예전에는 새로운 형태의 삶을 찾기 위해서는 숲속에서 산책하는 것뿐이었습니다. 이제 그렇게 간단하지 않습니다. 가장 눈에 띄는 유기체는 오랫동안 생명의 나무에 카탈로그되어 고정되어 왔으며, 발견되지 않은 남은 유기체는 쉽게 포기하지 않습니다. 당신은 최고의 과학 도구와 같은 급수 구멍으로 하루 종일 보낼 수 있고 아무것도 생각하지 않을 수 있습니다.
어쩌면 발견이 일어날 때 때때로 급류로 나온다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 다른 모양의 방법을 찾으십시오. 새로운 삶의 형태가 어디에나 나타납니다.
버클리 캘리포니아 대학교에 본사를 둔 미생물 학자 팀은 최근 새로운 삶을 탐지하는 새로운 방법 중 하나를 알아 냈습니다. 뇌졸중에서, 그들의 작업은 박테리아의 알려진 유형 또는 Phyla의 수를 거의 50 % 늘 렸습니다. 지구상에서 얼마나 많은 형태의 생명이 우리의 통지를 피했는지를 나타내는 극적인 변화입니다.
.Jill Banfield의 실험실의 학생이자 논문의 저자 인 Chris Brown은“생명 나무의 일부 지점은 이전에 언급되었습니다. "이 연구를 통해 우리는 많은 격차를 메울 수있었습니다."
Life 's Finest Net
조직 도구로서 생명의 나무는 오랫동안 주변에있었습니다. Lamarck은 그의 버전을 가지고있었습니다. 다윈은 또 다른 것을 가지고있었습니다. 현재 나무의 기본 구조는 40 년 동안 미생물학 자 Carl Woese에게 생명을 세 가지 도메인으로 나눕니다. 모든 식물과 동물을 포함하는 진핵 생물; 박테리아; 그리고 고유 한 특징을 가진 단일 세포 미생물. 요점 후, 발견 된 새로운 검색 방법을 찾는 데 발견이 이루어졌습니다.
미국 에너지 공동 게놈 연구소 (Joint Genome Institute)의 이사 인 에드워드 루빈 (Edward Rubin)은“우리는 식물과 동물이 단지 식물과 동물이 있다고 생각했다. “그러면 우리는 현미경을 얻었고 미생물을 얻었습니다. 그런 다음 우리는 작은 수준의 DNA 시퀀싱을 얻었습니다.”
DNA 시퀀싱은이 현재 연구의 핵심이지만, 연구원의 성공은 더 기본적인 기술에 대한 부채를 빚지고 있습니다. 이 팀은 콜로 주 소총 마을 근처 콜로라도 강 (Colorado River)의 연구 현장에서 물 샘플을 모았습니다. 시퀀싱을하기 전에, 그들은 점점 더 미세한 필터 (모공 0.2 및 0.1 미크론 폭을 통해 물을 통과 한 후 필터에 의해 캡처 된 세포를 분석했습니다. 이 시점에서 그들은 과학자들이 전에 그런 작은 규모를 보지 않았다고 생각했던 간단한 이유 때문에 이미 그들의 손에 발견되지 않은 삶을 가지고있었습니다.
.Rubin은“대부분의 사람들은 박테리아가 더 크고 대부분의 박테리아가 더 크다고 가정했습니다. "[Banfield]는 매우 작은 인구가 있음을 보여주었습니다."
연구원들은 세포 물질에서 DNA를 추출하여 시퀀싱을위한 공동 게놈 연구소로 보냈습니다. 그들이 돌아온 것은 엉망이었습니다. 수천 개의 다른 직소 퍼즐에서 조각 상자를 건네고 최종 이미지가 어떻게 보이는지 모르고 조립해야한다고 상상해보십시오. Metagenomic 분석을 수행 할 때 연구원들이 직면 한 도전입니다. 한 번에 많은 유기체의 스크램블 된 유전자 물질을 시퀀싱합니다.
.버클리 팀은 시퀀싱 된 유전자 코드의 비트를 Contigs라고 불리는 약간 긴 문자열로 조립 한 알고리즘으로 재 조립 프로세스를 시작했습니다.
브라운은“더 이상 작은 DNA 조각이없고 더 큰 조각이 있습니다. "그러면이 큰 조각 중 어느 것이 단일 게놈의 일부인지 알아냅니다."
