Вот попробуйте только не прочитать. Это ужасно интересно! Значительно интереснее проблем образования.
Тут коллеги imbg пишут в ЖЖ, что просеквенирован геном пшеницы. Я уже давно собиралась сказануть на эту тему. Геном пшеницы не прочитан полностью. То есть прочитан, но не расшифрован. Статья в Нейчер осторожно озаглавлена как "Анализ генома мягкой пшеницы с помощью секвенирования". Проблема в том, что это очень сложный геном. Triticum aestivum это гексаплоид (шесть наборов хромосом, не шесть штук, а шесть наборов в каждом по семь хромосом. То есть всего 42 хромосомы. Назовем эти наборы ААBBDD ). Я только напомню, что нормальному организму достаточно два набора хромосом, чтобы нормально существовать. Ой, что будет, что будет.

Возник этот гибрид предположительно 8 тысяч лет тому назад. Сначала где-то полмиллиона лет тому назад случилась гибридизационная аномалия между Triticum urartu (геном АА) с неизвестным зверем, но предположительно это был какой-то Sitopsis (геном ВВ). Получилась тетраплоидная полба Triticum dicoccum (ААВВ). Затем эта тетраплоидная полба скрестилась с диплоидным эгилопсом Aegilops tauschii (геном DD) и тоже там хромосомы не разошлись по домам, а получился такой вот гексаплоидный монстр AABBDD. Затем ее заметили людишки и решили приручить. Вот, решила немного добавить в этом месте. Не исключено, что возожность такой гибридизации обусловлена тем, что людишки уже травки осознанно культивировали. Вот и встретились на полях полба и эгилопс. И согрешили. В результате вот что получилось. Геномы диких трав такие все из себя стройные и последовательные, если речь идет о том, какой ген за каким расположен. Это все эволюционно отточено и законсервировано. Органик-преорганик.

А вот в гибридных геномах уже такого наворочено. Там эти стройные порядки пошли лесом, после доместикации куча генов вообще пропали, а от некоторых остались одни ошметки. Только в одной хромосоме из всех последовательностей - 80% нуклеотидных повторов и всяких транспозонов. Свалка какая-то, причем это ж не просто так себе ДНК, это набор мигрантов, которые шляются по геному и вырубают гены.

Повторы - это большая проблема для секвенирования. То есть прочитать это все можно, но сложить воедино очень сложно, почти невозможно. Смотрите. Чтоб прочитать ДНК, ее режут в хлам и читают по кускам. Допустим по 100 - 500 нуклеотидов. Потом биоинформатики сидят и склеивают это все воедино. Как это примерно выглядит. У нас на выходе куски c похожестью на концах:

ATGACTACGACTACGATA

GATAGTACTAGCATGCAT

GCATCATACGATCAGAGTC

Предполагается, что эта похожесть - это концы одного и того же гена. Вот по ним склеивают и называют это ессемблинг. Это очень упрощенная схема, на самом деле похожие куски длиннее, алгоритм сложнее, но суть такая. Теперь представьте, что в геноме повторы. Алгоритмы эти повторы не распознают и в основном склеивают всякие химеры от фонаря. Поэтому за основу реконструкции берут геномы ближайших родственных диких трав и других злаковых родственников, вроде риса и кукурузы. И пытаются склеивать, подглядывая за другими матрицами. Что оказалось?

В целом, кроме того, что потеряно много генов, некоторые полезные гены "размножились", причем это гены преимущественно из генома эгилопса. Среди них в пшеничном хозяйстве пригодились детальки от фотосинтетической машины, запасные белки, транспозонов горсть, несколько систем защиты и пыльцевые аллергенчики (уууу). Транспозоны тоже без дела не сидели, и попрыгали хорошенечко, вырубив гены и переведя их в статус молчащих псевдогенов. Но геном тоже не дурак, он важные гены - факторы транскрипции, забэкапил, чтоб была функциональная копия на всякий случай. За последние 50 лет это все еще хорошенечко побомбили химическими мутагенами и радиацией, и вуаля! - получилась булочка.

Я вам скажу, что генные инженеры по сравнению с последствиями этого монстрозного процесса доместикации пшеницы - они просто дети. Ну вот если бы кому взбрело в голову встроить парочку аллергенчиков с целью улучшить, скажем опыляемость, так забили бы камнями. А если представить себе, что такого мутанта вдруг сконструировали искуственно и предложили скушать, то мировое народное восстание поднялось бы.

А так вообще это геномное косое монстрище теперь священная корова у гринписа - дескать, не трожьте генноинженеры, это Хлеб, это святое.

Как я раньше уже писала, в средине ноября ожидался окончательный вердикт EFSA по Seralini. Задолбалась было ждать. Постыдились бы, уже конец ноября. И вот, пока я доклад по географии о древообработке в Финляндии готовлю для 6го класса, наконец разродились.

Завтра дорасскажу, бо у меня вдома тут транслит. Это я прям как  репортер за самым свежаком в засаде.

Начну издалека. Тема исследования Сералини за последние две недели ушла в новое русло. Дескать, журналистика падкая на сенсацию и все такое. Вроде как есть эффект "одиночного исследования". Если появляется совершенно новое сенсационное, то есть шанс его повыгоднее продать в медиа, а очень часто такие исследования требуют дополнительных перепроверок и при таких перепроверках сенсация не подтверждается. Вместе с тем интересные удивительные исследования совсем рядом. Я сейчас об одном таком расскажу.

Все знают, что в процессе фотосинтеза в листьях из воды и углекислого газа получается сахар. Из листьев этот сахар поступает в запасающие органы растения, где преобразуется в сложные сахара или служит скелетом для синтеза аминокислот. Все помнят еще со школы, что у растения есть для транспорта сахара и питательных веществ проводящие ткани - флоэма (сахар) и ксилема (вода и минеральные соли). А знаете ли вы, что еще до прошлого года никто толком не знал, как именно сахар проникает из клеток листьев в околоклеточное пространство, а оттуда во флоэму. Это было настоящее белое пятно. И это очень удивительно, потому что мы все как бы выживаем за счет употребления запасающих органов растений. Вся селекция направлена на то, чтобы они получались покрупнее и побольше. А как это происходит транспорт на уровне клетки - непонятно.

Транспортеры сахара В клетку нашли уже давно. Но это все не добавляло ясности к вопросу транспорта сахара ИЗ клетки. Ведь должен он как-то оттуда обратно выбираться? В некоторых случаях сахар движется по плазмодесмам, таким межклеточным соединениям. Но не всюду и не всегда. Ясно было одно, что должны быть такие молекулярные ворота для сахара из клетки, но как их найти?

И вот Вольф Фроммер начал масштабный проект по поиску таких ворот. Меня восхищает подход, это очень красивая и кропотливая работа. Предполагалось, что это должны быть мембранные белки. Для этого собрали коллекцию всех генов из Арабидопсиса, которые кодируют мембранные белки и эти гены вставили в человеческие клетки линии HEK293T. Кроме всего прочего, эти клетки известны тем, что сами по себе не транспортируют сахар наружу. Затем к этому всему добавили оптические молекулярные сенсоры сахара. Сенсор хитро сконструирован: посредине белок, который способен связывать сахар, а по бокам различные флюоресцирующие белки. Когда эта конструкция хватает сахар, то происходит конформационный сдвиг, который изменяет флюресценцию (которую можно померять). Так вот, соорудили коллекцию человеческих клеток, каждая из которых экспрессировала мембранный белок и давай тестировать каждую этими сенсорами. В общем, это могло не получиться из-за целой кучи причин, но это получилось. Обнаружились такие белки-ворота сахара. И оказалось, что это не новые, а давно полуизвестные гены. То есть известно, что они есть, что они задействованы в ответе растения на заражение микробами и давно известны в патогенезе. Только никто толком не знал, что они делают.

А обнаружилось вот что. Бактерия (или грибы), заражают растение, посылают туда свои специальные молекулы, которые "включают" синтез этих сахарных ворот. Растение начинает поставлять сахар из клетки, а голодным патогенам только этого и надо. Потом обнаружилось, что и симбионты так промышляют. Затем обнаружилось целое семейство этих генов, которые вовсе в патогенном ответе не задействованы, а в нормальном здоровом организме транспортируют сахар из клеток в разных частях растения. Разве это не чудо?

Гены называются Sweet. Это одна из самых моих любимых ботанических историй.

Научились, наконец, редактировать геномы в конкретном месте, причем в соматических клетках. Инструмент для текстовых правок называется TALEN (запомните это слово).
Мне один раз уже удалось накалякать твиттеропригодный пост. Повторим подвиг. Итак, ученые придумали инструмент, с помощью которого можно влезть в геном в нужное место, подкрутить там колесики и вылезти из геном обратно вместе с инструментами. При этом в новом организме следов вмешательства, кроме как подкрученного нуклеотидика, не остается. При желании можно нужный ген в конкретном месте поломать, починить, включить-выключить или встроить свои инициалы. Новая мутация от обычной случайной будет неотличима. ( АГА! )

Next-Generation Digital Information Storage in DNA

ДНК кодирует 2 бита на нуклеотид или 455 триллиона битов на грамм (16х10²⁰ нуклеотидов. Для сравнения геном человека3,27х10⁹ нуклеотидов длиной) , не ограничена плоским слоем и может все еще читаться тысячелетие спустя, несмотря на деградацию при хранении в неидеальных условиях. Первые попытки сохранять информацию в ДНК были предприняты в 1988 году. Тогда удалось закодировать 7920 битов. Теперь вот новый подход. В этой работе взяли html драфт книжки на 53425 слов, 11 джпегов и 1 джава-скрипт (простите, лень переключать раскладку) и закодировали это все в 54898 штук коротких нуклеотидных кусков, в каждом по 96 битов. Затем это все распечатали на струйном принтере. Нет, ну серьезно. Ну хорошо, почти серьезно. Биочипы делаются по принципу струйных принтеров. Ну как вам это объяснить? Ладно, в следующий раз объясню, как работает Illumina HiSeq. Короче, это все потом обратно прочитали, сложили и раскодировали книжку с картинками.
В отличии от попытки 1988 года, эти авторы закодировали не два, а один бит на нуклеотид: аденин и цитозин - 0, а гуанин или тимин - 1.
В общем у них получилась плотность 5.5 petabits/mm³ at 100x synthetic coverage. По приблизительным подсчетам содержимое интернета помещается на пластинке размером с ноготь на мизинце, а всю информацию, которая есть на Земле, можно закодировать в 4 гр ДНК.

Хороших вам выходных!

Откровенно говоря, сначала хотела про политику украинскую, потом опять про политику российскую, теперь выборы всякие разные европейские. У меня ж тоже мнение есть. Но решила не повышать энтропию, решила себя отвлечь и других тоже.

Пока я по каратешным сборам шатаюсь, мой муж по другим тусовкам тусуется. Вот было днями собрание секции ирисоводов немецкого общества цветоводов. Да-да, готовит он тоже отлично. Будет пару слов об ирисах. Ирисы, я вам скажу, в загоне. Во-первых, как срезочный цветок ирис так себе. Стоит не долго, нетранспонтабельный. Во-вторых, ландшафтные дизайнеры не очень любят ирис, чуть ниже скажу почему. А виноваты в этом, как всегда, американцы. Откровенно говоря в геноме ирисов уже столько наворотили, а приехали в тупик.

Сейчас особенно модные бородатые ирисы. Вот на картинках, за исключением последнего.







Это культурный искусственно созданный ирис, который населектировал Майкл Фостер примерно лет сто назад. Не то, чтобы до этого ирисы никто не скрещивал, но тут был удачный момент. Началось, правда, все не с него, а с Артура Джона Блисса. Он насобирал на балканах ирисов Iris amoena, Iris neglecta, Iris plicata, Iris variegata и Iris squalens.

Потом его знакомый W. R. Dykes присмотрелся к ирисам и сказал что-то вроде: " слушай, вот я думаю, что Iris amoena это никакой не дикий вид, а гибрид. Вот сам попробуй крестить Iris pallida и Iris variegata, посмотришь, что получится".
В общем, Блисс скрестил Iris pallida и Iris variegata и получил клевий гибрид, действительно похожий Iris amoena. Вот тут есть картинки исторических гербариев.

Теперь внимание. Это все диплоидные растения. А Фостер придумал скрестить Iris amoena с тетраплоидными азиатскими ирисами Iris cypriana, Iris mesopotamica, Iris ricardi, Iris amasia. Как это у него получилось - загадка. Видно, что-то там намутировало в клеточном цикле, но факт, что в результате родились гибридные тетраплоидные пра-пра-прабабушки современных бородатых ирисов ‘Caterina' 1909, ‘Kashmir White', 1912 и ‘Crusader', 1913. А тетраплоиды это огого! Вот их продали в Америку, где в это время наблюдался ирисовый бум, пока Европа первую мировую отрабатывала. В 1920 году образовалось американское ирисовое общество, которое наводнило рынок потомками этих нескольких гибридизаций. Причем сейчас ежегодно американцы выпускают 1200 новых сортов ирисов.

То есть мы видим, что история современных бородатых ирисов имеет генетическое бутылочное горло со всеми вытекающими из него последствиями. Никто на устойчивость к болезням не селектировал. Там в Америке огромные фирмы с интенсивным земледением. Растения не успевают заболеть, а если и заболеют, то их или пристрелят, или вылечат. Ну и хобби-потребители падкие на цветок, а не на декоративность в саду. Какое-то время немецкие селекционеры бодались за право законодателей моды - бородка такого цвета, бородка сякого цвета, лепестки стоячие - висячие, ооо, нет, сейчас, разумеется, гофрированный край в моде и контрастный цвет лепестков. Но в результате неустойчивые ирисы выглядят на клумбах неэстетично - пожелтевшие листья портят вид, а в каталогах все падкие на американские гофру и рококо. В общем, фирмы перепрофилировались на махровые лютики, а ирисы едва теплят существование, хоть немецкие ирисоводы придумали улучшать устойчивость и декоративность зеленых ирисовых лужаек.

Спешиал для тех, кто следит за историей с китайской публикацией. Опубликован эратум. Отдельная благодарность Злому Критику Большому Скептику uncle_doc - с него все, собственно, и началось. На то и волки, чтобы овцы не дремали.

Из New Scientist via giggster Evolution's X factor: Shuffling up new species
Поскольку статья требует подписки, то я пошуршала по сусекам и обнаружила, что ее уже успели стащить на растерзание в форум. Тут ее можно найти в полном доступе.

Затравка: Darwin described the creation of new species as the "mystery of mysteries". Could the solution be found in a single gene?

Речь идет об истории открытия одного гена с прозаическим названием Prdm9. Этот ген, похоже, предотвращает межвидовое скрещивание у млекопитающих. Сам факт, что эволюция этого гена приводит к гибели гибридного потомста, уже удивителен. Гены, они ж эгоистичные и эволюция гена как бы должна идти в ногу с повышенной выжываемостью потомства. А тут как раз случай навыворот. Что это за ген, что за продукт он кодирует, как он приводит к предотвращению переопления межвидовых скрещиваний и что еще нашли про него интересного - читайте в статье. Лучше я не напишу, а переводить сейчас некогда.

Постоянные читатели этого блога наверняка заждались новостей о iPS. Откровенно говоря, я и сама уже отчаялась. Шутка ли, полтора года без прорывов. Непорядок.
Итак, продолжение сериала. Традиционно краткое содержание предыдущих серий.

Серия 1. 2007 год Начало.
Японский ученый Yamanaka берет дифференицированнную эпителиальную клетку кожи, встаивает в нее генно-инженерным методом четыре гена с помощью вирусов. Гены не простые, а особенные, они регулируют работу других генов. Клетка кожи перепрограммировалась назад в плюрипотентную, размножилась, после чего Yamanaka дифференцировал ее в нервную и мышечную.

Серия 2. 2008 год. Не четыре надо гена, а два.
Немецкий ученый Hans R. Schöler обнаружил, что если взять взрослую стволовую клетку (см. выше, плюрипотентную), то у нее два из четырех генов уже и так работают. Поэтому есть возможность встроить только два чужеродных, как она уже будет фактически напоминать эмбриональную стволовую, из которой можно сделать любую клетку. Но опять таки, вирусы, с помощью которых эти гены переносятся, никуда не деваются, а остаются в геноме.

Серия 3. 2009 год. Да и эти гены можно потом удалить.
Andreas Nagy из Канады и Keisuke Kaji из Великобритании научились эти гены после переноса вырезать обратно.

Серия 4. 2009 год. А можно и вовсе не встраивать.
С той самой лаборатории James Thomson, из которой в 2007 году вышла первая серия induced pluripotent stem (iPS) cells, вышла новая статья Human Induced Pluripotent Stem Cells Free of Vector and Transgene Sequences. На сей раз удалось придумать технологию, когда эти гены вообще не встраиваются в геном, а болтаются в цитоплазме и там работают.

Серия 5. 2009 год. Перепрограммировать в стволовую, а затем в эмбрион.
Сначала сделали induced pluripotent stem (iPS) cells (с двойным набором) по методу Yamanaka со встроенными в геном векторами, слили их, получили тетраплоидные клетки (четверичный хромосомный набор). Эта часть эмбриона будет развиваться в плаценту. Но самого эмбриона там нет. Это как бы машина без шофера. А потом подсадили туда опять induced pluripotent stem (iPS) cells. Это называется комплементация тетраплоидом. И вот уже в этом тетраплоидном окружении стволовые клетки почувствовали себя как дома и начали делиться в эмбрион. Эмбрион подсадили мышке и из него на свет появлся здоровый клонированный организм. Вдумайтесь. Мышку, кстати, зовут 'Tiny'. Кроме 'Tiny', китайцы сообают о 27ми мышах, которые, впрочем, недостаточно здоровые и демонстрируют уродства. Однако 12 мышей прошли главный тест на здоровость: забеременели и дали жизнеспособное потомство.

После такого оглушительного успеха на фронте induced pluripotent stem (iPS) cells наблюдалось относительное затишье. Прорыв был сумасшедший, ничего нового в этой технологии уже сказать вроде бы нельзя. Можно только совершенствовать разработанные технологии.

Но вот новое слово в технологии.
На этот раз перепрограммировали клетку кожи в клетку сердечной мышцы, лаборатория Sheng Ding в Scripps Research Institute в La Jolla. При этом клетку не доводили до состояния полной плюрипотентности, а начали перепрограммировать значительно раньше. Первые мышечные сокращения кардиоцитов стали наблюдать уже через 11 дней.

Давно собиралась рассказать, да руки не доходили.

В организме человека специальными клетками В-лимфоцитами синтезируются специальные белки иммунологлобулины или антитела. Они плавают в сыворотке крови или присутствуют на мембране других клеток иммунной системы. Особенность этих белков в том, что они могут специфически связываться с чужеродными веществами – антигенами. Таким образом иммунная система распознает чужака. Свойство прочного связывания антител с антигеном само по себе замечательный факт и давно под прицелом биотехнологов, поскольку именно это свойство можно как-то приспособить для чего-то ( полезного. )