Drosophila genomini dekodlashda bu aniqlandi. Bir biologik turning to'liq genomi boshqasida topilgan. O'simliklarning qiyosiy va funksional genomikasi

) meva chivinining genomida topilgan ( Drosophila ananassae) parazit bakteriya genomining to'liq nusxasi Wolbachia.

Wolbachia bakteriyasi xost hujayralarining sitoplazmasida yashaydi va xostlarining ko'payishi, rivojlanishi va hatto evolyutsiyasini nozik tartibga solishni o'rgangani bilan mashhur. Shuning uchun u ko'pincha "mikrob manipulyatori" yoki "chivinlarning xo'jayini" deb ataladi (chunki u hasharotlar hujayralarida yashaydi).

Tadqiqot JCVI xodimi Julie Dunning-Hotopp ba'zi Wolbachia genlari Drosophila genlari bilan bir xil genomning bir qismi kabi "hamkorlik qilishini" aniqlagandan so'ng boshlandi.

Rochester universiteti tadqiqotchisi Maykl Klark koloniyaga joylashdi Drosophila ananassae laboratoriyada Uorren bilan birgalikda sir nima ekanligini tushunish uchun.

Drosophila genomidagi Wolbachia geni (Rochester universitetidagi rasm).

“Bir necha oylar davomida men biror narsada noto'g'ri deb o'yladim, - deydi Klark.- Men hatto antibiotiklarga qarshilik paydo bo'lgan deb o'ylagandim, chunki men Volbachia genini qayta-qayta topdim. Nihoyat, bir necha oy oldin yolg'iz qoldirgan ro'molchalarni olib, Volbaxiyaning o'zini topolmadim.

Endi Uorren va Klark DNKning bunday katta qismini joylashtirishning Drozofila uchun qanday afzalligi borligini tushunishga harakat qilmoqdalar - ehtimol "begona" genlar uy egasiga yangi imkoniyatlarni beradi.

Shunday qilib, Wolbachia genlari uy egasining DNKsiga o'tadi (Nicolle Rager Fuller tomonidan tasvirlangan, Milliy fan).

Tadqiqot natijalari Science jurnalidagi maqolada chop etildi. Unda mualliflar bizning dunyomizdagi bakteriyalar va ko'p hujayrali organizmlar o'rtasida gorizontal gen almashinuvi (bir-biriga bog'liq bo'lmagan turlar o'rtasida genlarning ko'chishi) ilgari o'ylanganidan ko'ra tez-tez sodir bo'lishini taklif qilishadi.

Wolbachia tomonidan uy egalari bilan amalga oshirilgan manipulyatsiyaning molekulyar genetik mexanizmlarini dekodlash odamlarga tirik organizmlarga va umuman tabiatga ta'sir qilishning yangi kuchli vositalarini beradi.

Biroq, barcha hasharotlar Wolbachia ning yomon ta'siriga moyil emas. Misol uchun, Samoa orollaridan kelgan kapalaklar o'z erkaklarini himoya qilishni "o'rgandilar". Qiziq, bu bakteriya bilan yuqtirmoqchi bo'lgan bezgak chivinlari unga qarshi kurashishni o'rganadimi?

Biologiya bo'yicha Butunrossiya testi namunasi

11-sinf

Ishni bajarish bo'yicha ko'rsatmalar

Test 14 ta topshiriqni o'z ichiga oladi. Biologiya ishini bajarish uchun 1 soat 30 daqiqa (90 daqiqa) vaqt ajratiladi.

Vazifalarga javoblar raqamlar ketma-ketligi, raqam, so'z (ibora) yoki qisqa bepul javob bo'lib, ular ushbu ish uchun ajratilgan bo'shliqqa yoziladi. Agar siz noto'g'ri javob yozsangiz, uni kesib tashlang va uning yoniga yangisini yozing.

Topshiriqlarni bajarishda siz qoralamadan foydalanishingiz mumkin. Ishni baholashda loyihadagi yozuvlar hisobga olinmaydi. Biz sizga topshiriqlarni berilgan tartibda bajarishingizni maslahat beramiz. Vaqtni tejash uchun darhol bajara olmaydigan vazifani o'tkazib yuboring va keyingisiga o'ting. Agar barcha ishlarni tugatgandan keyin vaqtingiz qolsa, o'tkazib yuborilgan vazifalarga qaytishingiz mumkin.

Bajarilgan topshiriqlar uchun olgan ballaringiz umumlashtiriladi.

Iloji boricha ko'proq vazifalarni bajarishga harakat qiling va eng ko'p ball to'plang.

Butunrossiya test ishi namunasi uchun tushuntirishlar

Namunaviy test ishi bilan tanishayotganda, namunaga kiritilgan topshiriqlar butun Rossiya test ishining bir qismi sifatida sinovdan o'tkaziladigan barcha ko'nikmalar va kontent masalalarini aks ettirmasligini yodda tutishingiz kerak. Ishda sinab ko'rilishi mumkin bo'lgan kontent elementlari va ko'nikmalarning to'liq ro'yxati kontent elementlarining kodifikatorida va biologiya bo'yicha CD yaratish uchun bitiruvchilarning tayyorgarlik darajasiga qo'yiladigan talablarda keltirilgan. Namunaviy test ishining maqsadi VPR tuzilishi, topshiriqlar soni va shakli, ularning murakkablik darajasi haqida tushuncha berishdir.

1. Tajribada eksperimentator tomchining bir qismini undagi amyobalar bilan yoritgan. Qisqa vaqt o'tgach, protozoa bir yo'nalishda faol harakatlana boshladi.

1.1. Tajriba organizmlarning qaysi xususiyatini ko'rsatadi?

Izoh: tirik organizmlarning 7 ta xususiyati mavjud (jonli mavjudotlar jonsiz mavjudotlardan aynan shu xususiyatlari bilan farqlanadi): ovqatlanish, nafas olish, qo'zg'aluvchanlik, harakatchanlik, ajralib chiqish, ko'payish, o'sish. Amyobalar tomchining yorug' qismidan qorong'i qismga o'tadi, ular yorug'likka reaksiyaga kirishadi, ya'ni biz xususiyatni tanlaymiz - tirnash xususiyati.

Javob: asabiylashish.

1.2. O'simliklardagi shunga o'xshash hodisaga misol keltiring.

Tushuntirish: bu erda biz o'simliklardagi reaktsiyaning (tirnash xususiyati namoyon bo'lishi) har qanday misolini yozishimiz mumkin.

Javob: yirtqich o'simliklarda tutqichni yopish YOKI barglarni quyoshga burish yoki kungaboqarning quyoshdan keyin kun davomida harakatlanishi YOKI landshaftning (atrof-muhit) o'zgarishi tufayli poyasining egilishi.

2. Oʻrmon chetida koʻplab oʻsimliklar, hayvonlar, zamburugʻlar va mikroorganizmlar yashaydi va oʻzaro taʼsir qiladi. Ilon, burgut, tipratikan, tirik kaltakesak va chigirtkani o'z ichiga olgan guruhni ko'rib chiqaylik. Vazifalarni bajaring.

2.1. Yuqoridagi guruhga kiritilgan fotosuratlar va chizmalarda ko'rsatilgan narsalarni belgilang.

1 - jonli kaltakesak

2 - ilon

3 - kirpi jamoasi

4 - oddiy chigirtka

5 - burgut

2.2. Bu organizmlarni oziq zanjiridagi joylashuviga qarab tasniflang. Har bir katakka guruhdagi ob'ektlardan birining raqamini yoki nomini yozing.

Oziq-ovqat zanjiri: tipratikan - oddiy chigirtka - jonli kaltakesak - ilon - burgut.

Izoh: biz oziq-ovqat zanjirini ishlab chiqaruvchi (yashil o'simlik - organik moddalar ishlab chiqaruvchisi) - tipratikan, keyin 1-tartib iste'molchi (iste'molchilar organik moddalarni iste'mol qiladilar va bir nechta buyurtmalarga ega) - oddiy chigirtka, viviparous kaltakesak (2-tartib iste'molchi) bilan boshlaymiz. , ilon (3-tartib iste'molchi), burgut (4-tartib iste'molchi).

2.3. Jamoadagi tipratikanlarning kamayishi burgutlar soniga qanday ta'sir qiladi? Javobingizni asoslang.

Javob: jamoadagi kirpi soni kamayganda, barcha keyingi komponentlar soni va oxir-oqibat burgutlar kamayadi, ya'ni burgutlar soni kamayadi.

3. Tabiatdagi uglerod aylanishining diagrammasi ko'rsatilgan rasmga qarang. Savol belgisi bilan ko'rsatilgan moddaning nomini ko'rsating.

Izoh: Savol belgisi karbonat angidridni (CO2) bildiradi, chunki CO2 organik moddalarning yonishi, nafas olishi va parchalanishi paytida hosil bo'ladi va fotosintez paytida u hosil bo'ladi (shuningdek, suvda eriydi).

Javob: karbonat angidrid (CO2).

4. Piter 25 ta probirkaga teng miqdorda ferment va uning substratini aralashtirdi. Naychalar bir vaqtning o'zida turli haroratlarda qoldirildi va reaktsiya tezligi o'lchandi. Tajriba natijalariga asoslanib, Piter grafik tuzdi (x o'qi haroratni (Selsiy gradusida), y o'qi esa reaktsiya tezligini (ixtiyoriy birliklarda) ko'rsatadi.

Fermentativ reaksiya tezligining haroratga bog'liqligini ta'riflang.

Javob: harorat 30C ga ko'tarilganda, reaktsiya tezligi oshadi, keyin pasaya boshlaydi. Optimal harorat 38 daraja.

5. Biologik tizimlar elementlarining eng kattasidan boshlab bo'ysunish ketma-ketligini belgilang.

Yo'qolgan elementlar:

1 kishi

2. Biceps

3. Mushak hujayrasi

4. Qo'l

5. Aminokislotalar

6. Aktin oqsili

Tegishli raqamlar ketma-ketligini yozing.

Tushuntirish: Elementlarni eng yuqori darajadan boshlanadi:

inson organizmdir

qo'l - organ

biceps - mato

mushak hujayrasi - hujayrali

aktin oqsili - molekulyar (oqsillar aminokislotalardan iborat)

aminokislota - molekulyar

Javob: 142365.

6. Oqsillar inson va hayvonlar organizmida juda ko'p muhim vazifalarni bajaradi: ular organizmni qurilish materiali bilan ta'minlaydi, biologik katalizator yoki regulyator bo'lib, harakatni ta'minlaydi va kislorodning bir qismini tashiydi. Tana muammolarga duch kelmasligi uchun kuniga 100-120 g protein kerak.

6.1. Jadval ma'lumotlaridan foydalanib, agar uning dietasida 20 g non, 50 g smetana, 15 g pishloq va 75 g treska bo'lsa, kechki ovqat paytida olingan protein miqdorini hisoblang. Javobingizni butun raqamlarga yaxlitlang.

Tushuntirish: 100 g nonda 7,8 g oqsil bor, keyin 20 g nonda 5 barobar kam protein - 1,56 g. g pishloqda - 20 g oqsil, 15 g pishloqda - 3 g, 100 g treskada - 17,4 g protein, 75 g treskada - 13,05 g.

Jami: 1,56 + 1,5 + 3 + 13,05 = 19,01 (bu taxminan 19 ga teng).

Javob: 19

YOKI

6.1.Kishi 120 mg kofein bo'lgan bir chashka kuchli qahva ichdi, u to'liq so'riladi va qon va boshqa tana suyuqliklarida bir tekis taqsimlanadi. O'rganilayotgan odamda tana suyuqliklarining hajmi 40 litrga teng deb hisoblanishi mumkin. Agar kofein 2 mg/l kontsentratsiyada ta'sir qilishni to'xtatsa va uning konsentratsiyasi soatiga 0,23 mg ga kamaysa, iste'mol qilinganidan keyin qancha vaqt (soatlarda) kofein bu odamga ta'sir qilishni to'xtatishini hisoblang. Javobingizni o'ndan biriga aylantiring.

