 Jerry Rubin은 청중이 자신이 참여했던 유명 기업의 최고의 공동 프로젝트에 대해 곧 듣게 될 것이라고 발표했습니다. 분위기가 뜨거워지고있었습니다. 청중은 우리가 정말 놀라운 것을 준비하지 않았다면 그가 그렇게 거창하게 말하지 않았을 것이라는 것을 깨달았습니다.

이어지는 침묵 속에서 Mark Adams는 Celera의 "가공 작업장" 작업과 새로운 게놈 서열 분석 방법을 자세히 설명하기 시작했습니다. 그러나 그는 청중을 놀리는 듯 조립된 게놈에 대해서는 한마디도 하지 않았다. 그런 다음 Gene이 나와서 샷건 방식의 원리, Haemophilus 서열 분석 및 어셈블러의 주요 단계에 대해 이야기했습니다. 그는 컴퓨터 애니메이션을 사용하여 역 게놈 조립의 전체 과정을 시연했습니다. 프레젠테이션에 할당된 시간이 얼마 남지 않았고 많은 사람들이 이미 구체적인 결과를 제시하지 않고 PowerPoint를 사용한 기본 프레젠테이션으로 모든 것을 제한하기로 결정했습니다. 그러나 Gene은 악의적인 미소를 지으며 청중이 여전히 실제 결과를 보고 싶어하고 모방에 만족하지 않을 것이라고 지적했습니다.

Gene Myers보다 더 명확하고 표현력 있게 결과를 제시하는 것은 불가능했습니다. 그는 시퀀싱 결과만으로는 올바른 인상을 줄 수 없다는 것을 깨달았기 때문에 좀 더 설득력을 주기 위해 전통적인 방법을 사용하여 Jerry가 열심히 연구한 결과와 비교했습니다. 그들은 동일한 것으로 밝혀졌습니다! 따라서 Jin은 우리의 게놈 조립 결과를 수십 년 전에 초파리 게놈에 매핑된 모든 알려진 마커와 비교했습니다. 수천 개의 마커 중 단 6개만이 우리 조립 결과와 일치하지 않았습니다. 여섯 가지 모두를 주의 깊게 조사함으로써 우리는 Celera의 서열 분석이 정확했으며 다른 실험실에서 기존 방법을 사용하여 수행한 작업에는 오류가 포함되어 있음을 확신했습니다. 마지막으로 Gene은 우리가 이제 막 인간 DNA 서열 분석을 시작했으며 반복은 아마도 Drosophila의 경우보다 문제가 덜할 것이라고 말했습니다.

크고 긴 박수가 이어졌습니다. 쉬는 시간에도 멈추지 않는 함성은 목표를 달성했다는 의미였다. 언론인 중 한 명은 정부 게놈 프로젝트 참가자가 슬프게 고개를 흔드는 것을 발견했습니다. “이 악당들은 정말 모든 것을 할 것 같습니다.”1 우리는 새로운 에너지를 충전하고 회의를 떠났습니다.

해결해야 할 두 가지 중요한 문제가 남아 있었는데, 둘 다 우리에게 친숙했습니다. 첫 번째는 결과를 게시하는 방법입니다. Jerry Rubin과 체결한 양해각서에도 불구하고, 우리 비즈니스 팀은 귀중한 Drosophila 시퀀싱 결과를 GenBank로 전송한다는 생각이 마음에 들지 않았습니다. 그들은 초파리 서열 분석 결과를 국립 생명공학 정보 센터의 별도 데이터베이스에 두어 모든 사람이 상업적 목적이 아닌 한 가지 조건에서 사용할 수 있도록 제안했습니다. 유럽 ​​생물정보학 연구소(European Bioinformatics Institute)의 화끈하고 연쇄 담배를 피우는 마이클 애쉬버너(Michael Ashburner)는 이에 대해 극도로 불쾌해했습니다. 그는 Celera가 "모든 사람을 속였다"고 믿었습니다. (그는 Rubin에게 다음과 같이 썼습니다. "Celera에서 도대체 무슨 일이 일어나고 있는 걸까요?" 3) Collins도 기분이 좋지 않았지만 더 중요한 것은 Jerry Rubin도 마찬가지였습니다. 결국 저는 결과를 GenBank에 보냈습니다.

두 번째 문제는 Drosophila에 관한 것입니다. 우리는 게놈 서열 분석 결과를 얻었지만 그것이 의미하는 바를 전혀 이해하지 못했습니다. 4년 전 헤모필루스(Haemophilus)에 대해 그랬던 것처럼, 논문을 쓰고 싶다면 그것들을 분석해야 했습니다. 파리의 게놈을 분석하고 특성화하는 데는 1년 이상이 걸릴 수 있었는데, 지금은 인간 게놈에 집중해야 했기 때문에 그럴 시간이 없었습니다. Jerry 및 Mark와 이에 대해 논의한 후, 우리는 Drosophila에 대한 작업에 과학계를 참여시켜 이를 흥미진진한 과학적 문제로 전환하고 문제를 빠르게 진전시켜 지루한 게놈 설명 과정에서 벗어나 즐거운 휴가를 보내기로 결정했습니다. 국제 정찰 잼버리처럼요. 우리는 이를 게놈 잼버리(Genomic Jamboree)라고 불렀고 전 세계의 주요 과학자들을 Rockville로 초대하여 약 1주일에서 10일 동안 파리의 게놈을 분석했습니다. 얻은 결과를 바탕으로 우리는 일련의 기사를 작성할 계획이었습니다.

모두가 그 아이디어를 좋아했습니다. Jerry는 주요 연구자 그룹에게 이벤트 초대장을 보내기 시작했고 Celera 생물정보학 전문가들은 과학자들의 작업을 최대한 효율적으로 만들기 위해 어떤 컴퓨터와 프로그램이 필요한지 결정했습니다. 우리는 Celera가 여행 및 숙박 비용을 지불하기로 동의했습니다. 초대받은 사람들 중에는 나를 가장 가혹하게 비판하는 사람들도 있었지만, 우리는 그들의 정치적 야망이 우리 사업의 성공에 영향을 미치지 않기를 바랐습니다.

11월에 약 40명의 초파리 전문가가 우리에게 도착했고, 심지어 우리의 적들에게도 그 제안은 거절하기에는 너무 매력적이었습니다. 처음에 참가자들이 며칠 내에 1억 개가 넘는 염기쌍의 유전자 코드를 분석해야 한다는 사실을 깨달았을 때 상황은 상당히 긴장되었습니다. 새로 도착한 과학자들이 자고 있는 동안 우리 직원들은 24시간 내내 일하며 예상치 못한 문제를 해결하기 위한 프로그램을 개발했습니다. 셋째 날, 손님 중 한 명이 말했듯이 과학자들이 "이전에는 거의 평생이 걸렸던 놀라운 발견을 몇 시간 만에" 할 수 있는 새로운 소프트웨어 도구가 있다는 것이 밝혀지자 상황은 진정되었습니다. 매일 정오, 중국 공의 신호에 따라 모두가 모여 최신 결과를 논의하고 현재 문제를 해결하며 다음 라운드 작업 계획을 세웠습니다.

매일 토론은 점점 더 흥미로워졌습니다. Celera 덕분에 손님들은 새로운 세계를 가장 먼저 접할 수 있는 기회를 얻었고, 공개된 내용은 기대 이상이었습니다. 우리가 원하는 모든 것을 논의하고 그것이 의미하는 바를 이해할 시간이 충분하지 않다는 것이 곧 밝혀졌습니다. Mark는 축하 만찬을 열었지만 모든 사람이 재빨리 연구실로 달려가는 바람에 그 만찬은 오래 가지 못했습니다. 곧 점심과 저녁 식사는 초파리 게놈에 관한 데이터가 표시된 컴퓨터 화면 바로 앞에서 소비되었습니다. 처음으로 오랫동안 기다려온 수용체 유전자 계열이 인간 질병 유전자와 유사한 놀라운 수의 초파리 유전자와 함께 발견되었습니다. 발견할 때마다 즐거운 비명과 휘파람 소리, 다정하게 어깨를 두드리는 소리가 동반되었습니다. 놀랍게도 우리의 과학 축제 중에 한 커플이 약혼할 시간을 찾았습니다.

그러나 약간의 우려가 있었습니다. 연구 중에 과학자들은 예상된 2만 개가 아닌 약 1만 3천 개의 유전자만 발견했습니다. "낮은" 벌레 C. elegans에는 약 2만 개의 유전자가 있기 때문에 많은 사람들은 초파리가 10배 더 많은 세포를 갖고 있고 심지어 신경계까지 가지고 있기 때문에 더 많은 유전자를 가지고 있을 것이라고 믿었습니다. 계산에 오류가 없는지 확인하는 간단한 방법이 하나 있었습니다. 알려진 파리 유전자 2,500개를 가져와 시퀀스에서 그 중 몇 개를 찾을 수 있는지 확인하는 것입니다. 스탠포드 대학의 마이클 체리(Michael Cherry)는 신중한 분석 끝에 여섯 개의 유전자를 제외한 모든 유전자를 발견했다고 보고했습니다. 논의 후, 이들 6개 유전자는 인공물(artifact)로 분류되었습니다. 유전자가 오류 없이 식별되었다는 사실은 우리에게 영감을 주고 자신감을 주었습니다. 초파리 연구에 전념하는 수천 명의 과학자 커뮤니티는 수십 년 동안 그 2,500개의 유전자를 추적해 왔으며, 이제 컴퓨터 화면에는 무려 13,600개의 유전자가 눈앞에 있었습니다.

작업이 끝날 때 불가피하게 진행되는 사진 촬영 중에 잊을 수 없는 순간이 왔습니다. 전통적인 방식으로 어깨를 두드리며 다정하게 악수를 나눈 후 Mike Ashburner는 제가 그의 발을 밟고 사진에 영원히 남을 수 있도록 네 발로 엎드렸습니다. . 그래서 그는 모든 의심과 회의에도 불구하고 우리의 업적에 대한 공을 돌리기를 원했습니다. 유명한 유전학자이자 초파리 연구자인 그는 사진에 "거인의 어깨 위에 서다"라는 적절한 캡션을 쓰기도 했습니다. (그는 다소 허약한 체격을 갖고 있었습니다.) “그럴 자격이 있는 사람들에게 공을 돌리자”라고 그는 나중에 썼습니다. 우리의 반대자들은 우리의 약속에서 벗어난 것으로 시퀀싱 결과를 공개 데이터베이스에 전송하는 데 지연이 있다는 점을 제시하려고 했지만 그들 역시 그 회의가 "글로벌 초파리 연구에 매우 귀중한 기여"를 했다는 점을 인정할 수밖에 없었습니다 5 . 진정한 '과학적 열반'이 무엇인지 경험한 후 모두가 친구로 헤어졌습니다.

우리는 3개의 대규모 논문을 출판하기로 결정했습니다. 하나는 Mike를 첫 번째 저자로 하는 전체 게놈 서열 분석, 하나는 Gene을 첫 번째 저자로 하는 게놈 어셈블리, 세 번째는 Jerry를 첫 번째 저자로 하는 벌레, 효모 및 인간 게놈의 비교 유전체학에 관한 것입니다. 작가. 논문은 2000년 2월 사이언스(Science)에 제출되었고 콜드 스프링 하버(Cold Spring Harbor)에서 제리 루빈(Jerry Rubin)과 대화를 나눈 지 1년도 채 되지 않은 2000년 3월 24일 특별호에 게재되었습니다. 6 책이 출판되기 전에 Jerry는 피츠버그에서 열리는 연례 초파리 연구 컨퍼런스에서 내가 강연할 수 있도록 주선해 주었습니다. 이 컨퍼런스에는 해당 분야에서 가장 저명한 수백 명의 사람들이 참석했습니다. 방의 모든 의자에는 우리 직원들이 전체 초파리 게놈과 사이언스에 게재된 우리 논문의 재판본이 포함된 CD를 놓아두었습니다. Jerry는 나를 매우 따뜻하게 소개하면서 내가 모든 의무를 다했고 우리가 함께 잘 일했다고 군중에게 확신시켰습니다. 나의 강연은 회의 동안 수행된 일부 연구에 대한 보고와 CD에 있는 데이터에 대한 간략한 설명으로 끝났습니다. 내 연설이 끝난 후의 박수는 5년 전 함과 내가 미생물학 대회에서 처음으로 헤모필루스 게놈을 발표했을 때처럼 놀랍고 즐거웠습니다. 그 후 초파리 게놈에 관한 논문은 과학사에서 가장 많이 인용되는 논문이 되었습니다.

전 세계 수천 명의 초파리 연구자들이 그 결과에 기뻐했지만, 나를 비판하는 사람들은 재빨리 공세를 펼쳤습니다. John Sulston은 파리의 게놈 서열을 분석하려는 시도를 실패라고 불렀습니다. 비록 우리가 얻은 서열이 완성하는 데 4년이 더 걸렸던 벌레의 게놈 서열을 분석하기 위해 10년에 걸쳐 힘들게 노력한 결과보다 더 완전하고 정확했음에도 불구하고 말입니다. 사이언스에 초안을 게재한 후. Sulston의 동료 Maynard Olson은 Drosophila 게놈 서열을 정부의 인간 게놈 프로젝트가 Celera의 "은혜로" 정리해야 할 "불명예"라고 불렀습니다. 실제로 Jerry Rubin 팀은 2년도 채 안 되어 이미 서열이 분석된 게놈을 발표하고 비교 분석함으로써 서열에 남아 있는 공백을 신속하게 메울 수 있었습니다. 이 데이터는 전체 게놈에서 10kb당 1-2개의 오류가 있고 작업(진색성) 게놈에서는 50kb당 1개 미만의 오류가 있음을 확인했습니다.

그러나 Drosophila 프로젝트에 대한 전반적인 호평에도 불구하고 Tony White와의 관계에 있는 긴장감은 1999년 여름에 최고조에 달했습니다. 화이트는 언론이 내 사람에게 쏟는 관심을 받아들일 수 없었습니다. 그는 Celera에 올 때마다 내 사무실 옆 복도 벽에 걸려 있는 우리의 업적에 관한 기사 사본을 지나쳤습니다. 그리고 여기에서 우리는 그 중 하나인 USA Today 신문의 일요일 보충 자료 표지를 확대했습니다. 그 위에는 "이 모험가가 우리 시대의 가장 위대한 과학적 발견을 할 것인가?"라는 제목 아래에 있습니다. 7은 파란색 체크무늬 셔츠를 입고 다리를 꼬고 있는 모습을 보여줬고, 내 주위에는 코페르니쿠스, 갈릴레오, 뉴턴, 아인슈타인이 공중에 떠 있는 모습이 보였다. 화이트의 흔적은 없었다.

매일 그의 언론 비서는 Tony가 Celera에서 진행되는 끝없는 인터뷰 흐름에 참여할 수 있는지 알아보기 위해 전화를 걸었습니다. 그는 약간 진정되었습니다. 그리고 다음 해에 그녀는 PerkinElmer의 자본금을 15억 달러에서 240억 달러로 늘릴 수 있었던 사람으로 그의 사진을 Forbes 잡지 표지에 실을 수 있게 되었을 때 잠시 진정했습니다8 . (“Tony White는 불쌍한 PerkinElmer를 첨단 기술의 유전자 포수로 변모시켰습니다.”) Tony는 또한 나의 사회 활동에 괴로워했습니다.

나는 일주일에 한 번 정도 강연을 했는데, 전 세계가 우리 작업에 대해 알고 싶어 했기 때문에 끊임없이 받는 수많은 초대 중 극히 일부를 수락했습니다. 토니는 PE Corporation으로 이름을 바꾼 PerkinElmer의 이사회에 나의 여행과 외모가 기업 규칙을 위반했다고 불평하기도 했습니다. Cape Cod에 있는 내 집에서 2주간의 휴가(자비) 동안 Tony는 CFO Dennis Winger 및 Applera 법률 고문 William Sauch와 함께 Celera로 날아가 "Venter의 경영 효율성"에 대해 내 최고 직원들과 인터뷰했습니다. 그들은 나의 해고를 정당화할 만큼 충분한 흙을 모으기를 바랐습니다. 내가 그만두면 그들도 그만둘 것이라고 모두가 말하자 화이트는 충격을 받았습니다. 이로 인해 우리 팀 내에 많은 긴장이 생겼지만, 동시에 우리는 그 어느 때보다 더 가까워졌습니다. 우리는 모든 승리를 마치 마지막 승리인 것처럼 축하할 준비가 되어 있었습니다.

파리의 게놈 서열이 발표된 후(당시 역사상 가장 큰 서열) Gene, Ham, Mark와 나는 Tony White가 우리의 성공을 인정받을 만큼 오랫동안 자리를 지켜온 것에 대해 건배했습니다. 우리는 우리의 방법이 인간 게놈의 서열을 분석할 때에도 효과가 있음을 입증했습니다. Tony White가 다음 날 자금 조달을 중단하더라도 우리의 주요 성과는 우리와 함께 남을 것임을 알았습니다. 무엇보다 토니 화이트를 상대하지 않고 셀레라를 떠나고 싶었지만, 호모 사피엔스의 게놈 서열을 더욱 분석하고 싶었기 때문에 타협을 해야만 했다. 나는 작업을 계속하고 내 계획을 완료하기 위해 White를 기쁘게하기 위해 최선을 다했습니다.

노트

1. Shreeve J. 게놈 전쟁: Craig Venter가 생명의 암호를 포착하고 세상을 구하려고 시도한 방법(New York: Ballantine, 2005), p. 285.

2. Ashburner M. Won for All: Drosophila 게놈의 서열 분석 방법(Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2006), p. 45.

3. Shreeve J. 게놈 전쟁, p. 300.

4. Ashburner M. 모두를 위한 승리, p. 55.

5. Sulston J., Ferry G. The Common Thread(런던: Corgi, 2003), p. 232.

6. Adams M.D., Celniker S.E. 외. "The Genome Sequence of Drosophila Melanogaster", Science, no. 287, 2185–95, 2000년 3월 24일.

7. Gillis J. “이 MAVERICK은 그의 시대의 가장 위대한 과학적 발견을 열어줄 것인가? 코페르니쿠스, 뉴턴, 아인슈타인 그리고 VENTER?”, USA Weekend, 1999년 1월 29~31일.

8. Ross P. E. “Gene Machine”, Forbes, 2000년 2월 21일.

크레이그 벤터