Informacje
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Informacje > Nowinki 2000-2002 > Biologia > Nowinka z dn. 08-01-2001  
 Jesteś tutaj
nowinka:
Rozszyfrowana roślina
autor:
Małgorzata Yamazaki
z dnia:
08-01-2001





Rozszyfrowana roślina
Odczytanie ludzkiego genomu, które ogłoszono w czerwcu, to tylko jedno z wielkich osiągnięć minionego roku w tej dziedzinie nauki. Pod koniec grudnia opublikowana została także pełna sekwencja materiału genetycznego pierwszej rośliny kwiatowej. Rzodkiewnik Arabidopsis thaliana, bo o nim tu mowa, to niewielki (osiąga zaledwie kilka centymetrów wysokości) i niepozorny (ma drobne, białe kwiatki nie rzucające się w oczy) chwast rozpowszechniony od koła podbiegunowego po równik na całej kuli ziemskiej. Nie posiada wprawdzie żadnego znaczenia gospodarczego (choć jego krewniakami są tak ważne rośliny, jak rzepak oraz kapusta), ma jednak cechy, które sprawiają, że już od przeszło dwudziestu lat stanowi ulubiony obiekt badań genetyków roślin. Charakteryzuje się bowiem wszelkimi zaletami, w jakie powinien być wyposażony organizm modelowy: jest tani, łatwo się hoduje i szybko rozwija (osiągnięcie ostatecznej wielkości zajmuje mu zaledwie kilka tygodni). Dzięki krótkiemu cyklowi życiowemu przebadanie kilku kolejnych generacji zabiera więc naukowcom nie lata, ale zaledwie miesiące lub nawet tygodnie pracy. Genom rzodkiewnika ponadto dość łatwo poddaje się manipulacjom genetycznym i jest stosunkowo niewielki.

powiększenie...

Na okładce czasopisma "Nature" z 14 grudnia 2000 r. niepozorny bohater tego numeru - rzodkiewnik Arabidopsis thaliana.
Materiał genetyczny rzodkiewnika upakowany w pięciu chromosomach składa się z około 119 milionów nukleotydów (czyli jest niemal trzydziestokrotnie mniejszy niż genom człowieka). Jego zsekwencjonowanie zajęło jednak współpracującym ze sobą zespołom badaczy z Francji, Wielkiej Brytanii, Niemiec, Stanów Zjednoczonych i Japonii aż pięć lat. Zakończenie prac przyniosło nieoczekiwane rezultaty. Chociaż wiadomo było, że roślina ta nie ma wielu genów - ich liczbę oceniano na 26 tysięcy - nikt się nie spodziewał, iż jest ich zaledwie 15 tysięcy. Większą część materiału genetycznego Arabidopsis stanowią bowiem powtórzenia poszczególnych jego fragmentów. Mniej niż połowa genów tego organizmu jest unikalna - pozostałe mają co najmniej jedną kopię w innym miejscu genomu. Tym bardziej zadziwiające jest to, że tak niewielka liczba genów wystarcza do zbudowania i utrzymania przy życiu pełnowartościowej rośliny, obdarzonej zdolnością fotosyntezy, rozmnażania płciowego czy opornością na różne choroby.

Charakterystyczne dla roślin jest owo zwielokrotnienie fragmentów genomu lub jego całości (gdy zmultiplikowane są całe zestawy chromosomów, zjawisko to nazywa się poliploidią). Tak duża liczba powtórzeń to, zdaniem naukowców, sposób na przetrwanie w najrozmaitszych, często nieprzychylnych, warunkach. Dzięki istnieniu kilku kopii jednego genu może się okazać, że jedna z ich wersji zawiera mutacje decydujące o cechach korzystnych w zamieszkiwanym aktualnie środowisku. Różne wersje jednego genu stanowią więc swoisty materiał doświadczalny ewolucji - dobór naturalny wybiera najlepsze, bez ryzykowania utraty funkcji życiowej, jaką pełni dany gen. Ocenia się, że tylko jedna czwarta genów wykorzystywana jest w czasie życia rośliny. Reszta to swoista ewolucyjna polisa ubezpieczeniowa na wypadek gwałtownej zmiany warunków zewnętrznych.

