Desbloquear a información xenética dun fento podería proporcionarnos solucións potenciais a múltiples problemas aos que se enfronta o noso avión hoxe.
In xenoma secuenciación, ADN a secuenciación realízase para determinar a orde dos nucleótidos en cada molécula específica de ADN. Esta orde exacta é valiosa para poder comprender o tipo de información xenética que leva o ADN. Dado que os xenes codifican para as proteínas que son responsables da maioría das funcións do corpo, esta información pode axudar a comprender o efecto da súa función no organismo. Secuenciación completa xenoma dun organismo, é dicir, todo o seu ADN é unha tarefa complexa e desafiante e ten que facerse pouco a pouco dividindo o ADN en anacos máis pequenos, secuenciándoos e xuntando todo. Por exemplo, o humano completo xenoma foi secuenciado en 2003 levou 13 anos e un custo total de USD 3 mil millóns. Co avance da tecnoloxía xenomas pódese secuenciar relativamente máis rápido e a un custo menor mediante métodos como a secuenciación Sanger e a secuenciación de próxima xeración. Unha vez que se secuencia e decodifica un xenoma, ábrense posibilidades ilimitadas para identificar áreas potenciais de investigación biolóxica e avanzar no desenvolvemento de aplicacións dirixidas.
Un equipo de 40 investigadores da Universidade de Cornell e de todo o mundo secuenciaron a totalidade xenoma dunha auga fern chamado Azolla filiculoides1,2. Este fento adoita crecer en temperaturas máis cálidas e rexións tropicais do mundo. O proxecto de desvelar segredos xenómicos do fento leva un tempo en proceso e foi apoiado por fondos de 22,160 USD de 123 patrocinadores a través dun sitio de financiamento colectivo chamado Experiment.com. Os investigadores finalmente recibiron financiamento para levar a cabo a secuenciación do Beijing Genomics Institute en colaboración coa Universidade de Utrecht. Esta pequena especie de fento flotante que cabe sobre a uña dun dedo ten un tamaño do xenoma de 75 gigabases (ou mil millóns de pares de bases). Sábese que os fentos teñen grandes xenomas, un tamaño medio de 12 xigabases, sen embargo ningún dos xenomas de fentos máis grandes foi decodificado ata o momento. Un proxecto tan elaborado tiña como obxectivo proporcionar pistas sobre cal podería ser o potencial deste fento.
Descubríronse moitos aspectos interesantes do fento Azolla xenoma estudo de secuenciación publicado en Plantas da natureza e proporcionaron orientación para futuras investigacións sobre áreas potenciais nas que este fento pode ser beneficioso. O fento Azolla estaba moi estendido e creceu hai case 50 millóns de anos sobre isto avión arredor do océano Ártico. Durante ese tempo a Terra tamén estaba máis cálida en comparación coas condicións actuais e pensábase que este fento xogaba un papel importante para manter o avión máis frío ao capturar preto de 10 billóns de toneladas de dióxido de carbono da atmosfera ao longo de 1 millón de anos. Aquí vemos un papel potencial para este fento na loita e na protección do noso avión do quecemento global derivado do cambio climático.
Tamén se cre que o fento xoga un papel importante na fixación de nitróxeno, un proceso que combina o nitróxeno libre (N2) na atmosfera, un gas inerte dispoñible en abundancia no aire, con outros elementos químicos para crear compostos a base de nitróxeno máis reactivos, por exemplo, o amoníaco. nitratos, etc. que se poden usar en varias aplicacións como fertilizantes para fins agrícolas. Xenoma os datos fálannos dunha relación simbiótica (beneficio mutuo) deste fento cunha cianobacteria chamada Nostoc azollae. A folla do fento alberga estas cianobacterias en minúsculos buratos e estas bacterias fixan nitróxeno producindo así osíxeno que podían utilizar o fento e as plantas en crecemento circundantes. Á súa vez, ciano bacterias recolle enerxía a través da fotosíntese das plantas cando o fento lle proporciona combustible. Polo tanto, este fento podería usarse como fertilizante verde natural e posiblemente eliminar o uso de fertilizantes nitróxenos que propaguen prácticas agrícolas máis sostibles. Os autores din que ter tanto o xenomas das cianobacterias e agora do fento, a investigación pódese centrar no desenvolvemento e adopción de tales prácticas sustentables. Curiosamente, o fento Azolla xa foi engadido aos arrozales como abono verde polos agricultores asiáticos durante máis de 1000 anos.
Os investigadores tamén identificaron un xene modificado naturalmente importante (insecticida) no fento que se ve que ten a capacidade de proporcionar resistencia aos insectos. Este xene cando se transfire ás plantas de algodón proporciona unha protección masiva contra os insectos. Pénsase que este xene "insecticida" é transferido ou "regalado" das bacterias ao fento e considérase un compoñente moi específico da estirpe do fento, é dicir, foi transmitido con éxito de xeración en xeración. O descubrimento da protección potencial contra os insectos está obrigado a ter un forte impacto nas prácticas agrícolas.
Este estudo mostra que a "ciencia pura" de descubrir a primeira información xenómica dos fentos é un paso importante na dirección de descubrir e comprender xenes cruciais das plantas. Tamén axuda a comprender mellor a historia evolutiva dos fentos, é dicir, como evolucionaron as súas características ao longo das xeracións. A comprensión das plantas é moi crucial para explorar e comprender como a flora e a fauna conviven amigablemente no noso avión e debería darlle importancia a esa investigación en lugar de etiquetala como algo que non é o suficientemente significativo. Despois de secuenciar Azolla filiculoides e Salvinia cucullata, máis de 10 especies de fentos xa están en proceso de investigación.
***
{Podes ler o traballo de investigación orixinal facendo clic na ligazón DOI que aparece a continuación na lista de fontes citadas}
Fonte (s)
1. Fay-Wei L et al. 2018. fento xenomas dilucidar a evolución das plantas terrestres e as simbioses de cianobacterias. Plantas da natureza. 4 (7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Fernbase https://www.fernbase.org/. [Consulta o 18 de xullo de 2018].
***