게놈 서열을 재구성하기 위해 Contig가 결합 된 공정 의이 부분을 게놈 비닝이라고한다. 이를 실행하기 위해 연구원들은 연구의 공동 저자 인 Itai Sharon의 작업에 맞게 맞춤화 된 다른 알고리즘 세트에 의존했습니다. 또한 일부 게놈을 수동으로 조립하여 일부 특성이 주어진 게놈에 대해 일관성이 있다는 사실에 근거하여 어떻게 진행되는지에 대한 결정을 내 렸습니다. 예를 들어, GS와 CS의 백분율은 유기체 DNA의 어느 부분에서도 유사합니다.
어셈블리가 완료되면, 연구원들은 8 개의 전체 박테리아 게놈과 789 개의 초안 게놈을 가졌으며 약 90 %가 완료되었습니다. 유기체 중 일부는 이전에 살짝 빛났다. 다른 많은 사람들은 완전히 새로운 것이 었습니다.
아무도이 유기체를 찾지 못한 이유는 작은 형태의 삶을 찾는 데 사용되는 전통적인 방법이 모든 것에 효과가 없기 때문입니다. 이 방법에는 16S rRNA 유전자가 포함되는데,이 유전자 코드는 모든 유기체에 독특하기 때문에 지문과 비교됩니다. 소총의 물 샘플에서 나온 DNA 스튜와 대면 할 때 과학자들은 프라이머라고 불리는 물질을 사용하여 16S rRNA 유전자를 모두 끌어 내고 증폭시킵니다. 문제는 모든 16S rRNA 유전자가 프라이머와 반응하여 일부 유기체가 효과적으로 보이지 않는다는 것입니다.
브라운은“프라이머는 사람들이 원하는만큼 효과가 없다”고 말했다. "우리는 우리가 재구성 한 많은 시퀀스가 전통적인 16S 증폭 유형 방법에 의해 놓쳤을 것임을 보여 주었다."
.완전하거나 거의 완전한 게놈을 재구성함으로써 Brown과 그의 공동 작업자는 16S rRNA 유전자를 찾아 프라이머에 의존하지 않고 유기체를 식별 할 수있었습니다. 이 그룹은 Nature 의 7 월 9 일호에서 결과를 발표했습니다. .
그들이 만든 전체 게놈 그림은 또한 그들이 발견 한 생명체의 특성을 놀릴 수있게 해주었다. 그들이 발견 한 모든 유기체는 약 백만베이스 쌍의 매우 짧은 게놈을 가지고 있습니다 ( e. coli , 약 5 백만 명), 그들은 모두 최소 대사 기능을 가지고있어 발효를 사용하여 에너지를 생성해야합니다. 그들은 또한 많은 기본 생합성 경로를 놓치고 뉴클레오티드와 아미노산을 만드는 데 도움이 필요합니다.
“그들은 생존 할 수있는 능력으로 다른 유기체에 의존해야합니다. 이것은 또한 실험실에서 아무도 자라지 못한 이유를 설명합니다.”라고 Brown은 말했습니다.
새로운 도메인?
새로운 유기체의 발견은 상당히 자르고 건조됩니다. 하나를 찾았거나 그렇지 않은 것 중 하나입니다. 생명의 나무에 맞추는 유기체를 카탈로그로 작성하면 더 많은 판단을 내릴 수 있습니다.
연구원들은 789 개의 유기체를 35 개의 Phyla로 나누었습니다. 그 중 28 개는 영역 박테리아 내에서 새로 발견되었습니다. 그들은 유기체의 진화 역사와 유기체의 16S rRNA 유전자에 대한 코드의 유사점에 대한 분류를 기반으로합니다.
이러한 새로운 추가 사항을 사용하면 현재 약 90 개의 식별 된 박테리아 필라가 있습니다. 이것은 1 년 전보다 훨씬 많지만 미생물 학자들이 일단 완전한 회계가 완료 될 것이라고 추정 한 1,300 ~ 1,500 필라보다 훨씬 적습니다. 유전자 시퀀싱과 게놈 비닝의 최근 발전은 브라운과 밴 필드가 낙관적으로 낙관적으로 만들어 지지만, 우리가 그들 모두를 맵핑하기 오래 걸리지 않을 것입니다.
Banfield는 이메일로 썼습니다.
물론, 우리는 새로운 방법을 생각해내는 것보다 모든 것을 보았다고 생각합니다. Rubin은 새로운 연구에 사용 된 도구와 같은 도구의 개발이 생명을위한“성장 산업”을 찾아 내고 성장이 놀라운 방식으로 일어날 가능성이 있다고 생각합니다.
.“다른 각도에서 사물을 보면 네 번째 영역의 가능성이 제공 될 수 있습니다. "삶의 작동 방식에 대한 기본 정보를 가르쳐 줄 새로운 것들이 항상있을 것입니다."
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