Rzodkiewnik ma stosunkowo niewielką ilość materiału genetycznego. Prześledzenie zależności między poszczególnymi genami będzie dzięki temu u niego łatwiejsze niż u innych roślin. Rozszyfrowanie genomu Arabidopsis pozwoli uczonym poznać zasady rządzące rozwojem i funkcjonowaniem organizmu roślinnego. Ustaleniem scenariusza włączania się i wyłączania rozmaitych genów zajmą się genomicy - przedstawiciele dziedziny nauki, która powstaje na naszych oczach. Wszystko zostało bowiem przygotowane - jak powiada Francis Collins, szef Narodowego Instytutu Badań nad Genomem Człowieka - do podjęcia próby ustalenia sposobu, w jaki ten zdumiewająco prosty, jednowymiarowy ciąg nukleotydów przełożony zostaje na czterowymiarowe twory: organizmy rozwijające się i żyjące w przestrzeni i czasie. Wiele genów, jakie stwierdzono u Arabidospis, mają także inne rośliny kwiatowe. Optymiści uważają, że jeszcze trochę, a będziemy w stanie zaprojektować swoją wymarzoną roślinę i wyhodować ją sobie w laboratorium.

Dzięki poznaniu pełnej informacji genetycznej tego nieatrakcyjnego kwiatka naukowcy będą mogli określić udział poszczególnych genów w rozwoju wybranych cech gospodarczo istotnych roślin. Wcześniejsze badania nad rzodkiewnikiem dostarczyły już wiedzy na temat ochrony przed chorobami różnych odmian pszenicy, dojrzewania pomidorów czy możliwości podwojenia zawartości oleju w nasionach rzepaku. Wiedząc, które geny są za co odpowiedzialne, będzie można podejmować próby udoskonalania roślin uprawnych. Nie musi to zresztą odbywać się w drodze inżynierii genetycznej. Respektując społeczne obawy przed żywnością transgeniczną, będzie można stosować bardziej konwencjonalne metody hodowli roślin. Wystarczy poszukać dzikich szczepów wyposażonych w geny decydujące o pożądanych cechach i skrzyżować te szczepy z odmianami użytecznymi gospodarczo.

Następną rośliną, której genom za zostać zsekwencjonowany jest ryż. Stanowi to jednak dużo poważniejsze wyzwanie - genom ten jest niemal czterokrotnie większy od genomu rzodkiewnika (liczy ok. 400 milionów nukleotydów). Jego ukończenie przewiduje się na rok 2004. Niewykluczone, że potem kolejną będzie jeszcze jedna bardzo ważna roślina uprawna - kukurydza. Nie jest to pewne, gdyż zdaniem niektórych naukowców ewentualne korzyści wynikające z takich badań nie zrównoważą ogromnego włożonego w nie wysiłku: genom kukurydzy ma 2,5 miliarda nukleotydów (co nie jest jeszcze tak wielką liczbą, jak w przypadku pszenicy, której genom składa się z 16 miliardów nukleotydów; dla porównania - w skład ludzkiego genomu wchodzi 3,3 miliarda nukleotydów).

Genetycy roślin uważają, że rozszyfrowanie "przepisu na roślinę" będzie miało dla ludzkości jeszcze większe znaczenie niż odczytanie genomu człowieka. Zdaniem Ottoline Leyser, jednej z szefów prowadzącego te prace międzynarodowego zespołu badawczego, którego siedziba mieści się w Uniwersytecie Yorku, wiedza ta pomoże zwalczyć niedożywienie panujące w krajach o niższym poziomie rozwoju cywilizacyjnego dzięki poprawieniu jakości i dostępności żywności. Leyser nie ma żadnych wątpliwości, że pokonanie światowego głodu uratuje więcej istnień ludzkich niż wszystkie leki, jakie kiedykolwiek będzie można stworzyć w wyniku poznania genomu człowieka.

Małgorzata Yamazaki
[  góra strony  ]

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach