E bërë me dorë 

Gjatë deshifrimit të gjenomit të Drosophila, u zbulua se. Gjenomi i plotë i një specie biologjike gjendet në një tjetër. Gjenomika krahasuese dhe funksionale e bimëve

) gjendet në gjenomin e mizës së frutave ( Drosophila ananassae) një kopje e plotë e gjenomit të një bakteri parazitar Wolbachia.

Bakteri Wolbachia jeton në citoplazmën e qelizave pritëse dhe është i njohur për atë se ka mësuar të rregullojë në mënyrë të imët riprodhimin, zhvillimin dhe madje evolucionin e bujtësve të tij. Prandaj, shpesh quhet "manipulues i mikrobeve" ose "zot i mizave" (pasi jeton në qelizat e insekteve).

Hulumtimi filloi kur Julie Dunning-Hotopp nga JCVI zbuloi se si disa gjene Wolbachia "bashkëpunojnë" me gjenet e Drosophila, sikur të ishin pjesë e të njëjtit gjenom.

Michael Clark, një studiues në Universitetin e Rochester, vendosi koloninë Drosophila ananassae në laborator për të kuptuar, së bashku me Warren, se cili është sekreti.

Gjeni Wolbachia në gjenomën Drosophila (ilustrim nga Universiteti i Rochester).

"Për muaj të tërë, mendova se e kisha gabim për diçka," thotë Clarke, "madje supozova se ishte zhvilluar rezistenca ndaj antibiotikëve, sepse gjeta çdo gjen Wolbachia pa pushim. Kur më në fund mora shamitë që kisha lënë vetëm disa muaj më parë, nuk e gjeta vetë Wolbachia.”

Tani Warren dhe Clark po përpiqen të kuptojnë se cili është avantazhi i futjes së një pjese kaq të madhe të ADN-së për Drosophila - ndoshta gjenet "të huaja" i ofrojnë hostit disa mundësi të reja.


Dhe kështu gjenet Wolbachia kalojnë në ADN-në e pritësit (ilustrim nga Nicolle Rager Fuller, National Science).

Rezultatet e studimit u publikuan në një artikull në revistën Science. Në të, autorët sugjerojnë se transferimi horizontal i gjeneve (transferimi i gjeneve midis specieve të palidhura) ndodh shumë më shpesh midis baktereve dhe organizmave shumëqelizorë në botën tonë sesa mendohej më parë.

Deshifrimi i mekanizmave gjenetikë molekularë të manipulimit të kryera nga Wolbachia me nikoqirët e saj do t'u japë njerëzve mjete të reja të fuqishme për të ndikuar në organizmat e gjallë dhe natyrën në tërësi.

Sidoqoftë, jo të gjitha insektet janë të ndjeshme ndaj ndikimit të keq të Wolbachia. Për shembull, fluturat nga ishujt Samoa "mësuan" të mbronin meshkujt e tyre. Pyes veten nëse mushkonjat e malaries që duan të infektojnë me këtë bakter do të mësojnë ta luftojnë atë?

Shembull i Testit Gjith-Rus në Biologji

Klasa 11

Udhëzime për kryerjen e punës

Testi përfshin 14 detyra. 1 orë 30 minuta (90 minuta) është caktuar për të përfunduar punën e biologjisë.

Përgjigjet e detyrave janë një sekuencë numrash, një numër, një fjalë (frazë) ​​ose një përgjigje e shkurtër falas, e cila shkruhet në hapësirën e parashikuar për këtë. Nëse shkruani një përgjigje të pasaktë, kryqëzojeni atë dhe shkruani një të re pranë saj.

Kur përfundoni detyrat, mund të përdorni një draft. Regjistrimet në draft nuk merren parasysh gjatë vlerësimit të punës. Ne ju këshillojmë që të kryeni detyrat sipas radhës në të cilën janë dhënë. Për të kursyer kohë, kaloni një detyrë që nuk mund ta përfundoni menjëherë dhe kaloni te tjetra. Nëse ju ka mbetur kohë pas përfundimit të të gjithë punës, mund të ktheheni te detyrat e humbura.

Pikët që merrni për detyrat e përfunduara përmblidhen.

Mundohuni të përfundoni sa më shumë detyra të jetë e mundur dhe të merrni më shumë pikë.

Shpjegime për mostrën e punës testuese gjithë-ruse

Kur njiheni me një punë testimi të mostrës, duhet të keni parasysh se detyrat e përfshira në mostër nuk pasqyrojnë të gjitha aftësitë dhe çështjet e përmbajtjes që do të testohen si pjesë e punës testuese gjithë-ruse. Një listë e plotë e elementeve të përmbajtjes dhe aftësive që mund të testohen në punim jepet në kodifikuesin e elementeve të përmbajtjes dhe kërkesave për nivelin e formimit të të diplomuarve për zhvillimin e një CD në biologji. Qëllimi i punës së testit të mostrës është të japë një ide për strukturën e VPR, numrin dhe formën e detyrave dhe nivelin e kompleksitetit të tyre.

1. Në eksperiment, eksperimentuesi ndriçoi një pjesë të pikës me ameba në të. Pas një kohe të shkurtër, protozoa filloi të lëvizte në mënyrë aktive në një drejtim.

1.1. Çfarë vetie të organizmave ilustron eksperimenti?

Shpjegim: ekzistojnë 7 veti të organizmave të gjallë (është nga këto karakteristika që gjallesat ndryshojnë nga gjallesat jo të gjalla): ushqimi, frymëmarrja, nervozizmi, lëvizshmëria, sekretimi, riprodhimi, rritja. Amebat lëvizin nga pjesa e lehtë e pikës në pjesën e errët, pasi ato reagojnë ndaj dritës, pra zgjedhim vetinë - nervozizmin.

Përgjigje: nervozizëm.

1.2. Jepni një shembull të një dukurie të ngjashme në bimë.

Shpjegim: këtu mund të shkruajmë ndonjë shembull të një reaksioni (manifestimi i nervozizmit) te bimët.

Përgjigje: mbyllja e aparatit të kapjes në bimët mishngrënëse OSE kthimi i gjetheve drejt diellit ose lëvizja e lulediellit gjatë ditës pas diellit OSE përkulja e kërcellit për shkak të ndryshimeve të peizazhit (mjedisit).

2. Në buzë të pyllit jetojnë dhe ndërveprojnë shumë bimë, kafshë, kërpudha dhe mikroorganizma. Konsideroni një grup që përfshin nepërkën, shqiponjën, iriqin, hardhucën e gjallë dhe karkalecin. Plotësoni detyrat.

2.1. Etiketoni objektet e paraqitura në fotografi dhe vizatim që përfshihen në grupin e mësipërm.

1 - hardhucë ​​viviparous

2 - nepërkë

3 - ekipi i iriqit

4 - karkalec i zakonshëm

5 - shqiponjë

2.2. Klasifikoni këta organizma sipas pozicionit të tyre në zinxhirin ushqimor. Në secilën qelizë, shkruani numrin ose emrin e një prej objekteve në grup.

Zinxhiri ushqimor: iriq - karkaleca e zakonshme - hardhuca vivipare - nepërkë - shqiponjë.

Shpjegim: ne fillojmë zinxhirin ushqimor me prodhuesin (bimë jeshile - prodhues i substancave organike) - iriqin, pastaj konsumatorin e rendit të parë (konsumatorët konsumojnë substanca organike dhe kanë disa porosi) - karkaleca e zakonshme, hardhuca gjallë (konsumator i rendit të dytë) , nepërkë (konsumator i rendit të 3-të), shqiponjë (konsumator i rendit 4).

2.3. Si do të ndikojë në numrin e shqiponjave ulja e numrit të iriqëve në ekip? Arsyetoni përgjigjen tuaj.

Përgjigje: kur numri i iriqëve në ekip zvogëlohet, numri i të gjithë përbërësve pasues dhe, në fund të fundit, shqiponjat zvogëlohet, domethënë numri i shqiponjave zvogëlohet.

3. Shikoni foton, e cila tregon një diagram të ciklit të karbonit në natyrë. Tregoni emrin e substancës të treguar me një pikëpyetje.

Shpjegim: Pikëpyetja tregon dioksidin e karbonit (CO2), pasi CO2 formohet gjatë djegies, frymëmarrjes dhe dekompozimit të lëndës organike dhe gjatë fotosintezës formohet (dhe tretet në ujë).

Përgjigje: dioksid karboni (CO2).

4. Pjetri përzier sasi të barabarta të enzimës dhe substratit të saj në 25 epruveta. Tubat u lanë për të njëjtën kohë në temperatura të ndryshme dhe u mat shpejtësia e reagimit. Bazuar në rezultatet e eksperimentit, Pjetri ndërtoi një grafik (boshti x tregon temperaturën (në gradë Celsius), dhe boshti y tregon shpejtësinë e reagimit (në njësi arbitrare).

Përshkruani varësinë e shpejtësisë së një reaksioni enzimatik nga temperatura.

Përgjigje: kur temperatura rritet në 30C, shpejtësia e reagimit rritet, pastaj fillon të ulet. Temperatura optimale është 38C.

5. Përcaktoni sekuencën e nënshtrimit të elementeve të sistemeve biologjike, duke filluar nga më i madhi.

Elementet që mungojnë:

1 person

2. Biceps

3. Qelizë muskulore

4. Dora

5. Aminoacid

6. Proteina e aktinës

Shkruani sekuencën përkatëse të numrave.

Shpjegim: Rregullon elementet duke filluar me nivelin më të lartë:

njeriu është organizëm

dorë - organ

biceps - pëlhurë

qelizë muskulore - qelizore

Proteina e aktinës - molekulare (proteinat përbëhen nga aminoacide)

aminoacid - molekular

Përgjigje: 142365.

6. Proteinat kryejnë shumë funksione të rëndësishme në trupin e njeriut dhe të kafshëve: ato i sigurojnë trupit material ndërtimor, janë katalizatorë ose rregullatorë biologjikë, sigurojnë lëvizje dhe transportojnë pak oksigjen. Në mënyrë që trupi të mos ketë probleme, një person ka nevojë për 100-120 g proteina në ditë.

6.1. Duke përdorur të dhënat e tabelës, llogaritni sasinë e proteinave që një person ka marrë gjatë darkës nëse dieta e tij përfshinte: 20 g bukë, 50 g salcë kosi, 15 g djathë dhe 75 g merluc. Rrumbullakosni përgjigjen tuaj në numra të plotë.

Shpjegim: 100 g bukë përmban 7,8 g proteina, pastaj 20 g bukë përmban 5 herë më pak proteina - 1,56 g kosi përmban 3 g proteina, pastaj 50 g përmban 2 herë më pak - 1,5 g g djathë - 20 g proteina, në 15 g djathë - 3 g, në 100 g merluc - 17,4 g proteina, në 75 g merluc - 13,05 g.

Gjithsej: 1,56 + 1,5 + 3 + 13,05 = 19,01 (që është afërsisht e barabartë me 19).

