Новый вид человека, экстраанализ ДНК, все варианты людей, по-настоящему искусственная жизнь и жизнь вполне себе внеземная -- Infox.ru рассказывает о самых интересных открытиях 2010 года в области генетики.
Новый вид человека
Нового человека нашли ученые из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка и Университета Манчестера. Его можно называть по фамилии «Денисов», так как ископаемые остатки найдены в Денисовой пещере на Алтае в слое породы возрастом от 48 до 30 тысяч лет. Митохондриальную ДНК (мтДНК) «денисова человека» выделили и секвенировали из кости фаланги мизинца. Ее сравнение с мтДНК современного человека, неандертальца и шимпанзе показало, что это новый, неизвестный ранее вид рода Homo. Ученые полагают, что около 40 тысяч лет назад в Южной Сибири одновременно сосуществовали три вида людей: современный человек, неандерталец и «денисов человек». Выводы вскоре подтвердились анализом другой части ископаемых остатков -- зуба девочки из Денисовой пещеры.
Расшифровка ДНК без секвенирования
За последние два года стоимость секвенирования ДНК уже снизилась на несколько порядков. Но молекулярные биологи идут дальше – они ищут принципиально новые методы прочтения ДНК с привлечением средств нанотехнологии. Такой способ предложили специалисты из Университета Вашингтона и Университета Алабамы в Бирмингеме. Одну из цепочек ДНК протаскивают через белковую нанопору, которая служит томографом для ДНК. Для создания нанопоры в последнем варианте послужил белок непатогенной микобактерии -- MspA порин. При прохождении через нее разных нуклеотидов меняется интенсивность ионного тока и величина напряжения, которую фиксирует чувствительный вольтметр. По «электрическому портрету» ученые могут описать структуру ДНК. Метод позволяет вообще отказаться от реагентов и секвенаторов.
Пилотный этап проекта «1000 геномов»
Цель проекта, начатого в 2008 году -- описать изменчивость человеческой ДНК в разных популяциях. Над проектом работал огромный международный консорциум, секвенирование проводилось на базе девяти научных центров. За пилотный этап ученые провели полное или частичное секвенирование геномов около 800 человек из разных популяций, расшифровали 4,9 терабайт информации. Они описали множество новых генетических вариаций, а также количественно оценили, в какой степени мы генетически отличаемся друг от друга. Данные представлены в открытом доступе. Полный проект «1000 геномов», который по плану должен завершиться в 2012 году, позволит описать 95% изменчивости, встречающейся в популяциях с частотой не менее 1%.
Человек создал жизнь с искусственной ДНК
В этом году наука сказала новое слово не только в изучении жизни, но и в ее создании. Команда из Института Крейга Вентера химически синтезировала по компьютерному дизайну геном одного вида бактерии (Mycoplasma mycoides), и перенесла его в клетку другой бактерии – (Mycoplasma capricolum). В результате этой операции бактерия-реципиент фактически превратилась в бактерию-донора. В клетке синтезировались соответствующие белки, она жила и размножалась под контролем искусственного генома.
Это достижение стало очередным шагом Крейга Вентера, известного американского ученого и бизнесмена, по созданию искусственной жизни. Предыдущие шаги состояли в химическом синтезе генома и в переносе генома из одной бактерии в другую. Данная работа объединила эти достижения – бактерия получила чужой геном, но не природный, а искусственный.
Сборка искусственного генома происходила в несколько этапов, а сшивать короткие последовательности в более длинные исследователям помогали клетки дрожжей и кишечной палочки E. coli. Таким путем ученые собрали бактериальную ДНК длиной 1,08 млн пар оснований.
По словам Вентера, теперь наука может не модифицировать геномы, а писать новые инструкции и создавать новые формы жизни по этим инструкциям. Таким путем можно создать много полезных в хозяйстве живых существ, в первую очередь, речь идет о микроорганизмах: производителей топлива и вакцин, очистителей окружающей среды и т.д. Главное – не создать что-нибудь вредное.
Ученые доказали «мышьяковую жизнь»
И, наконец, открытием химически новой природы жизни ученые из Института астробиологии NASA взбудоражили научный мир под конец года. Это открытие подрывает аксиому об основных шести элементах жизни (кислород, углерод, водород, азот, фосфор и сера). Судя по результатам эксперимента, фосфор в принципе можно заменить мышьяком.
Найденную в калифорнийском озере Моно бактерию GFAJ-1 ученые выращивали в лаборатории на среде без фосфатов, но с увеличивающей концентрацией соединений мышьяка – арсенатов. Во-первых, бактерия росла и размножалась. Во-вторых, мышьяк внедрялся в клетки. В-третьих, он в составе арсенатов встроился в бактериальную ДНК, заняв место фосфора в составе фосфатов. Последнее ученые установили с использованием радиоактивной метки и рентгеновской спектрометрии.
Статья в Science вызвала бурное обсуждение и волну критики. Микробиологи и молекулярные биологи высказали сомнения в том, что в среде действительно не было фосфатов и в том, что мышьяк действительно встраивался в ДНК и она при этом не разваливалась на куски. Авторы публично ответили на критику и призвали коллег к сотрудничеству, чтобы общими усилиями объяснить данный феномен.