Izoh: 120 mg kofein butun inson tanasiga 40 litr hajmda tarqaldi, ya'ni konsentratsiyasi 3 mg/l ga etdi. 2 mg / l konsentratsiyada kofein ta'sir qilishni to'xtatadi, ya'ni faqat 1 mg / l samarali bo'ladi. Soat sonini bilish uchun 1 mg/l ni 0,23 mg ga bo'ling (soatiga konsentratsiyaning pasayishi), biz 4,3 soatni olamiz.

Javob: 4,3 soat.

6.2. Ovqat hazm qilish tizimi bezlari tomonidan ishlab chiqariladigan fermentlardan birini ayting:

Javob: oshqozon devorlari pepsin ishlab chiqaradi, u kislotali muhitda oqsillarni dipeptidlarga parchalaydi. Lipaza lipidlarni (yog'larni) parchalaydi. Nukleazlar nuklein kislotalarni parchalaydi. Amilaza kraxmalni parchalaydi. Maltaza maltozani glyukozaga parchalaydi. Laktaza laktozani glyukoza va galaktozaga parchalaydi. Siz bitta ferment yozishingiz kerak.

7. Ro'yxatga olingan kasalliklarning kelib chiqishini aniqlang. Ro'yxatdagi har bir kasallikning raqamlarini jadvalning tegishli katakchasiga yozing. Jadval kataklarida bir nechta raqamlar yozilishi mumkin.

Inson kasalliklari ro'yxati:

1. Gemofiliya

2. Tovuq poxi

3. Skorvit

4. Miokard infarkti

5. Vabo kasalligi

Izoh: CDF uchun Inson kasalliklariga qarang

8. Genealogik usul tibbiy genetikada keng qo'llaniladi. U insonning nasl-nasabini tuzish va ma'lum bir xususiyatning merosini o'rganishga asoslangan. Bunday tadqiqotlarda ma'lum belgilar qo'llaniladi. Ba'zi a'zolarining quloq chig'anoqlari bo'lgan bir oilaning shajarasi parchasini o'rganing.

Taklif etilgan sxemadan foydalanib, bu belgi dominant yoki retsessiv ekanligini va jinsiy xromosomalar bilan bog'langanligini aniqlang.

Tushuntirish: belgi retsessivdir, chunki birinchi avlodda u umuman ko'rinmaydi, ikkinchi avlodda esa faqat 33% bolalarda namoyon bo'ladi. Bu xususiyat jinsga bog'liq emas, chunki u o'g'il bolalarda ham, qizlarda ham namoyon bo'ladi.

Javob: retsessiv, jinsga bog'liq emas.

9. Vladimir har doim otasi kabi qo'pol sochlarga ega bo'lishni xohlardi (dominant xususiyat (A)). Ammo sochlari xuddi onasinikidek mayin edi. Soch sifatiga qarab oila a'zolarining genotiplarini aniqlang. Javoblaringizni jadvalga kiriting.

Tushuntirish: yumshoq sochlar retsessiv xususiyatdir (a), otasi bu xususiyat uchun geterozigotadir, chunki o'g'il onasi kabi gomozigotli retsessivdir (aa). Ya'ni:

R: Aa x aa

G: Oh, a x a

F1: Aa - qo'pol sochli bolalarning 50%

aa - yumshoq sochli bolalarning 50%.

Javob:

Ona	Ota	O'g'lim
ahh	Ahh	ahh

10. Yekaterina donor sifatida qon topshirishga qaror qildi. Qon olishda Ketrinning III guruhi borligi ma'lum bo'ldi. Yekaterina onasining qon guruhi I borligini biladi.

10.1. Ketrinning otasi qanday turdagi qonga ega bo'lishi mumkin?

Izoh: Jadvaldagi ma'lumotlarga asoslanib, Ketrinning otasi III yoki IV qon guruhiga ega bo'lishi mumkin.

Javob: III yoki IV.

10.2. Qon quyish qoidalariga asoslanib, Ketrin otasi uchun qon donori bo'lishi mumkinligini aniqlang.

Izoh: I qon guruhiga ega Yekaterina universal donordir (agar Rh omillari mos kelsa), ya'ni qonni undan otasiga quyish mumkin.

Javob: ehtimol.

11. Rasmda ko'rsatilgan organellaning vazifasi organik moddalarning oksidlanishi va ATP sintezi jarayonida energiyani saqlashdir. Bu jarayonlarda ushbu organoidning ichki membranasi muhim rol o'ynaydi.

11.1. Bu organellaning nomi nima?

Javob: Rasmda mitoxondriya ko'rsatilgan.

11.2. Organelladagi ichki membrananing o'ralishi uning bajaradigan funktsiyasi bilan qanday bog'liqligini tushuntiring.

Javob: ichki membrananing burmalari yordamida u organellaning ichki yuzasini oshiradi va ko'proq miqdordagi organik moddalar oksidlanishi mumkin, shuningdek ATP sintazalari - fermentativ komplekslar tomonidan ko'proq miqdorda ATP ishlab chiqarilishi mumkin. energiya ATP (asosiy energiya molekulasi) shaklida.

12. mRNK fragmenti quyidagi ketma-ketlikka ega:

UGCGAAUGUUUUGTSUG

Ushbu RNK molekulasining sintezi uchun shablon bo'lib xizmat qilgan DNK bo'limining ketma-ketligini va mRNKning ushbu fragmenti tomonidan kodlangan oqsilning ketma-ketligini aniqlang. Vazifani bajarayotganda, to'ldiruvchilik qoidasidan va genetik kod jadvalidan foydalaning.

Jadvaldan foydalanish qoidalari

Tripletdagi birinchi nukleotid chap vertikal qatordan olinadi; ikkinchisi - yuqori gorizontal qatordan va uchinchisi - o'ng vertikal qatordan. Barcha uchta nukleotiddan keladigan chiziqlar kesishgan joyda kerakli aminokislota joylashgan.

Izoh: ketma-ketlikni tripletlarga bo'ling (har birida uchta nukleotid): UGC GAA UGU UUG TsUG. DNKdagi nukleotidlarning tegishli ketma-ketligini yozamiz (nukleotidlarning teskari komplementar ketma-ketligi, A-T (U RNKda), G-C ni hisobga olgan holda.

Ya'ni, DNK zanjiri: ACG CTT ACA AAU GAU.

RNK ketma-ketligidan foydalanib, biz mos keladigan aminokislotalar ketma-ketligini topamiz. Birinchi amino kislotalar cis, keyin glu, cis, leu, leu.

Protein: cis-glu-cis-ley-ley.

12.3. Pomidor genomini dekodlashda DNK molekulasining fragmentida timinning ulushi 20% ni tashkil etishi aniqlandi. DNKdagi azotli asoslarning har xil turlari (G+T = A+C) o‘rtasidagi miqdoriy munosabatlarni tavsiflovchi Chargaff qoidasidan foydalanib, ushbu namunadagi sitozin bilan nukleotidlar miqdorini (%) hisoblang.

Izoh: agar timin miqdori 20% bo'lsa, adenin miqdori ham 20% ni tashkil qiladi (chunki ular bir-birini to'ldiradi). Guanin va sitozin uchun 60% qoladi (100 - (20 + 20)), ya'ni har birida 30%.

Javob: sitozin 30% ni tashkil qiladi.

13. Zamonaviy evolyutsiya nazariyasini quyidagi diagramma shaklida tasvirlash mumkin.

Javob: ehtimol jirafaning ajdodlari turli bo'yin uzunliklariga ega bo'lgan, ammo jirafalar baland o'sadigan yashil barglarga etib borishlari kerak bo'lganligi sababli, faqat uzun bo'yinli jirafalar omon qolgan, ya'ni eng mos (bu xususiyat avloddan-avlodga o'tib kelgan, bu). populyatsiyaning genetik tarkibining o'zgarishiga olib keldi). Shunday qilib, tabiiy tanlanish davrida faqat eng uzun bo'yinli shaxslar omon qoldi va bo'yin uzunligi asta-sekin o'sib bordi.

14. Rasmda 370-250 million yil avval yashagan yo‘q bo‘lib ketgan daraxtsimon gimnosperm o‘simligi kordait ko‘rsatilgan.

Geoxronologik jadvalning bir qismidan foydalanib, ushbu organizm yashagan davr va davrlarni aniqlang. Qanday o'simliklar ularning ajdodlari bo'lgan?

Geoxronologik jadval

Izoh: Gimnospermlar, ehtimol, paleozoy davrida paydo bo'lgan. davrlar: perm, karbon (ehtimol devon). Ular daraxt paporotniklaridan paydo bo'lgan (paleozoy erasida ko'proq ibtidoiy o'simliklar, mezozoy erasida gimnospermlar keng tarqalib, gullab-yashnagan).

Era: paleozoy

Davrlar: perm, karbon, devon

Mumkin ajdodlar: daraxt paporotniklari

2 018 Rossiya Federatsiyasi Ta'lim va fan sohasida nazorat bo'yicha Federal xizmati

Sakrash genlari

O'tgan asrning o'rtalarida amerikalik tadqiqotchi Barbara Makklintok makkajo'xori tarkibida xromosomalardagi o'z o'rnini mustaqil ravishda o'zgartira oladigan ajoyib genlarni topdi. Endi ular "sakrash genlari" yoki transposable (mobil) elementlar deb ataladi. Mobil elementlarni faqat makkajo'xoriga xos bo'lgan noyob hodisa deb hisoblagan holda, kashfiyot uzoq vaqt davomida tan olinmadi. Biroq, aynan shu kashfiyot uchun Makklintok 1983 yilda Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi - bugungi kunda hayvonlar va o'simliklarning deyarli barcha o'rganilgan turlarida sakrash genlari topilgan.

Sakrash genlari qaerdan paydo bo'lgan, ular hujayrada nima qiladi, foydalimi? Nima uchun genetik jihatdan sog'lom ota-onalar bilan Drosophila mevali chivinlar oilasi sakrash genlari tufayli mutant nasllarni yuqori chastotali yoki hatto farzandsiz bo'lishi mumkin? Evolyutsiyada sakrash genlarining roli qanday?

Aytish kerakki, hujayralarning ishlashini ta'minlaydigan genlar ma'lum bir tartibda xromosomalarda joylashgan. Buning yordamida bir hujayrali va ko'p hujayrali organizmlarning ko'plab turlari uchun genetik xaritalar yaratish mumkin bo'ldi. Biroq, genlar o'rtasida ularning ichidan ko'ra ko'proq genetik material mavjud! DNKning bu "balast" qismi qanday rol o'ynashi to'liq aniqlanmagan, ammo bu erda ko'pincha mobil elementlar topiladi, ular nafaqat o'zlarini harakatga keltiradi, balki qo'shni DNK parchalarini ham o'zlari bilan olib ketishlari mumkin.

Sakrash genlari qayerdan keladi? Ularning hech bo'lmaganda ba'zilari viruslardan kelib chiqqan deb taxmin qilinadi, chunki ba'zi mobil elementlar virusli zarralarni (masalan, meva chivinidagi lo'lilarning harakatchan elementi) hosil qilish qobiliyatiga ega. Drosophila melanogaster). Ba'zi mobil elementlar genomda so'zda paydo bo'ladi gorizontal uzatish boshqa turlardan. Masalan, mobil ekanligi aniqlandi xobo-element (rus tiliga tarjima qilinganda tramp deyiladi) Drosophila melanogaster ushbu turning genomiga qayta-qayta kiritilgan. DNKning ba'zi tartibga soluvchi bo'limlari ham avtonomiyaga va "vagratsiya" moyilligiga ega bo'lishi mumkin degan versiya mavjud.