Përgjigje: 19

OSE

6.1 Një person piu një filxhan kafe të fortë që përmbante 120 mg kafeinë, e cila përthithej plotësisht dhe shpërndahej në mënyrë të barabartë në gjak dhe lëngje të tjera të trupit. Në personin që studiohet, vëllimi i lëngjeve të trupit mund të konsiderohet i barabartë me 40 litra. Llogaritni se sa kohë pas konsumimit (në orë) kafeina do të pushojë së vepruari tek ky person nëse kafeina pushon së vepruari në një përqendrim prej 2 mg/l dhe përqendrimi i saj zvogëlohet me 0.23 mg në orë. Rrumbullakosni përgjigjen tuaj në të dhjetat.

Shpjegim: 120 mg kafeinë u shpërnda në të gjithë trupin e njeriut në një vëllim prej 40 litrash, domethënë përqendrimi u bë 3 mg/l. Në një përqendrim prej 2 mg/l, kafeina pushon së vepruari, domethënë vetëm 1 mg/l është efektive. Për të gjetur numrin e orëve, pjesëtoni 1 mg/l me 0,23 mg (ulje e përqendrimit në orë), marrim 4,3 orë.

Përgjigje: 4.3 orë.

6.2. Emërtoni një nga enzimat e prodhuara nga gjëndrat e sistemit tretës:

Përgjigje: muret e stomakut prodhojnë pepsinë, e cila në një mjedis acid zbërthen proteinat në dipeptide. Lipaza zbërthen lipidet (yndyrat). Nukleazat zbërthejnë acidet nukleike. Amylase zbërthen niseshte. Maltaza zbërthen maltozën në glukozë. Laktaza zbërthen laktozën në glukozë dhe galaktozë. Duhet të shkruani një enzimë.

7. Përcaktoni origjinën e sëmundjeve të listuara. Shkruani numrat e secilës sëmundje në listë në qelizën përkatëse të tabelës. Në qelizat e tabelës mund të shkruhen disa numra.

Lista e sëmundjeve njerëzore:

1. Hemofilia

2. Lija e dhenve

3. Skorbuti

4. Infarkti i miokardit

5. Kolera

Shpjegim: Shih sëmundjet njerëzore për CDF

8. Metoda gjenealogjike përdoret gjerësisht në gjenetikën mjekësore. Ai bazohet në përpilimin e origjinës së një personi dhe studimin e trashëgimisë së një tipari të veçantë. Në studime të tilla, përdoren shënime të caktuara. Studioni një fragment të pemës familjare të një familjeje, disa prej anëtarëve të së cilës kanë një llapë veshi të shkrirë.

Duke përdorur skemën e propozuar, përcaktoni nëse kjo veçori është dominante apo recesive dhe nëse është e lidhur me kromozomet seksuale.

Shpjegim: tipari është recesiv, pasi në gjeneratën e parë nuk shfaqet fare, ndërsa në gjeneratën e dytë shfaqet vetëm në 33% të fëmijëve. Tipari nuk është i lidhur me gjininë, pasi shfaqet si tek djemtë ashtu edhe tek vajzat.

Përgjigje: recesive, jo e lidhur me seksin.

9. Vladimiri gjithmonë dëshironte të kishte flokë të trashë si babai i tij (tipari dominues (A)). Por flokët e tij ishin të butë, si të nënës së tij. Përcaktoni gjenotipet e anëtarëve të familjes bazuar në cilësinë e flokëve. Shkruani përgjigjet tuaja në tabelë.

Shpjegimi: flokët e butë janë një tipar recesiv (a), babai është heterozigot për këtë tipar, pasi djali është homozigot recesiv (aa), si nëna. Kjo eshte:

R: Aa x aa

G: Ah, a x a

F1: Aa - 50% e fëmijëve me flokë të trashë

aa - 50% e fëmijëve me flokë të butë.

Përgjigje:

Nëna Babai Djali
ahh Ahh ahh

10. Ekaterina vendosi të dhurojë gjak si dhuruese. Kur mori gjak, doli që Katerina kishte grupin III. Ekaterina e di që nëna e saj ka grupin I të gjakut.


10.1. Çfarë lloj gjaku mund të kishte babai i Katerinës?

Shpjegim: bazuar në të dhënat në tabelë, babai i Katerinës mund të ketë grupin e gjakut III ose IV.

Përgjigje: III ose IV.

10.2. Bazuar në rregullat e transfuzionit të gjakut, përcaktoni nëse Katerina mund të jetë dhuruese gjaku për babain e saj.

Shpjegim: Ekaterina, me grupin I të gjakut, është dhuruese universale (me kusht që faktorët Rh të përputhen), domethënë gjaku mund t'i transfuzohet babait të saj.

Përgjigje: ndoshta.

11. Funksioni i organelës së paraqitur në figurë është oksidimi i substancave organike dhe ruajtja e energjisë gjatë sintezës së ATP. Membrana e brendshme e kësaj organele luan një rol të rëndësishëm në këto procese.

11.1. Cili është emri i kësaj organele?

Përgjigje: Fotografia tregon një mitokondri.

11.2. Shpjegoni si lidhet paketimi i membranës së brendshme në një organelë me funksionin që ajo kryen.

Përgjigje: me ndihmën e palosjeve të membranës së brendshme, rrit sipërfaqen e brendshme të organelës dhe mund të oksidohet një numër më i madh i substancave organike, si dhe një sasi më e madhe e ATP mund të prodhohet nga sintazat ATP - komplekse enzimatike që prodhojnë energji në formën e ATP (molekula kryesore e energjisë).

12. Fragmenti i mRNA ka sekuencën e mëposhtme:

UGTSGAAUGUUUUGTSUG

Përcaktoni sekuencën e seksionit të ADN-së që shërbeu si shabllon për sintezën e kësaj molekule të ARN-së dhe sekuencën e proteinës që kodohet nga ky fragment i mARN-së. Kur kryeni detyrën, përdorni rregullin e plotësimit dhe tabelën e kodit gjenetik.


Rregullat për përdorimin e tabelës

Nukleotidi i parë në treshe merret nga rreshti i majtë vertikal; e dyta - nga rreshti i sipërm horizontal dhe i treti - nga rreshti i djathtë vertikal. Aty ku linjat që vijnë nga të tre nukleotidet kryqëzohen, ndodhet aminoacidi i dëshiruar.

Shpjegim: ndani sekuencën në treshe (tre nukleotide secila): UGC GAA UGU UUG TsUG. Le të shkruajmë sekuencën përkatëse të nukleotideve në ADN (sekuencë e kundërt plotësuese e nukleotideve, duke marrë parasysh se A-T (në ARN U), G-C.

Kjo është, zinxhiri i ADN-së: ACG CTT ACA AAU GAU.

Duke përdorur sekuencën e ARN-së, gjejmë sekuencën përkatëse të aminoacideve. Aminoacidi i parë është cis, pastaj glu, cis, leu, leu.

Proteina: cis-glu-cis-ley-ley.

12.3. Gjatë deshifrimit të gjenomit të domates, u zbulua se në një fragment të një molekule të ADN-së, përqindja e timinës është 20%. Duke përdorur rregullin e Chargaff, i cili përshkruan marrëdhëniet sasiore midis llojeve të ndryshme të bazave azotike në ADN (G+T = A+C), llogaritni sasinë (në%) të nukleotideve me citozinë në këtë mostër.

Sqarim: nëse sasia e timinës është 20%, atëherë edhe sasia e adeninës është 20% (pasi janë komplementare). 60% mbetet për guaninë dhe citozinë (100 - (20 + 20)), domethënë 30% secila.

Përgjigje: citozina përbën 30%.

13. Teoria moderne evolucionare mund të paraqitet si diagrami i mëposhtëm.

Përgjigja: ndoshta paraardhësit e gjirafës kishin gjatësi të ndryshme të qafës, por meqenëse gjirafat kishin nevojë të arrinin gjethe jeshile me rritje të lartë, mbijetuan vetëm gjirafat me qafë të gjatë, domethënë më të përshtatshmet (ky tipar u ngjit brez pas brezi, kjo çoi në një ndryshim në përbërjen gjenetike të popullsisë). Kështu, gjatë përzgjedhjes natyrore, vetëm individët me qafën më të gjatë mbijetuan dhe gjatësia e qafës u rrit gradualisht.

14. Fotografia tregon kordaitin, një bimë gjimnosperme drunore e zhdukur që ka jetuar 370-250 milionë vjet më parë.

Duke përdorur një fragment të një tabele gjeokronologjike, përcaktoni epokën dhe periudhat në të cilat jetoi ky organizëm. Cilat bimë ishin paraardhësit e tyre të mundshëm?

Tabela gjeokronologjike

Shpjegim: Gymnosperms ndoshta u shfaqën gjatë epokës Paleozoik. periudhat: Permian, Karbonifer (ndoshta Devonian). Ata u ngritën nga fierët e pemëve (bimët më primitive lulëzuan në epokën e Paleozoikut dhe gjimnospermat u përhapën gjerësisht dhe lulëzuan në epokën Mesozoike).

Epoka: Paleozoik

Periudhat: Permian, Karbonifer, Devonian

Paraardhësit e mundshëm: fierët e pemëve

2 018 Shërbimi Federal për Mbikëqyrjen në Arsimin dhe Shkencën e Federatës Ruse

Gjenet kërcyese

Në mesin e shekullit të kaluar, studiuesja amerikane Barbara McClintock zbuloi gjene të mahnitshme në misër që mund të ndryshojnë në mënyrë të pavarur pozicionin e tyre në kromozome. Tani ato quhen "gjene kërcyese" ose elementë të transpozueshëm (të lëvizshëm). Zbulimi nuk u njoh për një kohë të gjatë, duke i konsideruar elementët e lëvizshëm si një fenomen unik karakteristik vetëm për misrin. Megjithatë, ishte për këtë zbulim që McClintock iu dha çmimi Nobel në vitin 1983 - sot gjene kërcimi janë gjetur në pothuajse të gjitha speciet e studiuara të kafshëve dhe bimëve.

Nga erdhën gjenet e kërcimit, çfarë bëjnë ato në një qelizë, a janë të dobishëm? Pse, me prindër të shëndetshëm gjenetikisht, një familje e mizave Drosophila, për shkak të gjeneve kërcyese, mund të prodhojë pasardhës mutantë me frekuencë të lartë apo edhe të jetë pa fëmijë? Cili është roli i gjeneve kërcyese në evolucion?

Duhet thënë se gjenet që sigurojnë funksionimin e qelizave janë të vendosura në kromozome në një renditje të caktuar. Falë kësaj, u bë e mundur të ndërtoheshin të ashtuquajturat harta gjenetike për shumë lloje të organizmave njëqelizorë dhe shumëqelizorë. Megjithatë, ka një renditje të madhësisë më shumë material gjenetik midis gjeneve sesa brenda tyre! Se çfarë roli luan kjo pjesë "çakëll" e ADN-së nuk është vërtetuar plotësisht, por pikërisht këtu gjenden më shpesh elementë të lëvizshëm, të cilët jo vetëm lëvizin vetë, por mund të marrin edhe fragmente fqinje të ADN-së me vete.

Nga vijnë gjenet e kërcimit? Supozohet se të paktën disa prej tyre kanë origjinën nga viruset, pasi disa elementë të lëvizshëm janë në gjendje të formojnë grimca virale (për shembull, elementi i lëvizshëm cigan në mizën e frutave Drosophila melanogaster). Disa elementë të lëvizshëm shfaqen në gjenom përmes të ashtuquajturave transferimi horizontal nga speciet e tjera. Për shembull, është vërtetuar se celulari endacak-element (e përkthyer në Rusisht quhet tramp) Drosophila melanogaster rifutur në mënyrë të përsëritur në gjenomin e kësaj specie. Ekziston një version që disa seksione rregullatore të ADN-së mund të kenë gjithashtu autonomi dhe një tendencë për "endacak".

Çakëll i dobishëm

Nga ana tjetër, shumica e gjeneve kërcyese, pavarësisht emrit, sillen në heshtje, megjithëse përbëjnë një të pestën e materialit gjenetik të përgjithshëm. Drosophila melanogaster ose pothuajse gjysma e gjenomit njerëzor.

Teprica e ADN-së, e cila u përmend më lart, ka avantazhin e saj: ADN-ja e çakëllit (përfshirë elementët e lëvizshëm pasivë) merr goditjen nëse ADN-ja e huaj futet në gjenom. Mundësia që një element i ri të integrohet në një gjen të dobishëm dhe në këtë mënyrë të prishë funksionin e tij zvogëlohet nëse ka shumë më shumë ADN çakëll sesa ADN domethënëse.

Një sasi e tepërt e ADN-së është e dobishme në të njëjtën mënyrë si "teprica" ​​e shkronjave me fjalë: ne shkruajmë "Maria Ivanovna", por themi "Marivan". Disa shkronja humbasin në mënyrë të pashmangshme, por kuptimi mbetet. I njëjti parim funksionon në nivelin e rëndësisë së aminoacideve individuale në një molekulë proteine-enzimë: vetëm sekuenca e aminoacideve që formon qendrën aktive ruhet rreptësisht. Kështu, në nivele të ndryshme, teprica rezulton të jetë një lloj buferi që siguron një rezervë të fuqisë së sistemit. Kështu rezultojnë të mos jenë të padobishëm për gjenomin elementët e lëvizshëm që kanë humbur lëvizshmërinë. Siç thonë ata, "nga një dele e hollë të paktën një tufë leshi", megjithëse ndoshta një proverb tjetër do të ishte më i përshtatshëm këtu - "çdo bast në një rresht".

Elementët celularë që kanë ruajtur aftësinë për të kërcyer lëvizin përgjatë kromozomeve Drosophila me një frekuencë prej 10-2-10-5 për gjen për gjeneratë, në varësi të llojit të elementit, sfondit gjenetik dhe kushteve të jashtme. Kjo do të thotë që një nga njëqind gjenet kërcyese në një qelizë mund të ndryshojë pozicionin e tij pas ndarjes së ardhshme të qelizave. Si rezultat, pas disa brezash, shpërndarja e elementeve të lëvizshëm përgjatë kromozomit mund të ndryshojë shumë ndjeshëm.

Është i përshtatshëm për të studiuar këtë shpërndarje në kromozomet politen (me shumë fije) nga gjëndrat e pështymës së larvave Drosophila. Këto kromozome janë shumë herë më të trashë se zakonisht, gjë që e thjeshton shumë ekzaminimin e tyre nën mikroskop. Si fitohen kromozome të tilla? Në qelizat e gjëndrave të pështymës, ADN-ja e secilit kromozom shumëfishohet, si gjatë ndarjes normale të qelizave, por vetë qeliza nuk ndahet. Si rezultat, numri i qelizave në gjëndër nuk ndryshon, por gjatë 10-11 cikleve, disa mijëra fije identike të ADN-së grumbullohen në secilin kromozom.

Është pjesërisht për shkak të kromozomeve të politenit që gjenet kërcyese në Drosophila janë studiuar më mirë sesa në organizmat e tjerë shumëqelizorë. Si rezultat i këtyre studimeve, rezultoi se edhe brenda të njëjtës popullatë Drosophila është e vështirë të gjenden dy individë që kanë kromozome me të njëjtën shpërndarje të elementeve të transpozueshme. Nuk është rastësi që besohet se shumica e mutacioneve spontane në Drosophila shkaktohen nga lëvizja e këtyre "jumpers".

Pasojat mund të ndryshojnë...

Bazuar në efektin e tyre në gjenom, elementët aktivë të lëvizshëm mund të ndahen në disa grupe. Disa prej tyre kryejnë funksione jashtëzakonisht të rëndësishme dhe të dobishme për gjenomin. Për shembull, telomerike ADN-ja e vendosur në skajet e kromozomeve në Drosophila përbëhet nga elementë të veçantë të lëvizshëm. Kjo ADN është jashtëzakonisht e rëndësishme - humbja e saj sjell humbjen e të gjithë kromozomit gjatë ndarjes së qelizave, gjë që çon në vdekjen e qelizave.

Elementë të tjerë të lëvizshëm janë "dëmtues" të plotë. Të paktën kështu konsiderohen të jenë për momentin. Për shembull, elementët e lëvizshëm të klasës R2 mund të përfshihen në mënyrë specifike në gjenet e artropodëve që kodojnë një nga proteinat ribozomale, "fabrikat" qelizore për sintezën e proteinave. Individët me çrregullime të tilla mbijetojnë vetëm sepse vetëm një pjesë e gjeneve të shumta që kodojnë këto proteina janë dëmtuar në gjenom.

Ka edhe elementë të lëvizshëm që lëvizin vetëm në indet riprodhuese që prodhojnë qeliza germinale. Kjo shpjegohet me faktin se në inde të ndryshme i njëjti element i lëvizshëm mund të prodhojë molekula të proteinave enzimë të nevojshme për lëvizje që ndryshojnë në gjatësi dhe funksion.

Një shembull i këtij të fundit është elementi P Drosophila melanogaster, e cila hyri në popullatat e saj natyrore përmes transferimit horizontal nga një specie tjetër e Drosophila jo më shumë se njëqind vjet më parë. Megjithatë, nuk ka pothuajse një popullsi në Tokë tani Drosophila melanogaster, në të cilin elementi P nuk do të gjendej. Duhet të theksohet se shumica e kopjeve të tij janë me defekt, për më tepër, i njëjti version i defektit u gjet pothuajse kudo. Roli i këtij të fundit në gjenom është unik: është "jotolerant" ndaj të afërmve të tij dhe luan rolin e një shtypësi, duke bllokuar lëvizjen e tyre. Pra, mbrojtja e gjenomit të Drosophila nga kërcimet e "të huajit" mund të kryhet pjesërisht nga derivatet e tij.

Gjëja kryesore është të zgjidhni prindërit e duhur!

Shumica e kërcimeve të elementeve të lëvizshëm nuk ndikojnë në pamjen e Drosophila, sepse ato ndodhin në ADN-në e çakëllit, por ka situata të tjera kur aktiviteti i tyre rritet ndjeshëm.

Çuditërisht, faktori më i fuqishëm që nxit lëvizjen e gjeneve kërcyese është përzgjedhja e dobët e prindërve. Për shembull, çfarë ndodh nëse kryqëzoni femra nga një popullatë laboratorike? Drosophila melanogaster, të cilat nuk kanë elementin P (sepse paraardhësit e tyre janë kapur nga natyra rreth njëqind vjet më parë), me meshkujt që mbajnë elementin P? Në hibride, për shkak të lëvizjes së shpejtë të elementit të lëvizshëm, mund të shfaqen një numër i madh i çrregullimeve të ndryshme gjenetike. Ky fenomen, i quajtur disgjenezë hibride, shkaktohet nga fakti se nuk ka një shtypës në citoplazmën e nënës që ndalon lëvizjen e elementit të transpozueshëm.

Kështu, nëse dhëndërit nga popullsia A dhe nuset nga popullsia B mund të krijojnë familje të mëdha, atëherë nuk është gjithmonë e kundërta. Një familje me prindër të shëndetshëm gjenetikisht mund të prodhojë një numër të madh pasardhëssh mutant ose jopjellor, apo edhe të jenë pa fëmijë nëse babai dhe nëna kanë një grup të ndryshëm elementësh të lëvizshëm në gjenomin e tyre. Veçanërisht shumë shkelje shfaqen nëse eksperimenti kryhet në një temperaturë prej 29° C. Ndikimi i faktorëve të jashtëm, të mbivendosur në sfondin gjenetik, rrit efektin e mospërputhjes së gjenomit, megjithëse vetë këta faktorë (madje edhe rrezatimi jonizues) nuk janë të aftë vetëm. të shkaktimit të lëvizjeve kaq masive të elementeve të lëvizshëm.

Ngjarje të ngjashme në Drosophila melanogaster mund të ndodhë me pjesëmarrjen e familjeve të tjera të elementëve të lëvizshëm.

Evolucioni "Mobile".

Gjenomi qelizor mund të konsiderohet si një lloj ekosistemi i anëtarëve të përhershëm dhe të përkohshëm, ku fqinjët jo vetëm bashkëjetojnë, por edhe ndërveprojnë me njëri-tjetrin. Ndërveprimi i gjeneve të strehuesit me elementët e lëvizshëm ende është kuptuar keq, por mund të jepen shumë rezultate - nga vdekja e organizmit në rast të dëmtimit të një gjeni të rëndësishëm deri në rivendosjen e funksioneve të dëmtuara më parë.

Ndodh që vetë gjenet kërcyese ndërveprojnë me njëri-tjetrin. Kështu, një fenomen që i ngjan imunitetit është i njohur, kur një element i lëvizshëm nuk mund të depërtojë në afërsi të një tashmë ekzistues. Sidoqoftë, jo të gjithë elementët celularë janë kaq delikatë: për shembull, elementët P mund të depërtojnë lehtësisht njëri-tjetrin dhe t'i nxjerrin lojtarët e tjerë nga loja.

Përveç kësaj, ekziston një lloj vetërregullimi në numrin e elementëve të lëvizshëm në gjenom. Fakti është se elementët e lëvizshëm mund të shkëmbejnë rajone homologe me njëri-tjetrin - ky proces quhet rikombinim. Si rezultat i një ndërveprimi të tillë, elementët celularë, në varësi të orientimit të tyre, mund të humbasin ( fshirje) ose zgjerohet ( përmbysja) fragmente të ADN-së së bujtësit të vendosura ndërmjet tyre. Nëse një pjesë e rëndësishme e një kromozomi humbet, gjenomi do të vdesë. Në rastin e një përmbysjeje ose delecioni të vogël, krijohet diversiteti i kromozomeve, i cili konsiderohet një kusht i domosdoshëm për evolucionin.

Nëse ndodhin rikombinime midis elementeve të lëvizshëm të vendosur në kromozome të ndryshme, rezultati është formimi i rirregullimeve kromozomale, të cilat gjatë ndarjeve të mëvonshme të qelizave mund të çojnë në çekuilibër të gjenomit. Dhe një gjenom i pabalancuar, si një buxhet i pabalancuar, është i ndarë shumë keq. Pra, vdekja e gjenomave të pasuksesshme është një nga arsyet pse elementët aktivë të lëvizshëm nuk i mbushin kromozomet pafundësisht.

Lind një pyetje e natyrshme: sa i rëndësishëm është kontributi i elementëve të lëvizshëm në evolucion? Së pari, shumica e elementëve të lëvizshëm futen, përafërsisht, kudo që është e nevojshme, si rezultat i të cilave mund të dëmtojnë ose ndryshojnë strukturën ose rregullimin e gjenit në të cilin futen. Pastaj seleksionimi natyror refuzon opsionet e pasuksesshme dhe opsionet e suksesshme me veti adaptive fiksohen.

Nëse pasojat e futjes së një elementi të lëvizshëm rezultojnë të jenë neutrale, atëherë ky variant mund të vazhdojë në popullatë, duke siguruar një lloj diversiteti në strukturën e gjeneve. Kjo mund të jetë e dobishme në kushte të pafavorshme. Teorikisht, me lëvizjen masive të elementeve të lëvizshëm, mutacionet mund të shfaqen në shumë gjene njëkohësisht, gjë që mund të jetë shumë e dobishme në rast të një ndryshimi të mprehtë të kushteve të jetesës.

Pra, për të përmbledhur: ka shumë elementë të lëvizshëm në gjenom dhe ata janë të ndryshëm; ato mund të ndërveprojnë si me njëri-tjetrin ashtu edhe me gjenet e bujtësit; mund të dëmtojë dhe të jetë i pazëvendësueshëm. Paqëndrueshmëria e gjenomit e shkaktuar nga lëvizja e elementëve të lëvizshëm mund të përfundojë në tragjedi për individin, por aftësia për të ndryshuar shpejt është një kusht i domosdoshëm për mbijetesën e një popullate ose specie. Falë kësaj, krijohet diversiteti, i cili është baza për përzgjedhjen natyrore dhe transformimet e mëvonshme evolucionare.

Mund të bëhet një analogji midis gjeneve kërcyese dhe emigrantëve: disa emigrantë ose pasardhës të tyre bëhen qytetarë të barabartë, të tjerëve u jepet leje qëndrimi dhe të tjerëve - ata që nuk respektojnë ligjet - deportohen ose burgosen. Dhe migrimet masive të njerëzve mund të ndryshojnë shpejt vetë shtetin.

Letërsia

Ratner V. A., Vasilyeva L. A. Induksioni i transpozimeve të elementeve gjenetike të lëvizshme nga ndikimet e stresit. Lidhja ruse. 2000.

Gvozdev V. A. ADN e lëvizshme e eukariotëve // ​​Revista arsimore Soros. 1998. Nr. 8.

Më 05.09.2011 në ora 09:36, Limarev tha:

Limarev V.N.

Dekodimi i gjenomit njerëzor.

Fragment nga libri i L.G. Puchko: "Njohja radietetike e njeriut"

Për të zgjidhur problemin e deshifrimit të gjenomit, u organizua një projekt ndërkombëtar "gjenomi njerëzor" me një buxhet prej miliarda dollarësh.

Deri në vitin 2000, gjenomi njerëzor u hartua virtualisht. Gjenet u numëruan, u identifikuan dhe u regjistruan në bazat e të dhënave. Këto janë sasi të mëdha informacioni.

Regjistrimi i gjenomit njerëzor në formë të dixhitalizuar kërkon rreth 300 terabajt memorie kompjuterike, e cila është e barabartë me 3 mijë disqe me një kapacitet prej 100 gigabajt.

Doli. Se një person nuk ka qindra mijëra, siç mendohej më parë, por pak më shumë se 30 mijë gjene. Miza ka miza frutash, ka vetëm gjysmën e tyre - rreth 13 mijë, dhe miu ka pothuajse të njëjtin numër si një person. Në gjenomin e deshifruar ka vetëm rreth 1% të gjeneve unike për njerëzit. Pjesa më e madhe e spirales së ADN-së, siç doli, është e zënë jo nga gjenet, por nga të ashtuquajturat "seksione boshe", në të cilat gjenet thjesht nuk janë të koduara, si dhe fragmente të dyfishta të përsëritura njëri pas tjetrit, kuptimi dhe kuptimi i e cila është e paqartë.

Me një fjalë, gjenet rezultuan se nuk ishin as blloqet ndërtuese të jetës, por vetëm elemente të planit sipas të cilit ndërtohet ndërtesa e trupit. Blloqet ndërtuese, siç besohej përgjithësisht përpara rritjes së gjenetikës, janë proteinat.

Është bërë absolutisht e qartë se 1% e gjeneve unike për njerëzit nuk mund të kodojnë një sasi kaq të madhe informacioni që dallon një person nga një mi. Ku ruhen të gjitha informacionet? Për shumë shkencëtarë, fakti bëhet i pamohueshëm se pa parimin hyjnor është e pamundur të shpjegohet natyra njerëzore. Një numër shkencëtarësh sugjerojnë se, në kuadrin e ideve ekzistuese për trupin e njeriut, është në parim e pamundur të deshifrohet gjenomi i njeriut.

Bota nuk njihet - dihet (komentet e mia për artikullin).

1) Shqyrtoni fragmentin: "Pa parimin hyjnor, është e pamundur të shpjegohet natyra njerëzore."

Informacioni i paraqitur më sipër nuk e tregon në asnjë mënyrë këtë.

Gjenomi me të vërtetë ka një strukturë më komplekse sesa mendohej më parë.

Por, në fund të fundit, kompjuteri i përmendur në artikull nuk përbëhet vetëm nga qelizat e kujtesës.

Një kompjuter ka dy memorie: afatgjatë dhe operacionale, si dhe një procesor në të cilin përpunohet informacioni. Fusha elektromagnetike është gjithashtu e përfshirë në përpunimin e informacionit. Për të deshifruar informacionin e gjenomit, është e nevojshme të kuptohet se si ndodh, jo vetëm ruajtja e informacionit, por edhe përpunimi i tij. Unë gjithashtu pranoj idenë se disa nga informacionet ruhen të regjistruara përmes një fushe elektromagnetike. Dhe gjithashtu jashtë një personi, siç kam shkruar tashmë, në qendrat e veçanta të informacionit të Mendjes Supreme.

Thjesht imagjinoni një tekst të vazhdueshëm të koduar në kodin binar 0 ose 1 në kodin Morse, ndërkohë që ju nuk dini në çfarë gjuhe është shkruar (anglisht apo frëngjisht...) dhe nuk e dini se ky tekst i vazhdueshëm përbëhet nga fjalë, fjali. , paragrafë, kapituj, vëllime, rafte, kabinete etj.

Është pothuajse e njëjta gjë në biologji, vetëm gjithçka këtu është e koduar me një kod katërshifror dhe deri më tani kemi deshifruar rendin e gjeneve elementare + - / *, por nuk e dimë gjuhën dhe në përputhje me rrethanat fjalë, fjali, paragrafë, kapituj, vëllime, rafte, kabinete etj. Për ne, gjenomi i deshifruar është ende një tekst solid i kodit 4-gradëshe dhe është pothuajse e pamundur ta studiojmë të gjithën kokë më kokë.

Por rezulton se në periudha të caktuara kohore (si në individin dhe grupin e tij të brezave ashtu edhe në specie, gjini) disa gjene dhe komplekset e tyre (përgjegjëse për fjalët, fjalitë, paragrafët, kapitujt, vëllimet, raftet, kabinetet, etj. .) janë aktive, dhe në periudha të tjera të evolucionit janë pasive, të cilat i përcaktova në mënyrë indirekte nga karakteristika të ndryshme poligjenike (siç tregohet në temën Ligji i përgjithshëm periodik i evolucionit).

Aktualisht ekzistojnë vetëm dy metoda për studimin e gjeneve, kjo është një llogaritje e thjeshtë laboratorike e shumës së gjeneve (ADN) në një kampion dhe ekziston një pajisje që numëron sasinë e proteinës ARN të prodhuar. mbërthyer në çipin elektronik të prodhuar ADN specifike, por duke qenë se në çdo kohë një sasi e madhe e ADN-së është aktive dhe, në përputhje me rrethanat, një numër i madh i proteinave të ndryshme prodhohen përmes ARN-së, është shumë e vështirë të ndash "këto petë me një lugë, pirun dhe shkopinj japonezë" në këtë supë dhe gjeni atë që kërkoni - gjeni marrëdhëniet shkak-pasojë midis ADN-së specifike (si një kompleks i ADN-së) dhe ndikimit të saj në një tipar poligjenik.

Duket se kam gjetur një metodë të thjeshtë se si të zgjidh të gjithë këtë supë me ADN, ARN dhe proteinat e tyre që përcaktojnë shkallën e një tipari poligjenik.

Siç doli, çdo tipar poligjenik në rendin e evolucionit të një individi (kohorta e brezave, specieve dhe gjinive) është periodike, prandaj, duhet të jetë periodike në aktivitetin e ARN-së dhe ADN-së dhe për këtë arsye ju vetëm duhet të gjeni (së pari duke hyrë në detaje gjenetike) korrelacioni midis ndryshimit metrikë në tiparin poligjenik (në individ, grup brezash, specie, gjini...) dhe aktivitetit përkatës të ARN-së, ADN-së, në përpjesëtim me këto periudha.

Shtëpia botuese "BINOM. Laboratori i njohurive po nxjerr një libër me kujtime nga gjenetisti Craig Venter, Life Deciphered. Craig Venter është i njohur për punën e tij në leximin dhe deshifrimin e gjenomit njerëzor. Në vitin 1992, ai themeloi Institutin për Kërkimin e Gjenomit (TIGR). Në vitin 2010, Venter krijoi organizmin e parë artificial në botë - bakterin sintetik Mycoplasma laboratorium. Ju ftojmë të lexoni një nga kapitujt e librit, në të cilin Craig Venter flet për punën e viteve 1999–2000 për të renditur gjenomën e mizës Drosophila.

Përpara dhe vetëm përpara

Aspektet themelore të trashëgimisë doli, për habinë tonë, të ishin mjaft të thjeshta, dhe për këtë arsye kishte shpresë se ndoshta natyra nuk ishte aq e panjohur dhe pakuptueshmëria e saj, e shpallur vazhdimisht nga njerëz të ndryshëm, është vetëm një iluzion tjetër, fryt i injorancës sonë. . Kjo na bën optimistë, sepse nëse bota do të ishte aq komplekse sa pretendojnë disa nga miqtë tanë, biologjia nuk do të kishte asnjë shans për t'u bërë një shkencë ekzakte.

Thomas Hunt Morgan. Baza fizike e trashëgimisë

Shumë njerëz më kanë pyetur pse, nga të gjitha krijesat e gjalla në planetin tonë, zgjodha mizën e frutave; të tjerët pyesnin veten pse nuk kalova menjëherë në deshifrimin e gjenomit njerëzor. Çështja është se ne kishim nevojë për një bazë për eksperimentet e ardhshme, ne donim të ishim të sigurt për korrektësinë e metodës sonë përpara se të shpenzonim pothuajse 100 milionë dollarë për renditjen e gjenomit njerëzor.

