Rock Snot: Откъде Идва И Как Е Направен

{h1}

Изследователите от университета на тексас използват разширено секвениране и суперкомпютър tacc's ranger, за да разкрият произхода на обикновените водорасли.

Тази статия зад сцената беше предоставена на WordsSideKick.com в партньорство с Националната научна фондация.

Може би сте чували старата шега: Кое е най-лошото, което можете да направите на лодка?

Сложете го във водата.

След като лодка навлезе във водата, микроорганизмите започват да се натрупват по нейните повърхности, създавайки значително количество влачене и голяма бъркотия. Това не може да има значение за малка риболовна лодка, но за гигантски контейнерни кораби влаченето, създадено от микроорганизми - по-специално едноклетъчни организирани със силициеви организми, наречени диатоме - води до значителна загуба на гориво всяка година.

Диатомите са един от най-често срещаните видове фитопланктон и основна група водорасли. Те представляват голям процент от цялата жива материя в океаните, реките и езерата. Един вид, Дидимосфения гемината, отговаря за създаването на гъст цъфтеж в планински потоци и водоеми. Той е разговорно известен като didymo или скални сополи, Видът е заплаха и за болниците, където може да покрие влажните повърхности и да насърчи бактериите, като отделя слуз, който поддържа всички видове растеж.

За изследователите в лабораторията на Едуард Териот от Тексаския университет в Остин диатомите (и сополите им) са богати обекти на биологични изследвания.

„Има стотици хиляди видове във всяко водно тяло, което можете да си помислите в света“, казва Мат Ашърт, изследовател в лабораторията. "Те са много успешна група, сравнително млада група и ни е интересно да разберем как са се развили и колонизирали различни екосистеми."

Лека микрография на живи  <i>Cyclophora tenuis </i> клетки. Тези морски диатоми образуват колонии, държани заедно от слузни подложки, произведени в краищата на всяка клетка. Обикновено колониите са закотвени към скали или макроводорасли от тези подложки.

Лека микрография на живо Циклофора тенус клетки. Тези морски диатоми образуват колонии, държани заедно от слузни подложки, произведени в краищата на всяка клетка. Обикновено колониите са закотвени към скали или макроводорасли от тези подложки.

Кредит: Мат Ашърт, Университетът на Тексас в Остин

В продължение на десетилетия диатомите устояха на изследването. Техният геном е известен трудно за анализ. Морфологичните проучвания, основаващи се на формата на обвивката на вида или други характеристики, често противоречат на резултатите от молекулярното изследване. Въпреки това методите за последователно следващо поколение в комбинация с изчислителни техники и мощни суперкомпютри помагат на изследователите да разберат по-добре биологията, еволюцията и дисперсията на диатома.

Използвайки тези нови инструменти, изследователите се опитват да отговорят на няколко основни въпроса за еволюцията на диатома: Какви са били най-ранните диатоми? Как организмът се е преместил от един обект до всяко водно тяло в света? И как някои видове са развили способността да произвеждат огромни количества сополи?

Светлинна микрография на жива  <i>клетка Striatella unipunctata </i>. Този морски диатом използва муцилагенно стъбло (долу вдясно на изображението), за да се закотви към субстрати, като скали, кейове или корпуси на лодки.

Лека микрография на живо Striatella unipunctata клетка. Този морски диатом използва муцилагенно стъбло (долу вдясно на изображението), за да се закотви към субстрати, като скали, кейове или корпуси на лодки.

Кредит: Мат Ашърт, Университетът на Тексас в Остин

Търсенето на Ур-Диатома

Изследователите са се опитали да разберат как би могъл да изглежда първоначалният прародител на диатома. Въпреки че Териот и неговият екип все още са в ранните етапи на анализа си, някои от резултатите им са достатъчно последователни, че могат да започнат да нарисуват картина как може да се появи така нареченият "ур-диатом".