Foydali balast

Boshqa tomondan, sakrash genlarining aksariyati, nomiga qaramay, jimgina harakat qilishadi, garchi ular umumiy genetik materialning beshdan bir qismini tashkil qilsalar ham. Drosophila melanogaster yoki inson genomining deyarli yarmi.

Yuqorida aytib o'tilgan DNKning ortiqchaligi o'zining afzalliklariga ega: agar genomga begona DNK kiritilgan bo'lsa, ballast DNK (shu jumladan passiv harakatlanuvchi elementlar) zarba oladi. Agar muhim DNKdan ko'ra ko'proq ballast DNK bo'lsa, yangi elementning foydali genga integratsiyalashuvi va shu bilan uning funktsiyasini buzish ehtimoli kamayadi.

DNKning ba'zi ortiqchaligi so'zlardagi harflarning "ortiqchaligi" kabi foydalidir: biz "Mariya Ivanovna" deb yozamiz, lekin "Marivan" deymiz. Ba'zi harflar muqarrar ravishda yo'qoladi, ammo ma'no saqlanib qoladi. Xuddi shu printsip oqsil-ferment molekulasidagi alohida aminokislotalarning ahamiyati darajasida ishlaydi: faqat faol markazni tashkil etuvchi aminokislotalarning ketma-ketligi qat'iy saqlanadi. Shunday qilib, turli darajalarda ortiqcha tizim quvvat zaxirasini ta'minlaydigan o'ziga xos bufer bo'lib chiqadi. Shunday qilib, harakatchanlikni yo'qotgan mobil elementlar genom uchun foydasiz bo'lib chiqadi. Ular aytganidek, "nozik qo'ydan hech bo'lmaganda bir tutam jun", garchi bu erda yana bir maqol mosroq bo'lsa ham - "har bir qatorda".

O'tish qobiliyatini saqlab qolgan mobil elementlar Drosophila xromosomalari bo'ylab element turiga, genetik fonga va tashqi sharoitga qarab har bir gen uchun 10-2-10-5 chastota bilan harakatlanadi. Bu shuni anglatadiki, hujayradagi yuzta sakrash genidan bittasi keyingi hujayra bo'linishidan keyin o'z o'rnini o'zgartirishi mumkin. Natijada, bir necha avloddan so'ng, xromosoma bo'ylab harakatlanuvchi elementlarning tarqalishi juda sezilarli darajada o'zgarishi mumkin.

Drosophila lichinkalarining so'lak bezlaridan politenli (ko'p ipli) xromosomalarda bu taqsimotni o'rganish qulay. Ushbu xromosomalar odatdagidan ko'p marta qalinroq, bu ularni mikroskop ostida tekshirishni sezilarli darajada osonlashtiradi. Bunday xromosomalar qanday olinadi? Tuprik bezlari hujayralarida har bir xromosomaning DNKsi hujayraning normal bo'linishi paytida bo'lgani kabi ko'payadi, lekin hujayraning o'zi bo'linmaydi. Natijada bezdagi hujayralar soni o'zgarmaydi, lekin 10-11 sikl davomida har bir xromosomada bir necha ming bir xil DNK zanjirlari to'planadi.

Qisman politen xromosomalari tufayli drozofilada sakrash genlari boshqa ko'p hujayrali organizmlarga qaraganda yaxshiroq o'rganiladi. Ushbu tadqiqotlar natijasida ma'lum bo'ldiki, hatto bir xil Drosophila populyatsiyasida ham transpozitsiyalangan elementlarning bir xil taqsimotiga ega bo'lgan xromosomalarga ega bo'lgan ikkita shaxsni topish qiyin. Drosophiladagi o'z-o'zidan paydo bo'ladigan mutatsiyalarning aksariyati ushbu "jumperlar" ning harakati tufayli yuzaga kelgan deb tasodifiy emas.

Buning oqibatlari har xil bo'lishi mumkin ...

Genomga ta'siridan kelib chiqib, faol harakatlanuvchi elementlarni bir necha guruhlarga bo'lish mumkin. Ulardan ba'zilari genom uchun juda muhim va foydali funktsiyalarni bajaradi. Masalan, telomerik Drozofilada xromosomalar uchlarida joylashgan DNK maxsus harakatlanuvchi elementlardan iborat. Ushbu DNK juda muhim - uning yo'qolishi hujayra bo'linishi paytida butun xromosomaning yo'qolishiga olib keladi, bu esa hujayra o'limiga olib keladi.

Boshqa mobil elementlar to'g'ridan-to'g'ri "zararkunandalar" dir. Hech bo'lmaganda ular hozirda shunday deb hisoblanadilar. Misol uchun, R2 sinfining mobil elementlari ribosoma oqsillaridan birini, oqsil sintezi uchun hujayra "fabrikalarini" kodlaydigan artropod genlariga maxsus kiritilishi mumkin. Bunday kasalliklarga duchor bo'lgan odamlar faqat genomda bu oqsillarni kodlaydigan ko'plab genlarning bir qismi buzilganligi sababli omon qoladilar.

Jinsiy hujayralarni ishlab chiqaradigan reproduktiv to'qimalarda harakatlanadigan harakatlanuvchi elementlar ham mavjud. Bu turli to'qimalarda bir xil harakatlanuvchi element uzunligi va funktsiyasi bilan farq qiladigan harakat uchun zarur bo'lgan ferment oqsil molekulalarini ishlab chiqarishi mumkinligi bilan izohlanadi.

Ikkinchisiga misol qilib P-elementni keltirish mumkin Drosophila melanogaster, u o'zining tabiiy populyatsiyasiga yuz yil oldin Drosophilaning boshqa turidan gorizontal ko'chirish orqali kirgan. Biroq, hozir Yer yuzida deyarli aholi mavjud emas Drosophila melanogaster, unda P-element topilmaydi. Shuni ta'kidlash kerakki, uning nusxalarining aksariyati nuqsonli, bundan tashqari, nuqsonning bir xil versiyasi deyarli hamma joyda topilgan. Ikkinchisining genomdagi roli noyobdir: u o'z hamkasblariga nisbatan "toqat qilmaydi" va ularning harakatini to'sib qo'yadigan repressor rolini o'ynaydi. Shunday qilib, Drosophila genomini "begona" ning sakrashidan himoya qilish qisman uning hosilalari tomonidan amalga oshirilishi mumkin.

Asosiysi, to'g'ri ota-onalarni tanlash!

Mobil elementlarning ko'p sakrashlari drozofilaning ko'rinishiga ta'sir qilmaydi, chunki ular balast DNKsida paydo bo'ladi, ammo ularning faolligi keskin oshgan boshqa holatlar ham mavjud.

Ajablanarlisi shundaki, sakrash genlarining harakatini qo'zg'atuvchi eng kuchli omil - bu ota-onalarning noto'g'ri tanlovidir. Misol uchun, agar siz laboratoriya populyatsiyasidan urg'ochilarni kesib o'tsangiz nima bo'ladi? Drosophila melanogaster, P-elementga ega bo'lmagan (chunki ularning ajdodlari taxminan yuz yil oldin tabiatdan tutilgan), erkaklar P-elementni olib yurganmi? Gibridlarda mobil elementning tez harakatlanishi tufayli juda ko'p turli xil genetik kasalliklar paydo bo'lishi mumkin. Gibrid disgenez deb ataladigan bu hodisa ona sitoplazmasida transpozitsiyalanuvchi elementning harakatini taqiqlovchi repressor yo'qligi bilan bog'liq.

Shunday qilib, agar A aholidan kuyovlar va B aholidan kelinlar ko'p oilalar yaratishi mumkin bo'lsa, buning aksi har doim ham to'g'ri kelmaydi. Genetik jihatdan sog'lom ota-onalar oilasi ko'p sonli mutant yoki infertil nasllarni keltirib chiqarishi mumkin, yoki ota va onaning genomida turli xil mobil elementlar to'plami bo'lsa, hatto farzandsiz bo'lishi mumkin. Ayniqsa, agar tajriba 29 ° C haroratda o'tkazilsa, ko'plab qoidabuzarliklar paydo bo'ladi. Genetik fonga qo'shilgan tashqi omillarning ta'siri genom nomuvofiqligining ta'sirini kuchaytiradi, garchi bu omillarning o'zi (hatto ionlashtiruvchi nurlanish) ham qodir emas. mobil elementlarning bunday massiv harakatlariga sabab bo'lishi.

Shu kabi voqealar Drosophila melanogaster mobil elementlarning boshqa oilalari ishtirokida sodir bo'lishi mumkin.

"Mobil" evolyutsiyasi

Hujayra genomini doimiy va vaqtinchalik a'zolarning o'ziga xos ekotizimi deb hisoblash mumkin, bu erda qo'shnilar nafaqat birga yashaydi, balki bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi. Xost genlarining mobil elementlar bilan o'zaro ta'siri hali ham yaxshi o'rganilmagan, ammo juda ko'p natijalarni berish mumkin - muhim gen zararlanganda organizmning o'limidan tortib, avval buzilgan funktsiyalarni tiklashgacha.

Bu sakrash genlarining o'zlari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilishlari sodir bo'ladi. Shunday qilib, immunitetga o'xshash hodisa, mobil element allaqachon mavjud bo'lganiga yaqin joyda kira olmaganida ma'lum. Biroq, barcha mobil elementlar juda nozik emas: masalan, P-elementlar bir-biriga osongina kirib, o'yinchilarni o'yindan olib tashlashi mumkin.

Bundan tashqari, genomdagi harakatlanuvchi elementlar sonida o'zini o'zi boshqarishning bir turi mavjud. Gap shundaki, mobil elementlar bir-biri bilan gomologik hududlarni almashishi mumkin - bu jarayon deyiladi rekombinatsiya. Bunday o'zaro ta'sir natijasida mobil elementlar yo'nalishiga qarab yo'qotishi mumkin ( o'chirish) yoki kengaytirish ( inversiya) ular orasida joylashgan mezbon DNK fragmentlari. Agar xromosomaning muhim qismi yo'qolsa, genom o'ladi. Inversiya yoki kichik o'chirishda xromosoma xilma-xilligi hosil bo'ladi, bu evolyutsiyaning zaruriy sharti hisoblanadi.

Agar turli xil xromosomalarda joylashgan harakatlanuvchi elementlar o'rtasida rekombinatsiyalar sodir bo'lsa, natijada xromosomalarning qayta tuzilishi paydo bo'ladi, bu esa keyingi hujayra bo'linishlarida genom muvozanatining buzilishiga olib kelishi mumkin. Va muvozanatsiz genom, muvozanatsiz byudjet kabi, juda yomon bo'linadi. Shunday qilib, muvaffaqiyatsiz genomlarning o'limi faol mobil elementlarning xromosomalarni cheksiz ravishda to'ldirmasligining sabablaridan biridir.

Tabiiy savol tug'iladi: mobil elementlarning evolyutsiyaga qo'shgan hissasi qanchalik muhim? Birinchidan, mobil elementlarning ko'pchiligi, taxminan aytganda, ular kerak bo'lgan joyda kiritiladi, buning natijasida ular kiritilgan genning tuzilishi yoki regulyatsiyasiga zarar etkazishi yoki o'zgartirishi mumkin. Keyin tabiiy tanlanish muvaffaqiyatsiz variantlarni rad etadi va moslashuvchan xususiyatlarga ega muvaffaqiyatli variantlar o'rnatiladi.