Miza e vogël e frutave luajti një rol të madh në zhvillimin e biologjisë, veçanërisht gjenetikës. Gjinia e Drosophila përfshin miza të ndryshme - uthull, verë, mollë, rrush dhe fruta - në total rreth 26 qindra lloje. Por thuaj fjalën "drosophila" dhe çdo shkencëtar do të mendojë menjëherë për një specie specifike - Drosophilamelanogaster. Për shkak se riprodhohet shpejt dhe lehtë, kjo mizë e vogël shërben si një organizëm model për biologët evolucionarë. Ata e përdorin atë për të hedhur dritë mbi mrekullinë e krijimit - nga momenti i fekondimit deri në shfaqjen e një organizmi të rritur. Falë Drosophila, janë bërë shumë zbulime, duke përfshirë zbulimin e gjeneve që përmbajnë homeobox që rregullojnë strukturën e përgjithshme të të gjithë organizmave të gjallë.

Çdo student i gjenetikës është i njohur me eksperimentet mbi Drosophila të kryera nga Thomas Hunt Morgan, babai i gjenetikës amerikane. Në vitin 1910, ai vuri re mutantë meshkuj me sy të bardhë midis mizave të zakonshme me sy të kuq. Ai kryqëzoi një mashkull me sy të bardhë me një femër me sy të kuq dhe zbuloi se pasardhësit e tyre ishin me sy të kuq: syri i bardhë doli të ishte një tipar recesiv dhe tani e dimë se që mizat të kenë sy të bardhë, duhen dy kopje. të gjenit me sy të bardhë, një nga secili prind. Duke vazhduar të kryqëzonte mutantët, Morgan zbuloi se vetëm meshkujt shfaqnin tiparin e syve të bardhë dhe arriti në përfundimin se kjo veçori lidhej me kromozomin seksual (kromozomin Y). Morgan dhe studentët e tij studiuan tipare të trashëgueshme në mijëra miza frutash. Sot, eksperimentet me Drosophila kryhen në laboratorët e biologjisë molekulare në mbarë botën, ku më shumë se pesë mijë njerëz studiojnë këtë insekt të vogël.

Mësova drejtpërdrejt rëndësinë e Drosophila-s kur përdora bibliotekat e gjeneve të saj cDNA për të studiuar receptorët e adrenalinës dhe zbulova ekuivalentin e tyre në receptorët e mizës - oktopaminë. Ky zbulim tregoi të përbashkëtën e trashëgimisë evolucionare të sistemit nervor të mizës dhe njeriut. Duke u përpjekur të kuptoj bibliotekat cDNA të trurit të njeriut, gjeta gjene me funksione të ngjashme me anë të krahasimit kompjuterik të gjeneve njerëzore me gjenet Drosophila.

Projekti i sekuencës së gjeneve Drosophila filloi në vitin 1991, kur Jerry Rubin i Universitetit të Kalifornisë, Berkeley dhe Allen Spradling i Institutit Carnegie vendosën se ishte koha për të marrë përsipër detyrën. Deri në maj të vitit 1998, 25% e renditjes kishte përfunduar tashmë dhe unë bëra një propozim që Rubin tha se ishte "shumë i mirë për t'u kaluar". Ideja ime ishte mjaft e rrezikshme: mijëra studiues të mizave frutash nga vende të ndryshme do të duhej të ekzaminonin nga afër çdo shkronjë të kodit që morëm, duke e krahasuar atë me të dhënat referuese të cilësisë së lartë të Jerry-t, dhe më pas të bënin një përfundim në lidhje me përshtatshmërinë e metodës sime. .

Plani fillestar ishte që të përfundonte sekuencën e gjenomit të mizës brenda gjashtë muajve deri në prill 1999, dhe më pas të fillonte sulmi ndaj gjenomit njerëzor. Më dukej se kjo ishte mënyra më efektive dhe e qartë për të demonstruar se metoda jonë e re funksionon. Dhe nëse nuk ia dalim, mendova, atëherë do të ishte më mirë ta verifikonim shpejt këtë duke përdorur shembullin e Drosophila sesa duke punuar në gjenomin njerëzor. Por në të vërtetë, dështimi i plotë do të ishte dështimi më spektakolar në historinë e biologjisë. Jerry po vinte gjithashtu reputacionin e tij në linjë, kështu që të gjithë në Celera ishin të vendosur ta mbështesnin atë. I kërkova Mark Adams të drejtonte pjesën tonë të projektit dhe meqë Jerry kishte gjithashtu një ekip të nivelit të lartë në Berkeley, bashkëpunimi ynë shkoi mirë.

Para së gjithash, lindi pyetja për pastërtinë e ADN-së që duhej të renditnim. Ashtu si njerëzit, mizat ndryshojnë gjenetikisht. Nëse ka më shumë se 2% variacion gjenetik në një popullatë, dhe ne kemi 50 individë të ndryshëm në grupin e përzgjedhur, atëherë dekodimi rezulton të jetë shumë i vështirë. Hapi i parë i Jerry-t ishte të lidhte mizat sa më shumë që të ishte e mundur për të na dhënë një variant uniform të ADN-së. Por inbreeding nuk ishte i mjaftueshëm për të siguruar pastërtinë gjenetike: gjatë nxjerrjes së ADN-së së mizës, ekzistonte rreziku i kontaminimit me material gjenetik nga qelizat bakteriale në ushqimin e mizës ose në zorrët e saj. Për të shmangur këto probleme, Jerry preferoi të nxjerrë ADN-në nga embrionet e mizave. Por edhe nga qelizat embrionale, së pari na duhej të izolonim bërthamat me ADN-në që na nevojitej, në mënyrë që të mos e kontaminonim me ADN ekstranukleare të mitokondrive - "centralet e energjisë" të qelizës. Si rezultat, ne morëm një epruvetë me një zgjidhje të turbullt të ADN-së së pastër të Drosophila.

Në verën e vitit 1998, ekipi i Ham, duke pasur një ADN kaq të pastër të mizave, filloi të krijonte biblioteka të fragmenteve të saj. Vetë Hamit i pëlqente më shumë të priste ADN-në dhe të mbivendoste fragmentet që rezultuan, duke ulur ndjeshmërinë e aparatit të tij të dëgjimit në mënyrë që asnjë tingull i jashtëm të mos e shpërqendronte atë nga puna e tij. Krijimi i bibliotekave duhej të ishte fillimi i renditjes në shkallë të gjerë, por deri më tani vetëm tingujt e stërvitjeve, çekiçëve dhe sharrave dëgjoheshin kudo. Një ushtri e tërë ndërtuesish ishte vazhdimisht në sy afër, dhe ne vazhduam të zgjidhim problemet më të rëndësishme - zgjidhjen e problemeve të funksionimit të sekuencave, robotëve dhe pajisjeve të tjera, duke u përpjekur jo në vite, por në disa muaj për të krijuar një "fabrikë" të vërtetë të renditjes. ” nga e para.

Sekuencuesi i parë i ADN-së Model 3700 iu dorëzua Celera më 8 dhjetor 1998 me një emocion të madh dhe një psherëtimë lehtësimi kolektive. Pajisja u hoq nga një kuti druri, u vendos në një dhomë pa dritare në bodrum - shtëpia e saj e përkohshme, dhe menjëherë filloi testimi. Sapo filloi të funksiononte, morëm rezultate shumë cilësore. Por këta sekuencues të hershëm ishin mjaft të paqëndrueshëm dhe disa ishin të gabuar që në fillim. Kishte gjithashtu probleme të vazhdueshme me ata që punonin, ndonjëherë pothuajse çdo ditë. Për shembull, një gabim serioz u shfaq në programin e kontrollit të manipuluesit robotik - ndonjëherë krahu mekanik i robotit shtrihej mbi pajisjen me shpejtësi të lartë dhe u përplas në mur. Si rezultat, sekuencuesi ndaloi dhe një ekip riparimi duhej të thirrej për ta rregulluar atë. Disa sekuenca kanë dështuar për shkak të rrezeve lazer të humbur. Për t'u mbrojtur nga mbinxehja, u përdorën fletë metalike dhe shirit, pasi në temperatura të larta fragmentet Gs me ngjyrë të verdhë avulluan nga sekuencat.

Megjithëse pajisjet tani furnizoheshin rregullisht, rreth 90% e tyre ishin me defekt që në fillim. Në disa ditë sekuencat nuk funksionuan fare. Unë besoja fort te Mike Hunkapiller, por besimi im u trondit shumë kur ai filloi të fajësonte punonjësit tanë për dështimet tona, pluhurin e ndërtimit, luhatjet më të vogla të temperaturës, fazat e hënës, etj. Madje, disa prej nesh u grinë nga stresi.

Të vdekurit 3700 ishin ulur në kafene në pritje për t'u kthyer në ABI, dhe përfundimisht arriti në pikën ku ne duhej të hanim drekën praktikisht në morgun e sekuencave. Unë isha në dëshpërim - në fund të fundit, më duheshin një numër i caktuar pajisjesh pune çdo ditë, përkatësisht 230! Për rreth 70 milionë dollarë, ABI premtoi të na siguronte ose 230 pajisje funksionale të përsosura që do të punonin gjithë ditën pa ndërprerje, ose 460 që do të punonin për të paktën gjysmë dite. Për më tepër, Majk duhet të kishte dyfishuar numrin e personelit teknik të kualifikuar për të riparuar menjëherë sekuencat pas dështimit.

Mirëpo, çfarë interesi ka për të bërë të gjitha këto për të njëjtat para! Përveç kësaj, Mike tani ka një klient tjetër - një projekt qeveritar gjenomik, drejtuesit e të cilit tashmë kanë filluar të blejnë qindra pajisje pa asnjë testim. E ardhmja e Celera varej nga këta sekuencues, por Majk me sa duket nuk e kuptoi se e ardhmja e ABI varej edhe prej tyre. Konflikti ishte i pashmangshëm, siç u duk në një takim të rëndësishëm midis inxhinierëve të ABI dhe ekipit tim në Celera.

Pasi raportuam për numrin e madh të instrumenteve me defekt dhe sa kohë u desh për të rregulluar dështimet e sekuencuesit, Majk përsëri u përpoq t'ua hidhte të gjithë fajin punonjësve të mi, por edhe inxhinierët e tij nuk u pajtuan me të. Më në fund ndërhyri Tony White. “Nuk më intereson se sa kushton apo kush duhet të vritet për të,” tha ai. Pastaj për herë të parë dhe të fundit ai me të vërtetë mori anën time. Ai urdhëroi Majk të siguronte dorëzimin e sekuencave të reja sa më shpejt që të ishte e mundur, edhe në kurriz të klientëve të tjerë dhe edhe nëse nuk dihej ende se sa do të kushtonte.

Toni gjithashtu urdhëroi Majk të punësonte njëzet teknikë të tjerë për të riparuar dhe për të përcaktuar shpejt shkakun e të gjitha problemeve. Në realitet, kjo ishte më e lehtë të thuhej sesa të bëhej sepse punëtorët me përvojë ishin në mungesë. Si fillim, Eric Lander gjuajti pa leje dy nga inxhinierët më të kualifikuar, dhe sipas mendimit të Majk, fajin e kishim edhe ne. Duke iu kthyer Mark Adams, Majk tha: "Duhet t'i kishe punësuar ata përpara se t'i punësonte dikush tjetër." Pas një deklarate të tillë, humba plotësisht çdo respekt për të. Në fund të fundit, sipas marrëveshjes sonë, unë nuk mund të punësoja punonjës të ABI-së, ndërsa Lander dhe drejtues të tjerë të projektit të gjenomit qeveritar kishin të drejtë ta bënin këtë, kështu që shumë shpejt inxhinierët më të mirë të ABI filluan të punojnë për konkurrentët tanë. Në fund të takimit, kuptova se problemet mbetën, por kishte lindur një rreze shprese për përmirësim.