"Има тази идея, че ранният диатом е бил малък джоб, но това, което намираме в основата на диатомовото дърво, са неща, които са дълги и тръбни, много като тръбата във вътрешността на ролка за хартиени кърпи", каза Едуард Териот, професор по молекулярна еволюция в Тексаския университет в Остин и директор на Тексаския природен научен център. "В диатомовия свят това е радикален възглед, но точно това ни казва дървото."

Светлинна микрография на колония от диатоми  <i>Parlibellus sp. </i> Тези морски диатоми живеят и се разделят на слузести тръби, които секретират. Тези тръби могат да бъдат високо организирани и достатъчно големи, за да бъдат сбъркани с кафяви морски водорасли.

Светлинна микрография на колония от Parlibellus sp. диатоме. Тези морски диатоми живеят и се разделят на слузести тръби, които секретират. Тези тръби могат да бъдат високо организирани и достатъчно големи, за да бъдат сбъркани с кафяви морски водорасли.

Кредит: Мат Ашърт, Университетът на Тексас в Остин

За да стигнат до това заключение, изследователите анализираха рибозомни и хлоропластни гени на повече от 200 диатома и Bolidomonas (близък род). Те искаха да изпробват преобладаващото разбиране за мястото, където определени диатоми попадат върху еволюционното дърво, и включиха видове, използвани като модели в геномни проучвания и диатоми, чието поставяне в диатомичната филогения е проблематично или противоречиво.

След като генерираха огромни количества данни, използвайки генетични секвентори от следващо поколение, те използваха лесничей суперкомпютър в Тексаския разширен изчислителен център за привеждане в съответствие, организиране и анализ на ДНК данните и за изпълнение на филогенетични програми, които очертават еволюцията на диатомите като цяло.

"Има редица програми, които сравняват ДНК последователностите и преценяват как тези ДНК последователности се развиват една от друга. Някои от тях имат много сложни алгоритми", каза Ашърт. "Преди да имаме достъп до Ranger, ще са необходими седмици и месеци. Ranger прави същите анализи за часове. Така че това е много мощен инструмент, който ни дава бързи идеи за това как различните щамове са свързани помежду си."

Времето, което Рейнджър спестява на изследователите, не просто ги кара да отговорят по-бързо. Освен това им позволява да тестват много алтернативни хипотези.

"Понякога най-доброто дърво от молекулярните данни изглежда коренно различно от това, което морфологията ни казва да очакваме", обясни Териот. "С Ranger можем да пренасочим времето си само от това да намерим най-доброто дърво за набор от данни, към въпроса колко по-различно е това най-добро дърво от това, което учените са мислили за еволюцията на диатома, да речем, преди 100 години."

Използвайки статистически сравнителен подход, изследователите стигнаха до различно дърво на диатомовата еволюция от традиционно замисленото и различно начало. Те докладват някои от ранните си открития в XXII международен диатомичен колоквиум през август 2012 г. и те продължават да изследват резултатите от последователността в светлината на предишни изследвания.

Светлинна микрография на колония от диатоми  <i>Parlibellus sp. </i> На това изображение можем да видим диатомите в муцилагинозните тръби, секретирани от клетките в колонията. Въпреки че диатомите са микроскопични, тръбите могат да се видят с просто око.

Светлинна микрография на колония от Parlibellus sp. диатоме. На това изображение можем да видим диатомите в муцилагинозните тръби, секретирани от клетките в колонията. Въпреки че диатомите са микроскопични, тръбите могат да се видят с просто око.

Кредит: Мат Ашърт, Университетът на Тексас в Остин

Светлинна микрография на колония от диатоми  <i>Berkeleya rutilans </i>. Тези морски диатоми живеят и се разделят на слузести тръби, които секретират. Тези тръби могат да бъдат високо организирани и достатъчно големи, за да бъдат сбъркани с кафяви морски водорасли.

Светлинна микрография на колония от Berkeleya rutilans диатоме. Тези морски диатоми живеят и се разделят на слузести тръби, които секретират. Тези тръби могат да бъдат високо организирани и достатъчно големи, за да бъдат сбъркани с кафяви морски водорасли.