Agar mobil elementni kiritish oqibatlari neytral bo'lib chiqsa, u holda bu variant populyatsiyada saqlanib qolishi mumkin, bu gen tarkibidagi ma'lum xilma-xillikni ta'minlaydi. Bu noqulay sharoitlarda foydali bo'lishi mumkin. Nazariy jihatdan, mobil elementlarning massiv harakati bilan mutatsiyalar bir vaqtning o'zida ko'plab genlarda paydo bo'lishi mumkin, bu hayot sharoitlari keskin o'zgarganda juda foydali bo'lishi mumkin.

Xullas, xulosa qilish uchun: genomda ko'plab mobil elementlar mavjud va ular har xil; ular bir-biri bilan ham, xost genlari bilan ham o'zaro ta'sir qilishi mumkin; zarar etkazishi va almashtirib bo'lmaydigan bo'lishi mumkin. Harakatlanuvchi elementlarning harakati natijasida kelib chiqadigan genomning beqarorligi inson uchun fojia bilan yakunlanishi mumkin, ammo tez o'zgarish qobiliyati populyatsiya yoki turning omon qolishi uchun zaruriy shartdir. Buning yordamida tabiiy tanlanish va keyingi evolyutsion o'zgarishlar uchun asos bo'lgan xilma-xillik yaratiladi.

O'tish genlari va immigrantlar o'rtasida o'xshashlik keltirish mumkin: ba'zi immigrantlar yoki ularning avlodlari teng huquqli fuqarolarga aylanadi, boshqalarga yashash uchun ruxsatnoma beriladi, boshqalari - qonunlarga rioya qilmaganlar - deportatsiya qilinadi yoki qamoqqa olinadi. Va odamlarning ommaviy migratsiyalari davlatning o'zini tezda o'zgartirishi mumkin.

Adabiyot

Ratner V. A., Vasilyeva L. A. Stress ta'sirida harakatchan genetik elementlarning transpozitsiyasini induksiyasi. Rus tilidagi majburiy. 2000.

Gvozdev V. A. Eukariotlarning mobil DNKsi // Soros o'quv jurnali. 1998 yil. 8-son.

05.09.2011 09:36 da Limarev:

Limarev V.N.

Inson genomini dekodlash.

L.G. kitobidan parcha. Puchko: "Insonning radietik bilimi"

Genomni ochish muammosini hal qilish uchun milliardlab dollarlik byudjet bilan "inson genomi" xalqaro loyihasi tashkil etildi.

2000 yilga kelib, inson genomi deyarli xaritaga tushirildi. Genlar hisoblangan, aniqlangan va ma'lumotlar bazalarida qayd etilgan. Bu juda katta hajmdagi ma'lumotlar.

Inson genomini raqamlashtirilgan shaklda yozish uchun taxminan 300 terabayt kompyuter xotirasi kerak bo'ladi, bu 100 gigabayt sig'imga ega 3 ming qattiq diskka teng.

Bu chiqdi. Biror kishi ilgari o'ylanganidek, yuz minglab emas, balki 30 mingdan ortiq genlarga ega. Pashshada mevali chivinlar bor, ularning faqat yarmi ko'p - 13 mingga yaqin, sichqon esa odam bilan deyarli bir xil. Deshifrlangan genomda odamlarga xos bo'lgan genlarning atigi 1% mavjud. Ma'lum bo'lishicha, DNK spiralining ko'p qismini genlar emas, balki "bo'sh bo'limlar" egallagan bo'lib, ularda genlar shunchaki kodlanmagan, shuningdek, birin-ketin takrorlanadigan qo'sh bo'laklar, ma'nosi va ma'nosi. bu aniq emas.

Bir so'z bilan aytganda, genlar hatto hayotning qurilish bloklari emas, balki faqat tanani qurish rejasining elementlari bo'lib chiqdi. Qurilish bloklari, odatda, genetika paydo bo'lishidan oldin ishonilganidek, oqsillardir.

Odamlarga xos bo'lgan genlarning 1 foizi odamni sichqondan ajratib turadigan bunday katta hajmdagi ma'lumotlarni kodlay olmasligi aniq bo'ldi. Barcha ma'lumotlar qayerda saqlanadi? Ko'pgina olimlar uchun ilohiy tamoyilsiz inson tabiatini tushuntirish mumkin emasligi inkor etilmaydi. Bir qator olimlarning fikriga ko'ra, inson tanasi haqidagi mavjud g'oyalar doirasida inson genomini ochish printsipial jihatdan mumkin emas.

Dunyo ma'lum emas - bu bilish mumkin (maqoladagi sharhlarim).

1) Bir parchani ko'rib chiqing: "Ilohiy printsipsiz inson tabiatini tushuntirish mumkin emas".

Yuqorida keltirilgan ma'lumotlar hech qanday tarzda buni ko'rsatmaydi.

Genom haqiqatan ham ilgari o'ylanganidan ko'ra murakkabroq tuzilishga ega.

Ammo, oxir-oqibat, maqolada aytib o'tilgan kompyuter faqat xotira hujayralaridan iborat emas.

Kompyuter ikkita xotiraga ega: uzoq muddatli va operatsion, shuningdek, ma'lumotlar qayta ishlanadigan protsessor. Elektromagnit maydon axborotni qayta ishlashda ham ishtirok etadi. Genom ma'lumotlarini shifrlash uchun uning qanday sodir bo'lishini, nafaqat ma'lumotni saqlash, balki uni qayta ishlashni ham tushunish kerak. Ma'lumotlarning bir qismi elektromagnit maydon orqali saqlangan degan fikrni ham tan olaman. Va shuningdek, odamdan tashqari, men allaqachon yozganimdek, Oliy Aqlning maxsus axborot markazlarida.

Morze alifbosidagi 0 yoki 1 ikkilik kodida kodlangan uzluksiz matnni tasavvur qiling, u qaysi tilda (ingliz yoki frantsuz...) yozilganligini bilmaysiz va bu uzluksiz matn so'zlardan, jumlalardan iborat ekanligini bilmaysiz. , paragraflar, boblar, jildlar, javonlar, shkaflar va boshqalar.

Biologiyada bu deyarli bir xil, faqat bu erda hamma narsa to'rt xonali kod bilan kodlangan va biz hozirgacha elementar genlarning tartibini + - / * shifrladik, lekin biz tilni bilmaymiz va shunga mos ravishda so'zlar, jumlalar, paragraflar, boblar, jildlar, javonlar, kabinetlar va boshqalar. Biz uchun shifrlangan genom hali ham 4-darajali kodning mustahkam matni bo'lib, uni to'liq o'rganish deyarli mumkin emas.

Ammo ma'lum bo'lishicha, ma'lum bir davrlarda (individualda ham, uning avlodlar guruhida ham, turda, jinsda ham) ba'zi genlar va ularning komplekslari (so'zlar, jumlalar, paragraflar, boblar, jildlar, javonlar, shkaflar va boshqalar uchun javob beradi) .) faol , evolyutsiyaning boshqa davrlarida esa ular passiv bo'lib, men bilvosita turli xil poligenik xususiyatlar bilan aniqladim (Evolyutsiyaning umumiy davriy qonuni mavzusida ko'rsatilgandek).

Hozirda genlarni o'rganishning faqat ikkita usuli mavjud, bu namunadagi genlar (DNK) yig'indisini oddiy laboratoriya hisobi va ishlab chiqarilgan protein RNK miqdorini hisoblaydigan qurilma mavjud. ishlab chiqarilgan elektron chipga yopishtirilgan o'ziga xos DNK, lekin har qanday vaqtda juda ko'p DNK faol bo'lganligi va shunga mos ravishda RNK orqali juda ko'p miqdordagi turli xil oqsillar ishlab chiqarilganligi sababli, "bu noodlelarni qoshiq, vilkalar va yapon tayoqchalari bilan" ajratish juda qiyin. bu sho'rva va siz qidirayotgan narsani toping - o'ziga xos DNK (DNK kompleksi sifatida) va uning poligen xususiyatga ta'siri o'rtasidagi sabab-ta'sir munosabatlarini toping.

Ko'rinishidan, men DNK, RNK va ularning oqsillarini poligenik xususiyat darajasini aniqlaydigan bu sho'rvani qanday saralashning oddiy usulini topdim.

Ma'lum bo'lishicha, shaxsning evolyutsiyasi tartibidagi har bir poligen xususiyat (avlodlar, turlar va jinslar) davriydir, shuning uchun u RNK va DNK faoliyatida davriy bo'lishi kerak, shuning uchun siz (birinchi navbatda) topishingiz kerak. genetik tafsilotlarga o'tish) poligen xususiyatdagi metrik o'zgarish (individual, avlodlar kogortasi, turlar, jinslar ...) va RNK, DNKning tegishli faolligi o'rtasidagi bog'liqlik, bu davrlarga mutanosib.

"BINOM." nashriyot uyi. Bilim laboratoriyasi genetik Kreyg Venterning “Life deşifrlangan” xotiralar kitobini chiqarmoqda. Kreyg Venter inson genomini o'qish va shifrlash bo'yicha ishi bilan mashhur. 1992 yilda u Genom tadqiqotlari institutiga (TIGR) asos solgan. 2010 yilda Venter dunyodagi birinchi sun'iy organizm - Mycoplasma laboratorium sintetik bakteriyasini yaratdi. Sizni kitobning boblaridan birini o'qishni taklif qilamiz, unda Kreyg Venter 1999–2000 yillardagi Drozofila pashshasining genomini ketma-ketlashtirish bo'yicha ishi haqida gapiradi.

Oldinga va faqat oldinga

Bizni hayratda qoldirgan holda, irsiyatning asosiy jihatlari juda oddiy bo'lib chiqdi va shuning uchun tabiat u qadar noma'lum emasligiga umid bor edi va uning tushunarsizligi turli odamlar tomonidan qayta-qayta e'lon qilingan navbatdagi illyuziya, bizning nodonligimiz samarasidir. . Bu bizni optimistik qiladi, chunki agar dunyo ba'zi do'stlarimiz ta'kidlaganidek murakkab bo'lganida, biologiyaning aniq fanga aylanish imkoniyati bo'lmas edi.

Tomas Xant Morgan. Irsiyatning fizik asoslari

Ko‘pchilik mendan nega sayyoramizdagi barcha tirik mavjudotlar orasidan meva chivinini tanlaganimni so‘rashdi; boshqalar nima uchun men darhol inson genomini ochishga o'tmaganimga hayron bo'lishdi. Gap shundaki, bizga kelajakdagi tajribalar uchun asos kerak edi, biz inson genomini ketma-ketlashtirishga salkam 100 million dollar sarflashdan oldin usulimizning to‘g‘riligiga ishonch hosil qilishni xohladik.

Kichkina meva pashshasi biologiya, ayniqsa genetika rivojlanishida katta rol o'ynadi. Drosophila jinsiga turli xil chivinlar - sirka, sharob, olma, uzum va mevalar - jami 26 yuzga yaqin tur kiradi. Ammo "drosophila" so'zini ayting va har qanday olim darhol bitta o'ziga xos tur - Drosophilamelanogaster haqida o'ylaydi. Bu mitti pashsha tez va oson ko‘paygani uchun evolyutsion biologlar uchun namuna organizm bo‘lib xizmat qiladi. Ular undan yaratilish mo''jizasini yoritish uchun foydalanadilar - urug'lantirilgan paytdan boshlab kattalar organizmining paydo bo'lishigacha. Drosophila tufayli ko'plab kashfiyotlar, jumladan, barcha tirik organizmlarning umumiy tuzilishini tartibga soluvchi gomeobox o'z ichiga olgan genlar topildi.