Dhe kështu ndodhi, megjithëse jo menjëherë. Arsenali ynë i sekuencuesve u rrit nga 230 në 300 pajisje, dhe nëse 20-25% e tyre dështonin, ne kishim akoma rreth 200 sekuencues që punonin dhe disi i përballonim detyrat. Stafi teknik punoi me heroizëm dhe rriti në mënyrë të qëndrueshme ritmin e punimeve të riparimit, duke ulur kohën e joproduktive. Gjatë gjithë kësaj kohe kam menduar për një gjë: ajo që po bëjmë është e realizueshme. Dështimet ndodhën për një mijë arsye, por dështimi nuk ishte pjesë e planeve të mia.

Ne filluam sekuencimin e gjenomit të Drosophila me seriozitet më 8 prill, rreth kohës kur duhej ta kishim përfunduar këtë punë. Unë, natyrisht, e kuptova që White donte të më hiqte qafe, por bëra gjithçka në fuqinë time për të përfunduar detyrën kryesore. Tensioni dhe ankthi më përndiqnin në shtëpi, por nuk mund t'i diskutoja këto probleme me "të besuarit". Klera tregoi përbuzjen e saj kur pa se sa e preokupuar isha me punët e Celera-s. Ajo ndjeu sikur po përsërisja të njëjtat gabime që bëra gjatë punës në TIGR/HGS. Nga 1 korriku po ndihesha thellësisht i dëshpëruar, ashtu si në Vietnam.

Meqenëse metoda e transportuesit nuk kishte funksionuar ende për ne, na u desh të bënim punë të vështirë, rraskapitëse - të "ngjitnim" fragmentet e gjenomit përsëri së bashku. Për të zbuluar ndeshjet pa u shpërqendruar nga përsëritjet, Gene Myers propozoi një algoritëm të bazuar në parimin kryesor të versionit tim të metodës së pushkës: renditni të dy skajet e të gjithë kloneve që rezultojnë. Për shkak se Ham po merrte klone të tre madhësive të njohura saktësisht, ne e dinim se dy sekuencat terminale ishin në një distancë të përcaktuar rreptësisht nga njëra-tjetra. Si më parë, kjo metodë e "përputhjes" do të na japë një mundësi të shkëlqyer për të ribashkuar gjenomin.

Por meqenëse çdo fund i sekuencës ishte renditur veçmas, që kjo metodë e montimit të funksiononte me saktësi, ishte e nevojshme të ruheshin shënime të kujdesshme - për të qenë absolutisht i sigurt se ne ishim në gjendje të lidhnim saktë të gjitha çiftet e sekuencave fundore: në fund të fundit, nëse të paktën një në njëqind përpjekje çon në një gabim dhe asnjë që përputhet nuk gjendet një çift për konsistencë, gjithçka do të shkojë poshtë dhe metoda nuk do të funksionojë. Një mënyrë për të shmangur këtë është përdorimi i barkodeve dhe sensorëve për të gjurmuar çdo hap të procesit. Por në fillim të punës, teknikët e laboratorit nuk kishin softuerin dhe pajisjet e nevojshme për sekuencën, ndaj duhej të bënin gjithçka me dorë. Në Celera, një ekip i vogël prej më pak se njëzet personash përpunonte një rekord prej 200,000 klone çdo ditë. Ne mund të parashikonim disa gabime, të tilla si leximi i gabuar i të dhënave nga 384 puse, dhe më pas të përdorim kompjuterin për të gjetur funksionin qartësisht të gabuar dhe për të korrigjuar situatën. Sigurisht, kishte ende disa mangësi, por kjo vetëm konfirmoi aftësinë dhe besimin e ekipit se ne mund të eliminonim gabimet.

Pavarësisht nga të gjitha vështirësitë, ne ishim në gjendje të lexonim 3156 milion sekuenca në katër muaj, një total prej rreth 1.76 miliardë çifte nukleotide që përmbanin midis skajeve të 1.51 milion kloneve të ADN-së. Tani ishte radha e Gene Myers, ekipit të tij dhe kompjuterit tonë - ishte e nevojshme që të bashkoheshin të gjitha seksionet në kromozomet e Drosophila. Sa më të gjata të bëheshin seksionet, aq më pak i saktë bëhej renditja. Në rastin e Drosophila, sekuencat ishin mesatarisht 551 çifte bazash dhe saktësia mesatare ishte 99.5%. Duke pasur parasysh sekuencat me 500 shkronja, pothuajse çdokush mund t'i lokalizojë ndeshjet duke lëvizur një sekuencë përgjatë tjetrës derisa të gjendet një përputhje.

Për të renditur Haemophilus influenzae, ne kishim 26 mijë sekuenca. Për të krahasuar secilën prej tyre me gjithë të tjerët do të duheshin 26 mijë krahasime në katror, ​​ose 676 milionë. Gjenomi i Drosophila, me 3.156 milionë lexime, do të kërkonte rreth 9.9 trilion krahasime. Në rastin e njeriut dhe miut, ku kemi prodhuar 26 milionë lexime të sekuencave, kërkoheshin rreth 680 trilion krahasime. Prandaj nuk është për t'u habitur që shumica e shkencëtarëve ishin shumë skeptikë për suksesin e mundshëm të kësaj metode.

Megjithëse Myers premtoi të rregullonte gjithçka, ai vazhdimisht kishte dyshime. Tani ai punonte ditë e netë, dukej i rraskapitur dhe disi gri. Përveç kësaj, ai kishte probleme në familjen e tij dhe filloi të kalonte pjesën më të madhe të kohës së tij të lirë me gazetarin James Shreve, i cili shkroi për projektin tonë dhe, si një hije, ndiqte ecurinë e hulumtimit. Duke u përpjekur të shpërqendroja disi Genin, e mora me vete në Karaibe për t'u çlodhur dhe për të lundruar në jahtin tim. Por edhe atje ai u ul për orë të tëra, i kërrusur mbi laptop, duke rrudhur vetullat e zeza dhe duke i zbehur sytë e zinj nga dielli i ndritshëm. Dhe, pavarësisht nga vështirësitë e jashtëzakonshme, Gene dhe ekipi i tij ishin në gjendje të gjeneronin më shumë se gjysmë milioni rreshta kodi kompjuterik për asamblerin e ri në gjashtë muaj.

Nëse rezultatet e renditjes do të ishin 100% të sakta, pa ADN të dyfishtë, montimi i gjenomit do të ishte një detyrë relativisht e thjeshtë. Por në realitet, gjenomet përmbajnë një numër të madh të ADN-së të përsëritur të llojeve, gjatësive dhe frekuencave të ndryshme. Përsëritjet e shkurtra me më pak se pesëqind çifte bazë janë relativisht të lehta për t'u përballur me përsëritjet më të gjata; Për të zgjidhur këtë problem, ne përdorëm metodën e "gjetjes së çifteve", domethënë, renditëm të dy skajet e secilit klon dhe morëm klone me gjatësi të ndryshme për të siguruar numrin maksimal të ndeshjeve.

Algoritmet, të koduara në gjysmë milioni linjat e kodit kompjuterik të ekipit Jin, sugjeruan një skenar hap pas hapi - nga veprimet më "të padëmshme", të tilla si thjesht mbivendosja e dy sekuencave, deri te ato më komplekse, të tilla si përdorimi i çifteve të zbuluara për të. bashkojnë ishujt e sekuencave të mbivendosura. Ishte si të bashkonit një enigmë, ku ishujt e vegjël të seksioneve të mbledhura bashkohen për të formuar ishuj më të mëdhenj dhe më pas i gjithë procesi përsëritet përsëri. Vetëm enigma jonë kishte 27 milionë copë. Dhe ishte shumë e rëndësishme që seksionet të ishin marrë nga një sekuencë montimi me cilësi të lartë: imagjinoni se çfarë do të ndodhte nëse mblidhni një enigmë dhe ngjyrat ose imazhet e elementeve të tij janë të paqarta dhe të paqarta. Për renditjen me rreze të gjatë të sekuencës së gjenomit, një pjesë e konsiderueshme e leximeve duhet të jenë në formën e çifteve që përputhen. Duke qenë se rezultatet po gjurmoheshin ende manualisht, u qetësuam kur zbuluam se 70% e sekuencave që kishim ishin pikërisht të tilla. Modeluesit e kompjuterave shpjeguan se me një përqindje më të ulët do të ishte e pamundur të montonim "Humpty Dumpty".

Dhe tani ne ishim në gjendje të përdornim montuesin Celera për të renditur sekuencën: në fazën e parë, rezultatet u rregulluan për të arritur saktësinë më të lartë; në hapin e dytë, Screener hoqi sekuencat kontaminuese nga plazmidi ose ADN-ja e E. coli. Procesi i montimit mund të ndërpritet nga 10 çifte bazë të sekuencës "të huaj". Në hapin e tretë, programi Screener kontrolloi çdo fragment për pajtueshmërinë me sekuencat e njohura të përsëritura në gjenomin e mizave të frutave - të dhëna nga Jerry Rubin, i cili "me dashamirësi" na i dha ato. Vendndodhjet e përsëritjeve me rajone pjesërisht të mbivendosura janë regjistruar. Në hapin e katërt, një program tjetër (Overlapper) zbuloi zonat e mbivendosura duke krahasuar çdo fragment me të gjithë të tjerët - një eksperiment kolosal në përpunimin e një sasie të madhe të dhënash numerike. Ne krahasuam 32 milionë fragmente çdo sekondë, duke synuar të gjejmë të paktën 40 çifte bazash të mbivendosura me më pak se 6% dallime. Kur zbuluam dy rajone të mbivendosura, i kombinuam në një fragment më të madh, të ashtuquajturin "contig" - një grup fragmentesh të mbivendosura.

Në mënyrë ideale, kjo do të mjaftonte për të mbledhur gjenomin. Por ne duhej të luftonim me belbëzimin dhe përsëritjet në kodin e ADN-së, që do të thoshte se një pjesë e ADN-së mund të mbivendosej me disa rajone të ndryshme, duke krijuar lidhje të rreme. Për të thjeshtuar detyrën, ne lamë vetëm fragmente të lidhura në mënyrë unike, të ashtuquajturat "unitigs". Programi që përdorëm për të kryer këtë operacion (Unitigger) në thelb hoqi të gjithë sekuencën e ADN-së që nuk mund ta identifikonim me siguri, duke lënë vetëm këto njësi. Ky hap jo vetëm që na dha mundësinë të shqyrtojmë opsione të tjera për montimin e fragmenteve, por gjithashtu thjeshtoi ndjeshëm detyrën. Pas zvogëlimit, numri i fragmenteve të mbivendosura u zvogëlua nga 212 milion në 3.1 milion, dhe problemi u thjeshtua me 68 herë. Pjesët e enigmës gradualisht, por në mënyrë të qëndrueshme ranë në vend.