Кредит: Мат Ашърт, Университетът на Тексас в Остин

И така, как става didymo направи цялата тази слуз?

За някои от по-фокусираните проучвания на лабораторията, като еволюцията на способността за производство на слуз на каменния сопол, изследователите секвенираха транскриптомите (всички молекули на РНК на експресията, експресирани от гените на организма) на половин дузина видове, за да идентифицират ключовите гени за молекулярното производство на слуз.

"Хората се опитват да характеризират този слуз химически в продължение на 20 години и не излязоха с много информация", каза Ашърт. „Приемайки препис на подхода, мога да генерирам много данни много бързо и да се справя с проблема не при крайните резултати - която е захарта, която се секретира - но в самото начало, в точката на молекулярната машина, която се сглоби и разреши за секрецията на тази захар на първо място. "

Четири от таксоните, които са секвенцирали, произвеждат видим слуз, а останалите три таксони не, но са тясно свързани с производителите на слуз. Те смятат, че тясно свързаните диатоми трябва да споделят подобни транскриптоми, с изключение на гените, свързани със слузта.

Светлинна микрография на колония от диатоми  <i>Berkeleya rutilans </i>. На това изображение можем да видим диатомите в муцилагинозните тръби, секретирани от клетките в колонията. Въпреки че диатомите са микроскопични, тръбите могат да се видят с просто око.

Светлинна микрография на колония от Berkeleya rutilans диатоме. На това изображение можем да видим диатомите в муцилагинозните тръби, секретирани от клетките в колонията. Въпреки че диатомите са микроскопични, тръбите могат да се видят с просто око.

Кредит: Мат Ашърт, Университетът на Тексас в Остин

Има стотици гени, участващи в сглобяването, опаковането и секрецията на тези продукти, каза Ашърт. Ако той може да намери 10 гена, които окончателно участват в този процес, тогава той е с 10 гена по-близо до разбирането как се осъществява тази функция.

„Самото генериране на ДНК последователности не е особено вълнуващо, но начинът, по който последователностите се съединяват, или изобщо съществуването на определени последователности ни говори много за биологията на тези организми.“

Theriot използва TACC, за да хоства уеб портал, който поддържа изследванията в лабораторията, наречен Protist Central. Той и неговият екип използват портала, за да управляват изображения и информация за всички диатоми, над които работят. Те го използват и за управление на информация от тяхното сътрудничество с изследователи в Гуам относно диатомовата флора на кораловите рифове на Тихия океан. Искате ли да изследвате красивия и микроскопичен свят на диатомите? Вижте галерията с изображения, Диатомите на брега на Тексаския залив.

Бележка на редактора: Изследователите, изобразени в статиите "Зад кулисите", са подкрепени от Национална научна фондация, федералната агенция, натоварена с финансирането на основни изследвания и образование във всички области на науката и техниката. Всички мнения, констатации и заключения или препоръки, изразени в този материал, са на автора и не отразяват непременно възгледите на Националната научна фондация. Вижте Beзадник архив на сцени.


Видео Добавка: Best Speech You Will Ever Hear - Gary Yourofsky.




Изследване


Ford Tri-Motor
Ford Tri-Motor

Слънчевите Кули „Акордеон“ Стискат 20 Пъти Мощността
Слънчевите Кули „Акордеон“ Стискат 20 Пъти Мощността

Наука Новини


Намерен Хормон, Който Помага Да Спрете Отока На Мозъка
Намерен Хормон, Който Помага Да Спрете Отока На Мозъка

Албино Панда Е Забелязана В Дивата Природа За Първи Път
Албино Панда Е Забелязана В Дивата Природа За Първи Път

35% От Колежаните Използват Мобилни Приложения По Време На Шофиране
35% От Колежаните Използват Мобилни Приложения По Време На Шофиране

Козметичната Хирургия Прави Жените Да Изглеждат По-Приятни
Козметичната Хирургия Прави Жените Да Изглеждат По-Приятни

Документи Диагностицират Смартфон
Документи Диагностицират Смартфон "Слепота" При 2 Жени


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com