Har bir genetika talabasi amerikalik genetika fanining otasi Tomas Xant Morgan tomonidan drozofila ustida olib borilgan tajribalar bilan tanish. 1910 yilda u odatdagi qizil ko'zli chivinlar orasida oq ko'zli erkak mutantlarni payqadi. U oq ko'zli erkakni qizil ko'zli urg'ochi bilan kesib o'tdi va ularning avlodlari qizil ko'zli ekanligini aniqladi: oq ko'zlilik retsessiv xususiyatga aylandi va biz endi bilamizki, chivinlarning ko'zlari oq bo'lishi uchun sizga ikkita nusxa kerak bo'ladi. oq ko'zli gen, har bir ota-onadan bitta. Morgan mutantlarni kesib o'tishni davom ettirib, faqat erkaklarda oq ko'z xususiyati borligini aniqladi va bu xususiyat jinsiy xromosoma (Y xromosoma) bilan bog'liq degan xulosaga keldi. Morgan va uning shogirdlari minglab mevali chivinlarning irsiy xususiyatlarini o'rganishdi. Bugungi kunda Drosophila bilan tajribalar butun dunyo bo'ylab molekulyar biologiya laboratoriyalarida olib boriladi, bu erda besh mingdan ortiq odam bu kichik hasharotni o'rganadi.

Men adrenalin retseptorlarini o'rganish uchun uning cDNK genlari kutubxonalaridan foydalanganimda va ularning pashshadagi ekvivalentini - oktopamin retseptorlarini topganimda Drosophilaning ahamiyatini bilib oldim. Bu kashfiyot chivin va odamning asab tizimining evolyutsion irsiyatining umumiyligini ko'rsatdi. Inson miyasining cDNK kutubxonalarini tushunishga harakat qilib, men inson genlarini Drosophila genlari bilan kompyuter taqqoslash orqali o'xshash funktsiyalarga ega genlarni topdim.

Drosophila genini sekvensiyalash loyihasi 1991 yilda, Berkli Kaliforniya universitetidan Jerri Rubin va Karnegi institutidan Allen Spradling vazifani bajarish vaqti keldi, deb qaror qilganlarida boshlangan. 1998 yil may oyiga kelib, ketma-ketlikning 25 foizi allaqachon bajarilgan edi va men Rubin "o'tish uchun juda yaxshi" degan taklif bilan chiqdim. Mening fikrim juda xavfli edi: turli mamlakatlardan minglab meva chivinlari tadqiqotchilari biz olgan kodning har bir harfini sinchkovlik bilan o'rganishlari, uni Jerrining o'zining yuqori sifatli, ma'lumotnomasi bilan taqqoslashlari va keyin mening usulimning mosligi to'g'risida xulosa chiqarishlari kerak edi. .

Dastlabki reja 1999 yil apreliga qadar pashsha genomini sekvensiyalashni olti oy ichida yakunlash va keyin inson genomiga hujumni boshlash edi. Menimcha, bu bizning yangi usulimiz ishlayotganini ko'rsatishning eng samarali va aniq usuli edi. Va agar biz muvaffaqiyatga erishmasak, men buni inson genomi ustida ishlashdan ko'ra, Drosophila misolidan foydalanib, tezda tekshirgan ma'qul deb o'yladim. Ammo haqiqatda, to'liq muvaffaqiyatsizlik biologiya tarixidagi eng ajoyib muvaffaqiyatsizlik bo'ladi. Jerri ham o'z obro'sini xavf ostiga qo'ygan edi, shuning uchun Celeradagi hamma uni qo'llab-quvvatlashga qaror qildi. Men Mark Adamsdan loyihaning bizning qismimizga rahbarlik qilishini so'radim va Jerri ham Berklida yuqori darajadagi jamoaga ega bo'lganligi sababli, bizning hamkorligimiz yaxshi rivojlandi.

Avvalo, biz ketma-ketlashtirishimiz kerak bo'lgan DNKning tozaligi haqida savol tug'ildi. Odamlar kabi, chivinlar genetik darajada farq qiladi. Agar populyatsiyada 2% dan ortiq genetik o'zgaruvchanlik mavjud bo'lsa va bizda tanlangan guruhda 50 xil shaxs bo'lsa, dekodlash juda qiyin bo'lib chiqadi. Jerrining birinchi qadami bizga yagona DNK variantini berish uchun chivinlarni iloji boricha ko'proq nasl berish edi. Ammo irsiy soflikni ta'minlash uchun qarindosh-urug'lar etarli emas edi: pashsha DNKsini ajratib olishda pashsha ozuqasi yoki ichaklaridagi bakterial hujayralardan genetik material bilan ifloslanish xavfi mavjud edi. Bu muammolardan qochish uchun Jerri chivin embrionlaridan DNK ajratib olishni afzal ko'rdi. Ammo hatto embrion hujayralardan ham, biz yadrolarni mitoxondriyaning yadrodan tashqari DNKsi - hujayraning "elektr stantsiyalari" bilan ifloslantirmaslik uchun birinchi navbatda kerakli DNK bilan ajratishimiz kerak edi. Natijada biz Drosophila DNKsining sof eritmasi bo'lgan probirka oldik.

1998 yilning yozida shunday sof pashsha DNKsiga ega bo'lgan Xem jamoasi uning parchalari kutubxonalarini yaratishni boshladi. Xemning o'zi ko'proq DNKni kesib, hosil bo'lgan bo'laklarni yopishni yaxshi ko'rardi, hech qanday begona tovushlar uni ishidan chalg'itmasligi uchun eshitish moslamasining sezgirligini pasaytirdi. Kutubxonalarning yaratilishi keng ko'lamli ketma-ketlikning boshlanishi bo'lishi kerak edi, ammo hozirgacha hamma joyda faqat matkap, bolg'a va arra tovushlari eshitildi. Butun quruvchilar armiyasi doimo yaqin atrofda ko'zni qamashtirardi va biz eng muhim muammolarni hal qilishni davom ettirdik - sekvenserlar, robotlar va boshqa jihozlarning ishlashidagi nosozliklarni bartaraf etish, yillar davomida emas, balki bir necha oy ichida haqiqiy ketma-ketlik zavodini yaratishga harakat qildik. " boshidan.

Birinchi Model 3700 DNK sekvenseri 1998 yil 8 dekabrda Celeraga katta hayajon va umumiy yengillik bilan yetkazildi. Qurilma yog'och qutidan olib tashlandi, yerto'ladagi derazasiz xonaga - uning vaqtinchalik uyiga joylashtirildi va darhol sinovga kirishdi. U ishlay boshlagandan so'ng, biz juda yuqori sifatli natijalarga erishdik. Ammo bu dastlabki sekvenserlar juda beqaror edi va ba'zilari boshidan noto'g'ri edi. Ishchilar bilan ham doimiy muammolar bor edi, ba'zan deyarli har kuni. Misol uchun, robot-manipulyatorni boshqarish dasturida jiddiy xatolik paydo bo'ldi - ba'zida robotning mexanik qo'li qurilma ustida yuqori tezlikda cho'zilib, devorga qulab tushdi. Natijada sekvenser to'xtab qoldi va uni tuzatish uchun ta'mirlash guruhini chaqirishga to'g'ri keldi. Ba'zi sekvenserlar adashgan lazer nurlari tufayli muvaffaqiyatsizlikka uchradi. Haddan tashqari issiqlikdan himoya qilish uchun folga va lenta ishlatilgan, chunki yuqori haroratlarda sariq rangli Gs bo'laklari ketma-ketlikdan bug'lanadi.

Qurilmalar hozir muntazam ravishda yetkazib berilsa-da, ularning 90% ga yaqini boshidanoq nosoz edi. Ba'zi kunlarda sekvenserlar umuman ishlamadi. Men Mayk Xunkapillerga qattiq ishonardim, lekin u bizning muvaffaqiyatsizliklarimizni xodimlarimizga, qurilish changiga, haroratning ozgina o'zgarishiga, oyning fazalariga va hokazolarga ayblay boshlaganida, mening ishonchim qattiq silkindi. Ba'zilarimiz hatto stressdan kul rangga aylandi.

O'lgan 3700 kishi kafeteryada ABIga qaytarilishini kutib o'tirishdi va oxir-oqibat biz sekvenserlar o'likxonasida tushlik qilishimiz kerak bo'ldi. Men umidsizlikka tushib qoldim - axir, menga har kuni ma'lum miqdordagi ishlaydigan qurilmalar kerak edi, ya'ni 230 ta! Taxminan 70 million dollar evaziga ABI bizga kun bo'yi uzluksiz ishlaydigan 230 ta mukammal ishlaydigan yoki kamida yarim kun ishlaydigan 460 ta qurilmani taqdim etishga va'da berdi. Bundan tashqari, Mayk sekvenserlarni nosozlikdan keyin darhol ta'mirlash uchun malakali texnik xodimlar sonini ikki barobarga oshirishi kerak edi.

Biroq, bularning barchasini bir xil pul uchun qilishdan nima manfaat bor! Bundan tashqari, endi Maykning yana bir mijozi bor - hukumatning genomik loyihasi, uning rahbarlari allaqachon hech qanday sinovsiz yuzlab qurilmalarni sotib olishni boshlagan. Celeraning kelajagi ushbu sekvenserlarga bog'liq edi, ammo Mayk ABI ning kelajagi ham ularga bog'liqligini tushunmaganga o'xshaydi. ABI muhandislari va mening jamoam o'rtasidagi Celeradagi muhim uchrashuvda yaqqol ko'rinib turganidek, mojaro muqarrar edi.

Biz juda ko'p nuqsonli asboblar va sekvenser nosozliklarini tuzatish uchun qancha vaqt ketgani haqida xabar berganimizdan so'ng, Mayk yana barcha aybni mening xodimlarimga yuklashga urindi, lekin hatto uning muhandislari ham u bilan rozi bo'lishmadi. Toni Uayt nihoyat aralashdi. "Menga buning qancha turadi yoki buning uchun kimni o'ldirish kerakligi qiziq emas", dedi u. Keyin birinchi va oxirgi marta haqiqatan ham mening tarafimni oldi. U Maykga yangi sekvenserlarni imkon qadar tezroq yetkazib berishni, hatto boshqa mijozlar hisobiga va hatto qancha turishi hali noma'lum bo'lsa ham, ta'minlashni buyurdi.

Toni, shuningdek, Maykga tezda ta'mirlash va barcha muammolarning sababini aniqlash uchun yana yigirmata texnikni yollashni buyurdi. Aslida, buni aytish osonroq edi, chunki tajribali ishchilar etishmayapti. Boshlash uchun, Erik Lander ikkita eng malakali muhandisni brakonerlik qildi va Maykning fikriga ko'ra, biz ham aybdor edik. Mark Adamsga o'girilib, Mayk shunday dedi: "Siz ularni boshqalardan oldin yollashingiz kerak edi." Bunday gapimdan keyin men unga bo'lgan hurmatimni butunlay yo'qotdim. Axir, bizning kelishuvimizga ko'ra, men ABI xodimlarini yollay olmadim, Lander va hukumat genom loyihasining boshqa rahbarlari bunga haqli edilar, shuning uchun tez orada eng yaxshi ABI muhandislari raqobatchilarimiz uchun ishlay boshladilar. Uchrashuv oxiriga kelib, muammolar saqlanib qolganini angladim, ammo yaxshilanishga umid nuri paydo bo'ldi.

Va shunday bo'ldi, garchi darhol bo'lmasa ham. Bizning sekvenserlar arsenalimiz 230 dan 300 ta qurilmaga ko'paydi va agar ularning 20-25 foizi muvaffaqiyatsiz bo'lsa, bizda hali ham 200 ga yaqin ishlaydigan sekvenser bor edi va qandaydir tarzda vazifalarni hal qildik. Texnik xodimlar qahramonona mehnat qilib, ta'mirlash ishlari sur'atini barqaror oshirib, to'xtab qolish vaqtini qisqartirdilar. Shu vaqt davomida men bir narsa haqida o'yladim: biz qilayotgan ish qilish mumkin. Muvaffaqiyatsizliklar minglab sabablarga ko'ra sodir bo'ldi, ammo muvaffaqiyatsizliklar mening rejalarimning bir qismi emas edi.

Biz 8-aprelda, taxminan, bu ishni yakunlashimiz kerak bo‘lgan vaqtda Drosophila genomini sekvensiyalashni boshladik. Men, albatta, Uayt mendan qutulmoqchi ekanligini tushundim, lekin asosiy vazifani bajarish uchun qo'limdan kelgan barcha ishni qildim. Uyda taranglik va tashvish meni hayratda qoldirdi, lekin men bu muammolarni "ishonchim" bilan muhokama qila olmadim. Kler men Celeraning ishlari bilan ovora ekanligimni ko'rib, o'zini mensimasligini ko'rsatdi. U meni TIGR/HGSda ishlaganimda qilgan xatolarimni takrorlayotgandek his qildi. 1 iyulga kelib men xuddi Vetnamda bo'lgani kabi qattiq tushkunlikka tushdim.

Konveyer usuli biz uchun hali ishlamaganligi sababli, biz mashaqqatli va mashaqqatli ishlarni bajarishimiz kerak edi - genom bo'laklarini bir-biriga "yopishtirish". Takrorlashlar bilan chalg'imasdan gugurtlarni aniqlash uchun Gen Myers o'q otish usulining mening versiyamning asosiy printsipiga asoslangan algoritmni taklif qildi: natijada paydo bo'lgan barcha klonlarning ikkala uchini ketma-ket joylashtiring. Xem aniq ma'lum bo'lgan uchta o'lchamdagi klonlarni olganligi sababli, biz ikkita terminal ketma-ketligi bir-biridan qat'iy belgilangan masofada joylashganligini bilardik. Avvalgidek, bu "moslash" usuli bizga genomni qayta yig'ish uchun ajoyib imkoniyat beradi.

Ammo ketma-ketlikning har bir uchi alohida ketma-ketlikda bo'lganligi sababli, ushbu yig'ish usuli to'g'ri ishlashi uchun ehtiyotkor yozuvlarni saqlash kerak edi - biz barcha juftlik ketma-ketliklarini to'g'ri bog'lay olganimizga to'liq ishonch hosil qilish uchun: axir, agar hech bo'lmaganda yuzta urinishdan bittasi xatoga olib keladi va mos keluvchi bir juftlik topilmaydi, har bir narsa to'xtab qoladi va usul ishlamaydi. Bunga yo'l qo'ymaslikning bir usuli - jarayonning har bir bosqichini kuzatish uchun shtrix kodlar va sensorlardan foydalanish. Ammo ish boshida laboratoriya texniklarida ketma-ketlik uchun kerakli dasturiy ta'minot va jihozlar yo'q edi, shuning uchun ular hamma narsani qo'lda qilishlari kerak edi. Celerada yigirma kishidan kam bo'lgan kichik guruh har kuni rekord darajadagi 200 000 klonni qayta ishladi. Biz 384 quduqdan olingan ma'lumotlarni noto'g'ri o'qish kabi ba'zi xatolarni taxmin qilishimiz va keyin aniq xato operatsiyani topish va vaziyatni tuzatish uchun kompyuterdan foydalanishimiz mumkin. Albatta, hali ham kamchiliklar bor edi, ammo bu jamoaning mahoratini va xatolarni bartaraf eta olishimizga ishonchini tasdiqladi, xolos.

Barcha qiyinchiliklarga qaramay, biz to'rt oy ichida 3156 million ketma-ketlikni o'qiy oldik, jami 1,51 million DNK klonlari uchlari orasida joylashgan taxminan 1,76 milliard nukleotid juftligini. Endi navbat Gen Myers, uning jamoasi va bizning kompyuterimizga keldi - barcha bo'limlarni Drosophila xromosomalariga birlashtirish kerak edi. Bo'limlar qanchalik uzun bo'lsa, ketma-ketlik shunchalik aniq bo'lmaydi. Drosophila holatida ketma-ketliklar o'rtacha 551 ta asosiy juftlikni tashkil etdi va o'rtacha aniqlik 99,5% ni tashkil etdi. 500 harfli ketma-ketlikni hisobga olsak, deyarli har bir kishi gugurt topilmaguncha bir ketma-ketlikni boshqasi bo'ylab siljitish orqali gugurtlarni topishi mumkin.

Haemophilus influenzae ketma-ketligi uchun bizda 26 ming ketma-ketlik bor edi. Ularning har birini boshqalar bilan solishtirish uchun 26 ming kvadrat yoki 676 million taqqoslash kerak bo'ladi. Drosophila genomi, uning 3,156 million o'qish bilan, taxminan 9,9 trillion taqqoslashni talab qiladi. Biz 26 million ketma-ket o'qishni yaratgan odam va sichqoncha misolida, taxminan 680 trillion taqqoslash kerak edi. Shuning uchun ko'pchilik olimlar bu usulning mumkin bo'lgan muvaffaqiyatiga juda shubha bilan qarashlari ajablanarli emas.

Myers hamma narsani tuzatishga va'da bergan bo'lsa-da, u doimo shubhalarga ega edi. Endi u kechayu kunduz ishladi, charchagan va qandaydir kulrang ko'rinardi. Qolaversa, uning oilasida muammolar bor edi va u bo‘sh vaqtining ko‘p qismini loyihamiz haqida yozgan va xuddi soyadek, tadqiqotning borishini kuzatgan jurnalist Jeyms Shrev bilan o‘tkaza boshladi. Jinni qandaydir chalg'itmoqchi bo'lib, men uni o'zim bilan Karib dengiziga olib borib, dam olish va yaxtamda suzib ketdim. Lekin u yerda ham soatlab o‘tirdi, noutbukini egib, qora qoshlarini chimirib, qora ko‘zlarini yorqin quyoshdan pirpiratdi. Va aql bovar qilmaydigan qiyinchiliklarga qaramay, Gen va uning jamoasi olti oy ichida yangi assembler uchun yarim million qatordan ortiq kompyuter kodini yaratishga muvaffaq bo'ldi.

Agar ketma-ketlik natijalari 100% aniq bo'lsa, takroriy DNK bo'lmasa, genom yig'ish nisbatan oddiy vazifa bo'lar edi. Ammo, aslida, genomlar turli tipdagi, uzunlikdagi va chastotali ko'p sonli takroriy DNKni o'z ichiga oladi. Besh yuzdan kam tayanch juftlikdan iborat qisqa takrorlashlar bilan ishlash nisbatan oson, uzoqroq takrorlashlar esa qiyinroq. Ushbu muammoni hal qilish uchun biz "juftlik topish" usulidan foydalandik, ya'ni har bir klonning ikkala uchini ketma-ketlashtirdik va maksimal mos kelishini ta'minlash uchun turli uzunlikdagi klonlarni oldik.

Jin jamoasining yarim million qatorli kompyuter kodida kodlangan algoritmlar bosqichma-bosqich stsenariyni taklif qildi - eng "zararsiz" harakatlardan, masalan, ikkita ketma-ketlikni oddiygina bir-biriga moslashtirishdan tortib, aniqlangan juftliklardan foydalanish kabi murakkabroq harakatlargacha. bir-biriga o'xshash ketma-ketliklar orollarini birlashtiring. Bu jumboqni birlashtirishga o'xshardi, unda yig'ilgan qismlarning kichik orollari kattaroq orollarni hosil qilish uchun birlashtiriladi va keyin butun jarayon yana takrorlanadi. Faqat bizning jumboqda 27 million dona bor edi. Va bo'limlar yuqori sifatli yig'ish ketma-ketligidan olinganligi juda muhim edi: agar siz jumboq yig'sangiz nima bo'lishini tasavvur qiling va uning elementlarining ranglari yoki tasvirlari loyqa va loyqa bo'ladi. Genom ketma-ketligining uzoq masofali tartibi uchun o'qishning muhim qismi mos keladigan juftliklar shaklida bo'lishi kerak. Natijalar hali ham qo'lda kuzatilayotganini hisobga olsak, bizda mavjud bo'lgan ketma-ketliklarning 70 foizi aynan shunday ekanligini bilib, biz xotirjam bo'ldik. Kompyuter modelerlari pastroq foiz bilan bizning "Humpty Dumpty" ni yig'ish mumkin emasligini tushuntirishdi.

Va endi biz ketma-ketlikni ketma-ketlikda joylashtirish uchun Celera assembleridan foydalanishga muvaffaq bo'ldik: birinchi bosqichda natijalar eng yuqori aniqlikka erishish uchun moslashtirildi; ikkinchi bosqichda Skriner plazmid yoki E. coli DNKsidan ifloslantiruvchi ketma-ketliklarni olib tashladi. Yig'ish jarayoni "begona" ketma-ketlikning 10 ta asosiy juftligi bilan buzilishi mumkin. Uchinchi bosqichda Screener dasturi har bir parchani meva chivinlari genomidagi ma'lum takrorlanuvchi ketma-ketliklarga muvofiqligini tekshirdi - ularni bizga "mehribonlik bilan" taqdim etgan Jerri Rubin ma'lumotlari. Qisman bir-biriga yopishgan hududlar bilan takrorlanish joylari qayd etilgan. To'rtinchi bosqichda boshqa dastur (Overlapper) har bir fragmentni boshqalar bilan taqqoslash orqali bir-birining ustiga tushadigan maydonlarni topdi - bu juda katta miqdordagi raqamli ma'lumotlarni qayta ishlash bo'yicha ulkan tajriba. Biz har soniyada 32 million fragmentni solishtirib, 6% dan kam farqlarga ega kamida 40 ta bir-biriga o'xshash tayanch juftliklarni topishni maqsad qildik. Biz bir-birining ustiga chiqqan ikkita mintaqani aniqlaganimizda, biz ularni kattaroq bo'lakka, ya'ni "contig" deb ataladigan qismga birlashtirdik - bir-birining ustiga chiqadigan qismlar to'plami.

Ideal holda, bu genomni yig'ish uchun etarli bo'ladi. Ammo biz DNK kodidagi duduqlar va takrorlanishlar bilan kurashishimiz kerak edi, bu DNKning bir bo'lagi bir nechta turli hududlar bilan bir-biriga yopishib, soxta ulanishlarni yaratishi mumkinligini anglatardi. Vazifani soddalashtirish uchun biz faqat "unitigs" deb ataladigan noyob bog'langan qismlarni qoldirdik. Biz ushbu operatsiyani bajarish uchun foydalangan dastur (Unitigger) biz aniqlab bera olmaydigan barcha DNK ketma-ketligini olib tashladi va faqat shu birliklarni qoldirdi. Ushbu qadam bizga nafaqat fragmentlarni yig'ishning boshqa variantlarini ko'rib chiqish imkoniyatini berdi, balki vazifani sezilarli darajada soddalashtirdi. Qisqartirilgandan so'ng, bir-biriga o'xshash bo'laklar soni 212 milliondan 3,1 milliongacha qisqartirildi va muammo 68 marta soddalashtirildi. Boshqotirma qismlari asta-sekin, lekin barqaror ravishda o'z joylariga tushdi.

Va keyin biz "skelet" algoritmi yordamida bir xil klonning ketma-ketliklari qanday bog'langanligi haqidagi ma'lumotlardan foydalanishimiz mumkin edi. O'zaro bir-biriga mos keladigan tayanch juftliklari bo'lgan barcha mumkin bo'lgan birliklar maxsus ramkalarga birlashtirildi. Ma'ruzalarimda ushbu bosqichni tasvirlash uchun men Tinkertoys bolalar o'yinchoqlarini qurish to'plamiga o'xshashlikni chizaman. U turli uzunlikdagi tayoqlardan iborat bo'lib, ular yog'och kalit qismlarida (to'plar va disklar) joylashgan teshiklarga kiritilishi mumkin va shu bilan uch o'lchovli tuzilmani yaratadi. Bizning holatlarimizda asosiy qismlar birliklardir. Juftlangan ketma-ketliklar 2 ming, 10 ming yoki 50 ming tayanch juft uzunlikdagi klonlarning uchlarida joylashganligini bilgan holda - ya'ni ular bir-biridan ma'lum miqdordagi teshiklar masofasida joylashganga o'xshaydi - ularni bir qatorga qo'yish mumkin.

Meva chivinlari genomining beshdan bir qismini tashkil etgan Jerri Rubin ketma-ketligida ushbu texnikani sinab ko'rish atigi 500 ta bo'shliqqa olib keldi. Avgust oyida o'z ma'lumotlarimizni sinab ko'rdik, biz 800 000 dan ortiq kichik bo'laklarga ega bo'ldik. Qayta ishlash uchun ma'lumotlarning sezilarli darajada ko'pligi texnikaning yomon ishlaganligini ko'rsatdi - natija kutilganidan teskari bo'ldi. Keyingi bir necha kun ichida vahima kuchaydi va mumkin bo'lgan xatolar ro'yxati uzaytirildi. 2-binoning yuqori qavatidan hazil bilan “Tinch xonadonlar” deb atalgan xonaga adrenalin oqimi kirib keldi. Biroq, u erda tinchlik yoki osoyishtalik hissi yo'q edi, ayniqsa kamida bir necha hafta davomida, xodimlar vaziyatdan chiqish yo'lini qidirib, aylana bo'ylab aylanib yurishgan.

Muammoni oxir-oqibat Overlapper dasturi bilan ishlagan Artur Delcher hal qildi. U 150 000 kod satrining 678-qatorida g'alati narsani payqadi, bu erda kichik nomuvofiqlik o'yinning muhim qismi qayd etilmaganini anglatardi. Xato tuzatildi va 7 sentyabrda bizda haqiqiy (euxromatik) meva chivinlari genomini qoplaydigan 134 ta hujayra iskala bor edi. Biz xursand bo‘lib, yengil nafas oldik. Bizning muvaffaqiyatimizni butun dunyoga e'lon qilish vaqti keldi.

Men bir necha yil oldin mezbonlik qila boshlagan Genom ketma-ketligi konferentsiyasi buning uchun ajoyib imkoniyat yaratdi. Ishonchim komilki, va'damizga vafo qilganimiz yo'qmi, degan savolga ko'p odamlar bor. Men Mark Adams, Gen Mayers va Jerri Rubin yutuqlarimiz haqida, birinchi navbatda, ketma-ketlik jarayoni, genom yig'ilishi va buning fan uchun ahamiyati haqida gapirishga qaror qildim. Konferentsiyaga kelishni xohlovchilar oqimi tufayli men uni Hilton Headdan Mayamidagi kattaroq Fontainebleau mehmonxonasiga ko'chirishga majbur bo'ldim. Anjumanda yirik farmatsevtika va biotexnologiya kompaniyalari vakillari, butun dunyodan genomik tadqiqotlar bo'yicha mutaxassislar, ko'plab sharhlovchilar, muxbirlar va investitsiya kompaniyalari vakillari ishtirok etdi - hamma u erda edi. Incyte kompaniyasidan raqobatchilarimiz konferentsiyadan so'ng ziyofat tashkil etish, korporativ video suratga olish va hokazolar uchun ko'p pul sarfladilar - ular jamoatchilikni "inson genomi haqida eng batafsil ma'lumot"ni taklif qilishlariga ishontirish uchun hamma narsani qilishdi.

Biz katta konferentsiya xonasida yig'ildik. Neytral ranglarda bezatilgan, devor lampalari bilan bezatilgan, u ikki ming kishiga mo'ljallangan edi, lekin odamlar kelishda davom etdi va tez orada zal to'liq to'ldi. Konferentsiya 1999-yil 17-sentyabrda birinchi sessiyada Jerri, Mark va Genning taqdimotlari bilan ochildi. Qisqa kirish so'zidan so'ng, Jerri Rubin tomoshabinlar u ishtirok etgan mashhur kompaniyalarning eng yaxshi qo'shma loyihasi haqida eshitishlarini e'lon qildi. Atmosfera qizib ketdi. Tomoshabinlar, agar biz chinakam shov-shuvli narsa tayyorlamaganimizda, u bu qadar dabdabali gapirmagan bo'lishini tushunishdi.

Keyingi sukunatda Mark Adams Celeradagi "to'qimachilik do'konimiz" ishini va bizning yangi genom tartiblash usullarini batafsil tasvirlay boshladi. Biroq, u yig'ilgan genom haqida bir og'iz so'z aytmadi, xuddi tomoshabinlarni masxara qilgandek. Keyin Gen chiqdi va ov miltig'i usuli tamoyillari haqida, Gemofilning ketma-ketligi va assemblerning asosiy bosqichlari haqida gapirdi. Kompyuter animatsiyasidan foydalanib, u teskari genom yig'ilishining butun jarayonini namoyish etdi. Taqdimotlar uchun ajratilgan vaqt tugab qoldi va ko'pchilik PowerPoint-dan foydalanib, aniq natijalarni taqdim etmasdan, hamma narsa elementar taqdimot bilan cheklanishiga qaror qilgan edi. Ammo keyin Gen yomon tabassum bilan tomoshabinlar hali ham haqiqiy natijalarni ko'rishni xohlashlarini va taqlid qilishdan qoniqmasliklarini ta'kidladi.

Natijalarimizni Gen Myersdan ko'ra aniqroq va ifodaliroq taqdim etishning iloji yo'q edi. U ketma-ketlik natijalarining o'zi to'g'ri taassurot qoldirmasligini tushundi, shuning uchun uni yanada ishonchli qilish uchun ularni an'anaviy usuldan foydalangan holda Jerrining mashaqqatli izlanishlari natijalari bilan taqqosladi. Ular bir xil bo'lib chiqdi! Shunday qilib, Jin bizning genom yig'ilishimiz natijalarini bir necha o'n yillar oldin meva chivinlari genomiga kiritilgan barcha ma'lum belgilar bilan taqqosladi. Minglab markerlardan faqat oltitasi yig'ilishimiz natijalariga mos kelmadi. Oltitasini sinchkovlik bilan o'rganib chiqib, biz Celeraning ketma-ketligi to'g'ri ekanligiga va boshqa laboratoriyalarda eski usullardan foydalangan holda bajarilgan ishlarda xatolar mavjudligiga amin bo'ldik. Va nihoyat, Gen biz endigina inson DNKsini ketma-ketlashni boshlaganimizni va takrorlash Drosophila bilan solishtirganda kamroq muammo bo'lishini aytdi.

Shundan keyin baland va uzoq davom etgan olqishlar yangraydi. Tanaffusda ham to'xtamagan shov-shuv maqsadimizga erishganimizni anglatardi. Jurnalistlardan biri hukumatning genom loyihasi ishtirokchisini afsus bilan bosh chayqaganini payqadi: "Bu haromlar haqiqatan ham hamma narsani qilishmoqchi" 1. Biz konferentsiyani yangi energiya zaryadi bilan tark etdik.

Bizga tanish bo'lgan ikkita muhim muammoni hal qilish kerak edi. Birinchisi, natijalarni qanday e'lon qilish kerak. Jerri Rubin bilan imzolagan anglashuv memorandumiga qaramay, bizning biznes jamoamiz Drosophila sekvensiyasining qimmatli natijalarini GenBankga o'tkazish g'oyasidan mamnun emas edi. Ular meva chivinlari ketma-ketligi natijalarini Milliy Biotexnologiya Axborot Markazida alohida ma'lumotlar bazasiga joylashtirishni taklif qilishdi, u erda hamma ulardan tijorat maqsadlarida emas, balki bitta shartda foydalanishi mumkin. Yevropa bioinformatika institutining jahldor, zanjirband chekuvchi Maykl Ashburner bundan juda norozi edi. U Celera "hammani aldagan" deb ishondi. (U Rubinga yozgan: "Celerada nima bo'lyapti?" 3) Kollinz ham baxtsiz edi, lekin eng muhimi, Jerri Rubin ham baxtsiz edi. Oxir-oqibat, men hali ham natijalarimizni GenBankga yubordim.

Ikkinchi muammo Drosophila bilan bog'liq edi - biz uning genomini ketma-ketlashtirish natijalariga ega bo'ldik, lekin biz ular nimani anglatishini umuman tushunmadik. To'rt yil oldin Haemophilus bilan qilganimizdek, biz maqola yozmoqchi bo'lsak, ularni tahlil qilishimiz kerak edi. Pashsha genomini tahlil qilish va tavsiflash bir yildan ko'proq vaqtni olishi mumkin edi - va menda bu vaqt yo'q edi, chunki endi men inson genomiga e'tibor qaratishim kerak edi. Buni Jerri va Mark bilan muhokama qilganimizdan so'ng, biz ilmiy jamoatchilikni Drosophila ustida ishlashga jalb qilishga, uni qiziqarli ilmiy muammoga aylantirishga va shu tariqa ishni tezda oldinga siljitishga qaror qildik, genomni tavsiflashning zerikarli jarayonidan qiziqarli dam olish - xalqaro skautlik jambori kabi. Biz uni “Genomik Jamboree” deb nomladik va butun dunyodagi yetakchi olimlarni pashsha genomini tahlil qilish uchun taxminan bir hafta yoki o‘n kunga Rokvilga kelishga taklif qildik. Olingan natijalarga asoslanib, biz bir qator maqolalar yozishni rejalashtirdik.

Bu fikr hammaga yoqdi. Jerri bizning tadbirimizga etakchi tadqiqotchilar guruhlariga taklifnomalar yuborishni boshladi va Celera bioinformatika bo'yicha mutaxassislar olimlarning ishini iloji boricha samarali qilish uchun qanday kompyuterlar va dasturlar kerakligini hal qilishdi. Biz Celera ularning sayohat va turar joy xarajatlarini to'lashiga kelishib oldik. Taklif etilganlar orasida mening eng qattiq tanqidchilarim ham bor edi, lekin biz ularning siyosiy ambitsiyalari korxonamiz muvaffaqiyatiga ta'sir qilmasligiga umid qilgandik.

Noyabr oyida bizga 40 ga yaqin Drosophila mutaxassislari keldi va hatto dushmanlarimiz uchun ham taklif rad etish uchun juda jozibali edi. Dastlab, ishtirokchilar bir necha kun ichida yuz milliondan ortiq asosiy juft genetik kodni tahlil qilishlari kerakligini tushunishganida, vaziyat ancha keskin edi. Yangi kelgan olimlar uxlab yotganlarida, mening xodimlarim kechayu kunduz ishlab, kutilmagan muammolarni hal qilish uchun dasturlar ishlab chiqishdi. Uchinchi kunning oxiriga kelib, yangi dasturiy vositalar olimlarga, mehmonlarimizdan biri aytganidek, “ilgari deyarli umr bo‘yi davom etadigan bir necha soat ichida ajoyib kashfiyotlar qilish” imkonini berishi ma’lum bo‘lgach, vaziyat tinchlandi. Har kuni kunning yarmida, Xitoy gongining signali bilan hamma so'nggi natijalarni muhokama qilish, dolzarb muammolarni hal qilish va keyingi bosqich uchun ish rejasini tuzish uchun yig'ilishdi.

Har kuni muhokamalar yanada qiziqarli bo'lib bordi. Celera tufayli mehmonlarimiz yangi dunyoga birinchi bo'lib qarash imkoniyatiga ega bo'lishdi va oshkor qilingan narsa kutilganidan oshib ketdi. Tez orada ma'lum bo'ldiki, biz xohlagan hamma narsani muhokama qilishga va bularning barchasi nimani anglatishini tushunishga vaqtimiz yo'q edi. Mark bayramona kechki ovqatni tashladi, u uzoq davom etmadi, chunki hamma tezda laboratoriyalarga qaytib ketdi. Ko'p o'tmay, tushlik va kechki ovqatlar kompyuter ekranlari oldida, drozofila genomi haqidagi ma'lumotlar aks ettirilgan holda iste'mol qilindi. Birinchi marta uzoq kutilgan retseptor genlari oilalari, shuningdek, odamning kasallik genlariga o'xshash hayratlanarli miqdordagi meva chivinlari genlari topildi. Har bir kashfiyot quvonchli qichqiriqlar, hushtaklar va yelkadagi do'stona zarbalar bilan birga edi. Ajablanarlisi shundaki, bizning ilmiy bayramimiz o'rtasida bir er-xotin unashtirishga vaqt topdilar.

Biroq, ba'zi tashvishlar bor edi: ish davomida olimlar kutilgan 20 ming o'rniga atigi 13 ming genni kashf qilishdi. "Past" qurti C. elegans 20 mingga yaqin genga ega bo'lganligi sababli, ko'pchilik meva pashshasida 10 baravar ko'p hujayralar va hatto asab tizimiga ega bo'lganligi sababli ular ko'proq bo'lishi kerak deb hisoblashgan. Hisob-kitoblarda xatolik yo'qligiga ishonch hosil qilishning bitta oddiy usuli bor edi: pashshaning 2500 ta ma'lum genini oling va ularning qanchasini biz ketma-ketlikda topishimiz mumkinligini ko'ring. Stenford universitetidan Maykl Cherri sinchkovlik bilan tahlil qilgandan so'ng, u oltitadan tashqari barcha genlarni topganligini ma'lum qildi. Muhokamadan so'ng, bu olti gen artefakt sifatida tasniflandi. Genlarning xatosiz aniqlangani bizni ruhlantirdi va ishonch bag‘ishladi. Drosophila tadqiqotiga bag'ishlangan minglab olimlar jamoasi o'nlab yillar davomida ushbu 2500 genni kuzatib borishgan va hozirda ularning 13,600 ga yaqini kompyuter ekranida turibdi.

Ish oxiridagi muqarrar fotosessiya paytida unutilmas lahzalar keldi: an'anaviy yelka va do'stona qo'l siqishdan so'ng, Mayk Esburner to'rt oyoqqa cho'zildi, shunda men uning orqasida oyog'imni suratda abadiylashtirishim mumkin edi. . Shunday qilib, u barcha shubhalari va shubhalariga qaramay, bizning yutuqlarimizni qadrlashni xohladi. Mashhur genetik va drozofila tadqiqotchisi, u hatto fotosuratga tegishli sarlavhani ham o'ylab topdi: "Devning yelkasida". (Uning qiyofasi ancha zaif edi.) "Kelinglar, bunga loyiq bo'lganlarni taqdirlaylik", deb yozgan edi 4 . Bizning raqiblarimiz ketma-ketlik natijalarini ommaviy ma'lumotlar bazasiga o'tkazishdagi kechikishlarni bizning va'dalarimizdan chetga chiqish sifatida ko'rsatishga harakat qilishdi, ammo ular ham bu uchrashuv "meva chivinlari bo'yicha global tadqiqotlarga o'ta qimmatli hissa" qo'shganini tan olishga majbur bo'lishdi. Haqiqiy "ilmiy nirvana" nima ekanligini boshdan kechirib, hamma do'st sifatida ajralishdi.

Biz uchta yirik maqolani nashr etishga qaror qildik: birinchi muallif Mayk bilan butun genom ketma-ketligi, birinchi muallif Gen bilan genom yig'ilishi va uchinchisi Jerri bilan birinchi muallif sifatida qurt, xamirturush va inson genomining qiyosiy genomikasiga bag'ishlangan. muallif. Maqolalar Science jurnaliga 2000-yilning fevral oyida taqdim etilgan va 2000-yil 24-martda, Cold Spring Harborda Jerri Rubin bilan suhbatimdan bir yil o‘tmay maxsus nashrda chop etilgan. 6 Nashr qilishdan oldin, Jerri meni Pitsburgda bo'lib o'tadigan yillik Drosophila tadqiqot konferentsiyasida ma'ruza qilishimni tayinladi, unda bu sohaning yuzlab taniqli odamlari ishtirok etdi. Xonadagi har bir stulga mening xodimlarim Drosophila genomini o'z ichiga olgan kompakt diskni, shuningdek, Science jurnalida chop etilgan maqolalarimizni qayta nashr qilishdi. Jerri meni juda samimiy tanishtirdi va olomonni barcha majburiyatlarimni bajarganimga va biz birga yaxshi ishlaganimizga ishontirdi. Ma’ruzam yig‘ilish davomida olib borilgan ayrim tadqiqotlar bo‘yicha hisobot va kompakt diskdagi ma’lumotlarga qisqacha izoh berish bilan yakunlandi. Nutqimdan keyingi qarsaklar besh yil avval Xem va men mikrobiologiya konventsiyasida Gemofil genomini birinchi marta taqdim etganimizda bo'lgani kabi hayratlanarli va yoqimli edi. Keyinchalik Drosophila genomiga oid maqolalar fan tarixida eng ko'p iqtibos keltiriladigan maqolalarga aylandi.

Dunyo bo'ylab minglab meva chivinlari tadqiqotchilari natijalardan xursand bo'lishsa-da, mening tanqidchilarim tezda hujumga o'tishdi. Jon Sulston pashsha genomini ketma-ketlashtirishga urinishni muvaffaqiyatsiz deb atadi, garchi biz olgan ketma-ketlik uning qurt genomini ketma-ketlashtirish bo‘yicha o‘n yillik mashaqqatli sa’y-harakatlari natijasidan ko‘ra to‘liqroq va aniqroq bo‘lgan bo‘lsa-da, bunga yana to‘rt yil kerak bo‘ldi. loyihasi Fanda nashr etilgandan keyin. Sulstonning hamkasbi Maynard Olson Drosophila genomlari ketma-ketligini hukumatning Inson genomi loyihasi Celeraning "inoyati bilan" hal qilishi kerak bo'lgan "sharmandalik" deb atadi. Darhaqiqat, Jerri Rubin jamoasi ikki yildan kamroq vaqt ichida allaqachon ketma-ketlashtirilgan genomni nashr etish va qiyosiy tahlil qilish orqali ketma-ketlikdagi qolgan bo'shliqlarni tezda yopishga muvaffaq bo'ldi. Ushbu ma'lumotlar bizda butun genomda 10 kb uchun 1-2 xato va ishlaydigan (euxromatik) genomda 50 kb uchun 1 dan kam xato borligini tasdiqladi.

Biroq, Drosophila loyihasining umumiy e'tirofiga qaramay, mening Toni Uayt bilan munosabatlarimdagi keskinliklar 1999 yilning yozida isitma darajasiga yetdi. Uayt matbuotning mening shaxsimga bo'lgan e'tibori bilan kelisha olmadi. U har gal Celeraga kelganida ishxonam yonidagi dahlizdagi devorlarga osilgan yutuqlarimiz haqidagi maqolalar nusxalari yonidan o‘tardi. Mana biz ulardan birini - USA Today gazetasining yakshanba kungi ilovasining muqovasini kattalashtirdik. Unda “Bu ADVENTURIST zamonamizning eng katta ilmiy kashfiyoti qiladimi?” rukni ostida. 7 menga ko'k katakli ko'ylakda, oyoqlarimni kesib o'tganini va atrofimda Kopernik, Galiley, Nyuton va Eynshteyn havoda suzib yurganini ko'rsatdi - va Oqning belgisi yo'q.

Har kuni uning matbuot kotibi Toni Celerada bo'lib o'tadigan cheksiz intervyular oqimida qatnasha oladimi yoki yo'qligini bilish uchun qo'ng'iroq qildi. U bir oz xotirjam bo'ldi - va shundan keyingina qisqa vaqt ichida u o'zining fotosuratini Forbes jurnalining muqovasida PerkinElmerning kapitallashuvini 1,5 milliard dollardan 24 milliard dollargacha oshirishga muvaffaq bo'lgan odam sifatida joylashtirishga muvaffaq bo'ldi 8 . (“Toni Uayt kambag'al Perkin Elmerni yuqori texnologiyali gen ushlagichiga aylantirdi.”) Toni ham mening ijtimoiy faoliyatimga ta'sir qildi.

Men haftada bir marta ma'ruza qildim va dunyo bizning ishimiz haqida bilmoqchi bo'lganligi sababli doimiy ravishda qabul qilinadigan taklifnomalarning ozgina qismini qabul qildim. Toni hatto o'sha paytda PE korporatsiyasi deb o'zgartirilgan PerkinElmer direktorlar kengashiga mening sayohatlarim va chiqishlarim korporativ qoidalarni buzganidan shikoyat qildi. Cape Coddagi uyimda ikki haftalik ta'til paytida (o'z mablag'im hisobiga) Toni CFO Dennis Uinger va Applera bosh maslahatchisi Uilyam Sauch bilan "Venterning boshqaruv samaradorligi" haqida eng yaxshi xodimlarim bilan suhbatlashish uchun Celeraga uchib ketdi. Ular meni ishdan bo'shatishimni oqlash uchun yetarlicha kir yig'ishga umid qilishdi. Hamma ishdan ketsam, ular ham tashlab ketishadi, deganida Oq hayratda qoldi. Bu jamoamiz ichida katta keskinlikni keltirib chiqardi, ammo bu bizni har qachongidan ham bir-biriga yaqinlashtirdi. Biz har bir g'alabani oxirgisidek nishonlashga tayyor edik.

Pashshaning genom ketma-ketligi e'lon qilingandan so'ng - o'sha paytda tarixdagi eng katta ketma-ketlik - Gen, Xem, Mark va men Toni Uaytning muvaffaqiyatimiz tan olinishi uchun etarlicha uzoq turdik deb tushdik. Bizning usulimiz inson genomini tartiblashda ham ishlashini isbotladik. Toni Uayt ertasi kuni moliyalashtirishni to'xtatgan taqdirda ham, asosiy yutug'imiz bizda qolishini bilardik. Hammasidan ham ko'ra men Celerani tark etishni va Toni Uayt bilan shug'ullanishni istamasdim, lekin men Homo sapiens genomini yanada ko'proq ketma-ketlashtirishni xohlaganim uchun, murosaga kelishga majbur bo'ldim. Men Uaytni xursand qilish uchun qo'limdan kelganicha harakat qildim, faqat ishni davom ettirish va rejamni bajarish uchun.

Eslatmalar

1. Shreeve J. Genom urushi: Kreyg Venter qanday qilib hayot kodeksini qo'lga kiritishga va dunyoni qutqarishga harakat qildi (Nyu-York: Ballantine, 2005), p. 285.

2. Ashburner M. Hamma uchun g'alaba qozondi: Drosophila genomining ketma-ketligi qanday edi (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2006), p. 45.

3. Shreeve J. Genom urushi, p. 300.

4. Ashburner M. Hamma uchun g'alaba qozondi, p. 55.

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

6. Adams M. D., Celniker S. E. va boshqalar. "Drosophila Melanogasterning genom ketma-ketligi", Fan, № 287, 2185–95, 2000 yil 24 mart.

7. Gillis J. "Bu MAVERICK o'z davridagi eng buyuk ilmiy kashfiyotni ochadimi? Kopernik, Nyuton, Eynshteyn va VENTER?”, AQSh Weekend, 1999 yil 29-31 yanvar.

8. Ross P. E. “Gen mashinasi”, Forbes, 2000 yil 21 fevral.

Kreyg Venter