Dhe pastaj ne mund të përdorim informacione rreth mënyrës se si sekuencat e të njëjtit klon u çiftuan duke përdorur një algoritëm "skelet". Të gjitha njësitë e mundshme me çifte bazash të mbivendosura reciprokisht u kombinuan në korniza të veçanta. Për të përshkruar këtë fazë në leksionet e mia, unë bëj një analogji me grupin e ndërtimit të lodrave për fëmijë Tinkertoys. Ai përbëhet nga shkopinj me gjatësi të ndryshme, të cilat mund të futen në vrima të vendosura në pjesët kyçe prej druri (topa dhe disqe), dhe kështu të krijojnë një strukturë tredimensionale. Në rastin tonë, pjesët kryesore janë njësitë. Duke ditur që sekuencat e çiftuara janë të vendosura në skajet e kloneve 2 mijë, 10 mijë ose 50 mijë çifte bazash - domethënë, ato duken se janë në një distancë prej një numri të caktuar vrimash nga njëra-tjetra - ato mund të rreshtohen.

Testimi i kësaj teknike në sekuencën e Jerry Rubin, e cila ishte rreth një e pesta e gjenomit të mizës së frutave, rezultoi në vetëm 500 boshllëqe. Duke testuar të dhënat tona në gusht, ne përfunduam me më shumë se 800,000 fragmente të vogla. Një sasi dukshëm më e madhe e të dhënave për përpunim tregoi se teknika funksionoi dobët - rezultati ishte i kundërt i asaj që pritej. Gjatë ditëve në vijim, paniku u rrit dhe lista e gabimeve të mundshme u zgjat. Nga kati i fundit i ndërtesës nr. 2, një adrenalinë depërtoi në dhomën e quajtur me shaka "Dhomat e qeta". Sidoqoftë, nuk kishte asnjë ndjenjë paqeje dhe qetësie atje, veçanërisht për të paktën disa javë, kur punonjësit fjalë për fjalë endeshin nëpër qarqe, duke kërkuar një rrugëdalje nga situata.

Problemi u zgjidh përfundimisht nga Arthur Delcher, i cili punoi me programin Overlapper. Ai vuri re diçka të çuditshme në rreshtin 678 nga 150,000 rreshtat e kodit, ku një mospërputhje e vogël nënkuptonte se një pjesë e rëndësishme e ndeshjes nuk ishte regjistruar. Gabimi u korrigjua dhe më 7 shtator ne kishim 134 skela qelizash që mbulonin gjenomin aktual (eukromatik) të mizës së frutave. Ne ishim të kënaqur dhe morëm një psherëtimë të lehtësuar. Ka ardhur koha që të shpallim suksesin tonë në të gjithë botën.

Konferenca e Sekuencës së Gjenomit, të cilën unë fillova ta organizoja disa vite më parë, dha një mundësi të shkëlqyer për këtë. Isha i sigurt se do të kishte një numër të madh njerëzish të etur për të konstatuar nëse e kishim mbajtur premtimin. Vendosa që Mark Adams, Gene Myers dhe Jerry Rubin të flasin për arritjet tona, dhe mbi të gjitha për procesin e sekuencës, montimin e gjenomit dhe rëndësinë e kësaj për shkencën. Për shkak të fluksit të njerëzve që dëshironin të vinin në konferencë, më duhej ta zhvendosja nga Hilton Head në hotelin më të madh Fontainebleau në Miami. Në konferencë morën pjesë përfaqësues të kompanive të mëdha farmaceutike dhe bioteknike, specialistë të kërkimit gjenomik nga e gjithë bota, mjaft kolumnistë, reporterë dhe përfaqësues të kompanive të investimeve - të gjithë ishin aty. Konkurrentët tanë nga Incyte shpenzuan shumë para për organizimin e një pritjeje pas konferencës, videografimin e korporatës, etj. - ata bënë gjithçka për të bindur publikun se po ofronin "informacionin më të detajuar rreth gjenomit njerëzor".

U mblodhëm në një sallë të madhe konferencash. E zbukuruar me ngjyra neutrale, e zbukuruar me llamba muri, ajo ishte projektuar për dy mijë njerëz, por njerëzit vazhdonin të vinin dhe së shpejti salla u mbush plotësisht. Konferenca u hap më 17 shtator 1999, me prezantime nga Jerry, Mark dhe Gene në sesionin e parë. Pas një prezantimi të shkurtër, Jerry Rubin njoftoi se publiku do të dëgjonte për projektin më të mirë të përbashkët të kompanive të famshme në të cilat ai kishte qenë i përfshirë ndonjëherë. Atmosfera po nxehej. Publiku e kuptoi se ai nuk do të kishte folur me kaq pompozitet nëse nuk do të kishim përgatitur diçka vërtet të bujshme.

Në heshtjen që pasoi, Mark Adams filloi të përshkruante në detaje punën e "dyqanit tonë të fabrikuar" në Celera dhe metodat tona të reja të renditjes së gjenomit. Megjithatë, ai nuk tha asnjë fjalë për gjenomën e montuar, sikur të ngacmonte publikun. Pastaj Gene doli dhe foli për parimet e metodës së pushkës së gjahut, për renditjen e Haemophilus-it dhe për fazat kryesore të montimit. Duke përdorur animacion kompjuterik, ai demonstroi të gjithë procesin e montimit të kundërt të gjenomit. Koha e caktuar për prezantimet po mbaronte dhe shumë kishin vendosur tashmë që gjithçka do të kufizohej në një prezantim elementar duke përdorur PowerPoint, pa paraqitur rezultate specifike. Por më pas Gene vuri në dukje me një buzëqeshje keqdashëse se audienca ndoshta do të dëshironte ende të shihte rezultate reale dhe nuk do të kënaqej me një imitim.

Ishte e pamundur t'i prezantonim rezultatet tona më qartë dhe më shprehimisht sesa bëri Gene Myers. Ai e kuptoi se vetëm rezultatet e renditjes nuk do të bënin përshtypjen e duhur, kështu që për ta bërë më bindëse, i krahasoi ato me rezultatet e kërkimit të mundimshëm të Jerry-t duke përdorur metodën tradicionale. Doli të ishin identikë! Kështu, Jin krahasoi rezultatet e montimit të gjenomit tonë me të gjithë shënuesit e njohur të hartuar me gjenomin e mizave të frutave dekada më parë. Nga mijëra shënues, vetëm gjashtë nuk përputheshin me rezultatet e asamblesë sonë. Duke ekzaminuar me kujdes të gjashtë, ne u bindëm se renditja e Celera-s ishte e saktë dhe se gabimet ishin të përfshira në punën e bërë në laboratorë të tjerë duke përdorur metoda të vjetra. Më në fund, Gene tha se ne sapo kishim filluar sekuencimin e ADN-së njerëzore dhe përsëritjet ndoshta do të ishin më pak problem sesa me Drosophila.

Pasuan duartrokitje të forta dhe të gjata. Zhurma që nuk u ndal gjatë pushimit do të thoshte se ia kishim arritur qëllimit. Një nga gazetarët vuri re një pjesëmarrës në projektin e gjenomit qeveritar duke tundur kokën me trishtim: "Duket sikur këta të poshtër do të bëjnë gjithçka E lamë konferencën me një ngarkesë të re energjie.

Kishin mbetur dy probleme të rëndësishme për t'u zgjidhur, që të dyja ishin të njohura për ne. E para është se si të publikohen rezultatet. Pavarësisht nga një memorandum mirëkuptimi që kishim nënshkruar me Jerry Rubin, ekipi ynë i biznesit nuk ishte i kënaqur me idenë e transferimit të rezultateve të vlefshme të renditjes së Drosophila në GenBank. Ata propozuan vendosjen e rezultateve të renditjes së mizave të frutave në një bazë të dhënash të veçantë në Qendrën Kombëtare për Informacionin Bioteknologjik, ku të gjithë mund t'i përdorin ato me një kusht - jo për qëllime komerciale. Majkëll Ashburner, i ndezur, duhanpirës zinxhir i Institutit Evropian të Bioinformatikës, ishte jashtëzakonisht i pakënaqur për këtë. Ai besonte se Celera i kishte "mashtruar të gjithë" 2. (Ai i shkroi Rubinit: “Çfarë dreqin po ndodh në Celera?” 3) Collins ishte gjithashtu i pakënaqur, por më e rëndësishmja, ishte edhe Jerry Rubin. Në fund, unë i dërgova rezultatet tona në GenBank.

Problemi i dytë kishte të bënte me Drosophila - ne patëm rezultatet e sekuencës së gjenomit të saj, por nuk e kuptuam fare se çfarë nënkuptonin. Ishte e nevojshme t'i analizonim nëse donim të shkruanim një punim, ashtu si katër vjet më parë në rastin e Haemophilus. Analizimi dhe karakterizimi i gjenomit të mizës mund të zgjaste më shumë se një vit - dhe nuk e pata atë kohë, sepse tani më duhej të fokusohesha në gjenomin njerëzor. Pasi e diskutuam këtë me Jerry-n dhe Markun, vendosëm të përfshinim komunitetin shkencor në punën mbi Drosophila, duke e kthyer atë në një problem emocionues shkencor, dhe kështu ta çojmë shpejt çështjen përpara, duke bërë një festë argëtuese nga procesi i mërzitshëm i përshkrimit të gjenomit - si një grup ndërkombëtar skautingu. Ne e quajtëm atë "Genomic Jamboree" dhe ftuam shkencëtarë kryesorë nga e gjithë bota që të vinin në Rockville për rreth një javë ose dhjetë ditë për të analizuar gjenomin e mizës. Bazuar në rezultatet e marra, ne kemi planifikuar të shkruajmë një seri artikujsh.

Të gjithëve u pëlqeu ideja. Jerry filloi t'u dërgonte ftesa për ngjarjen tonë grupeve të studiuesve kryesorë dhe specialistët e bioinformatikës së Celera vendosën se çfarë kompjuterë dhe programe do të nevojiteshin për ta bërë punën e shkencëtarëve sa më efikase. Ne ramë dakord që Celera të paguante shpenzimet e tyre të udhëtimit dhe akomodimit. Mes të ftuarve ishin kritikët e mi më të ashpër, por ne shpresonim që ambiciet e tyre politike të mos ndikonin në suksesin e sipërmarrjes sonë.

Në nëntor, rreth 40 specialistë të Drosophila erdhën tek ne, madje edhe për armiqtë tanë oferta ishte shumë tërheqëse për ta refuzuar. Në fillim, kur pjesëmarrësit kuptuan se duhej të analizonin më shumë se njëqind milionë çifte bazë të kodit gjenetik brenda pak ditësh, situata ishte mjaft e tensionuar. Ndërsa shkencëtarët e sapoardhur flinin, stafi im punonte gjatë gjithë kohës, duke zhvilluar programe për të zgjidhur problemet e paparashikuara. Në fund të ditës së tretë, kur doli se mjetet e reja softuerike u lejojnë shkencëtarëve, siç tha një nga të ftuarit tanë, "të bënin zbulime të mahnitshme në disa orë që më parë morën pothuajse një jetë", situata u qetësua. Çdo ditë në mes të ditës, me sinjalin e gongut kinez, të gjithë mblidheshin për të diskutuar rezultatet më të fundit, për të zgjidhur problemet aktuale dhe për të hartuar një plan pune për raundin tjetër.

Diskutimet bëheshin çdo ditë e më interesante. Falë Celera-s, mysafirët tanë patën mundësinë të ishin të parët që shikonin një botë të re dhe ajo që u zbulua i tejkaloi pritshmëritë. Shumë shpejt doli që nuk kishim kohë të mjaftueshme për të diskutuar gjithçka që dëshironim dhe për të kuptuar se çfarë do të thoshte e gjithë kjo. Marku shtroi një darkë festive, e cila nuk zgjati shumë pasi të gjithë u kthyen me shpejtësi në laborator. Së shpejti dreka dhe darka u konsumuan pikërisht përpara ekraneve të kompjuterit me të dhëna për gjenomin Drosophila të shfaqura në to. Për herë të parë, u zbuluan familjet e shumëpritura të gjeneve të receptorëve, së bashku me një numër befasues të gjeneve të mizave të frutave të ngjashme me gjenet e sëmundjes njerëzore. Çdo zbulim shoqërohej me britma të gëzueshme, bilbila dhe goditje miqësore mbi supe. Çuditërisht, në mes të festës sonë shkencore, një çift gjeti kohë për t'u fejuar.

Sidoqoftë, kishte një shqetësim: gjatë punës, shkencëtarët zbuluan vetëm rreth 13 mijë gjene në vend të 20 mijë të priturve. Meqenëse krimbi "i ulët" C. elegans ka rreth 20 mijë gjene, shumë besuan se miza e frutave duhet të ketë më shumë prej tyre, pasi ka 10 herë më shumë qeliza dhe madje ka një sistem nervor. Kishte një mënyrë të thjeshtë për t'u siguruar që nuk kishte gabime në llogaritjet: merrni 2500 gjenet e njohura të mizës dhe shikoni se sa prej tyre mund të gjenim në sekuencën tonë. Pas analizave të kujdesshme, Michael Cherry nga Universiteti Stanford raportoi se ai kishte gjetur të gjitha gjenet, përveç gjashtë. Pas diskutimit, këto gjashtë gjene u klasifikuan si artefakte. Fakti që gjenet u identifikuan pa gabime na frymëzoi dhe na dha besim. Një komunitet prej mijëra shkencëtarësh të përkushtuar ndaj hulumtimit të Drosophila kishte shpenzuar dekada duke gjurmuar ato 2500 gjene dhe tani rreth 13600 ishin para tyre në ekranin e kompjuterit.

Gjatë sesionit të pashmangshëm fotografik në fund të punës, erdhi një moment i paharrueshëm: pas goditjes tradicionale mbi supe dhe shtrëngimeve miqësore, Mike Ashburner u ul në të katër këmbët, në mënyrë që unë të përjetësoja veten në foto me këmbën në shpinë. . Pra, ai donte - me gjithë dyshimet dhe skepticizmin e tij - t'i jepte meritat arritjeve tona. Një gjenetist i famshëm dhe studiues i Drosophila, ai madje doli me një mbishkrim të përshtatshëm për foton: "Duke qëndruar mbi supet e një gjiganti". (Ai kishte një figurë mjaft të dobët.) "Le t'u japim kredi atyre që e meritojnë", shkroi ai më vonë 4 . Kundërshtarët tanë u përpoqën t'i paraqisnin vonesat në transferimin e rezultateve të renditjes në një bazë të dhënash publike si një shmangie nga premtimet tona, por ata gjithashtu u detyruan të pranonin se takimi dha "një kontribut jashtëzakonisht të vlefshëm në kërkimin global të mizave të frutave" 5 . Pasi përjetuan se çfarë është "nirvana e vërtetë shkencore", të gjithë u ndanë si miq.

Ne vendosëm të botojmë tre punime të mëdha: një mbi sekuencën e gjenomit të plotë me Mike si autorin e parë, një mbi montimin e gjenomit me Genen si autorin e parë dhe një të tretë mbi gjenominë krahasuese të krimbit, majave dhe gjenomit njerëzor me Jerry si të parën. autor. Punimet iu dorëzuan Science në shkurt 2000 dhe u botuan në një numër special më 24 mars 2000, më pak se një vit pas bisedës sime me Jerry Rubin në Cold Spring Harbor. 6 Para botimit, Xheri organizoi që unë të flisja në Konferencën vjetore të Kërkimit të Drosophila në Pitsburg, ku morën pjesë qindra njerëz më të shquar në këtë fushë. Në çdo karrige në dhomë, stafi im vendosi një CD që përmban të gjithë gjenomin e Drosophila, si dhe ribotimet e punimeve tona të botuara në Science. Xheri më prezantoi shumë ngrohtësisht, duke e siguruar turmën se i kisha përmbushur të gjitha detyrimet e mia dhe se kishim punuar mirë së bashku. Biseda ime përfundoi me një raport mbi disa nga hulumtimet e bëra gjatë takimit dhe një koment të shkurtër mbi të dhënat në CD. Duartrokitja pas fjalimit tim ishte po aq befasuese dhe e këndshme sa ishte pesë vjet më parë kur Hami dhe unë paraqitëm për herë të parë gjenomin e Haemophilus në një konventë mikrobiologjike. Më pas, punimet mbi gjenomin e Drosophila u bënë punimet më të cituara në historinë e shkencës.

Megjithëse mijëra studiues të mizave të frutave në mbarë botën ishin të kënaqur me rezultatet, kritikët e mi shkuan shpejt në ofensivë. John Sulston e quajti përpjekjen për të renditur gjenomin e mizës një dështim, edhe pse sekuenca që morëm ishte më e plotë dhe më e saktë se rezultati i përpjekjes së tij të mundimshme dhjetëvjeçare për të renditur gjenomin e krimbit, të cilit iu deshën katër vjet të tjerë për t'u përfunduar. pas botimit të draftit në Science. Kolegu i Sulston, Maynard Olson e quajti sekuencën e gjenomit të Drosophila një "turp" që Projekti i Gjenomit Njerëzor i qeverisë do të duhej ta rregullonte, "me hirin" e Celera. Në fakt, ekipi i Jerry Rubin ishte në gjendje të mbyllte shpejt boshllëqet e mbetura në sekuencë duke publikuar dhe analizuar në mënyrë krahasuese gjenomin tashmë të sekuencuar në më pak se dy vjet. Këto të dhëna konfirmuan se ne kishim 1-2 gabime për 10 kb në të gjithë gjenomin dhe më pak se 1 gabim për 50 kb në gjenomën e punës (eukromatike).

Megjithatë, megjithë vlerësimin e përgjithshëm të projektit Drosophila, tensionet në marrëdhëniet e mia me Tony White arritën një ethe në verën e vitit 1999. White nuk mund të pajtohej me vëmendjen që shtypi i kushtoi personit tim. Sa herë që vinte në Celera, kalonte pranë kopjeve të artikujve për arritjet tona të varura në muret në korridorin ngjitur me zyrën time. Dhe këtu e zmadhuam njërën prej tyre - kopertinën e suplementit të së dielës të gazetës USA Today. Mbi të, nën titullin "A do të bëjë ky AVENTURIST zbulimin më të madh shkencor të kohës sonë?" 7 më tregoi, me një këmishë blu me kuadrate, duke kryqëzuar këmbët e mia, dhe rreth meje Koperniku, Galileo, Njutoni dhe Ajnshtajni notonin në ajër - dhe asnjë shenjë e Bardhë.

Çdo ditë, sekretari i tij i shtypit i telefononte për të parë nëse Toni mund të merrte pjesë në rrymën në dukje të pafundme të intervistave që po zhvilloheshin në Celera. Ai u qetësua pak - dhe madje edhe atëherë vetëm për pak kohë, kur vitin e ardhshëm ajo arriti të vendoste fotografinë e tij në kopertinën e revistës Forbes si njeriu që ishte në gjendje të rriste kapitalizimin e PerkinElmer nga 1.5 miliardë dollarë në 24 miliardë dollarë 8 . ("Tony White e ktheu PerkinElmerin e varfër në një kapëse gjenesh të teknologjisë së lartë.") Toni ishte gjithashtu i përhumbur nga aktivitetet e mia shoqërore.

Unë mbaja një fjalim një herë në javë, duke pranuar një pjesë të vogël të numrit të madh të ftesave që merrja vazhdimisht, sepse bota donte të dinte për punën tonë. Toni madje u ankua në bordin e drejtorëve të PerkinElmer, që atëherë u riemërua në PE Corporation, se udhëtimet dhe paraqitjet e mia shkelnin rregullat e korporatës. Gjatë një pushimi dy-javor (me shpenzimet e mia) në shtëpinë time në Cape Cod, Toni fluturoi në Celera me CFO Dennis Winger dhe këshilltarin e përgjithshëm të Applera William Sauch për të intervistuar punonjësit e mi kryesorë rreth "efektivitetit të menaxhimit të Venter". Ata shpresonin të mblidhnin aq papastërti për të justifikuar shkarkimin tim. White u trondit kur të gjithë thanë se nëse unë do të largohesha, edhe ata do të hiqnin dorë. Kjo shkaktoi shumë tension në ekipin tonë, por gjithashtu na afroi më shumë se kurrë. Ne ishim gati të festonim çdo fitore sikur të ishte e fundit.

Pas publikimit të sekuencës së gjenomit të mizës - deri atëherë sekuenca më e madhe në histori - Gene, Ham, Marku dhe unë dolli që të kishim qëndruar Tony White për një kohë të gjatë për të njohur suksesin tonë. Ne kemi vërtetuar se metoda jonë do të funksionojë edhe kur renditim gjenomin njerëzor. Edhe nëse Tony White do të ndalonte financimin të nesërmen, ne e dinim se arritja jonë kryesore do të mbetej me ne. Më shumë se çdo gjë, doja të largohesha nga Celera dhe të mos merresha me Tony White, por duke qenë se doja të renditja edhe më shumë gjenomin e Homo sapiens, më duhej të bëja një kompromis. U përpoqa sa të mundja t'i pëlqeja White, vetëm për të vazhduar punën dhe për të përfunduar planin tim.

Shënime

1. Shreeve J. Lufta e Gjenomit: Si Craig Venter u përpoq të kapte kodin e jetës dhe të shpëtonte botën (New York: Ballantine, 2005), f. 285.

2. Ashburner M. Won for All: How the Genome Drosophila Was Was Sequenced (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2006), f. 45.

3. Shreeve J. Lufta e Gjenomit, f. 300.

4. Ashburner M. Fituar për të gjithë, f. 55.

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

6. Adams M. D., Celniker S. E. et al. "The Genome Sequence of Drosophila Melanogaster", Shkencë, nr. 287, 2185–95, 24 mars 2000.

7. Gillis J. “A do të zbulojë ky MAVERICK zbulimin më të madh shkencor të epokës së tij? Koperniku, Njutoni, Ajnshtajni dhe VENTER?”, Fundjavë në SHBA, 29–31 janar 1999.

8. Ross P. E. “Gene Machine”, Forbes, 21 shkurt 2000.

Craig Venter