Պահպանման գենոմիկա ՝ գեոմների խնայողություն, այլ ոչ թե անհատներ

Մի մրցիր այդ տեսակները փրկելու համար: Փոխարենը ՝ մրցելու է գենոմը փրկելու համար:

Դոկտոր Գրեհեմ Էթերհինգթոնի կողմից

Պահպանման գենոմիկան վտանգված տեսակների օգնությունը տալիս է նրանց համարները վերականգնելու կայուն չափը: Դոկտոր Գրեհեմ Էթերհինգթոնը, Վերգետնյա և առողջության գենոմիկայի խմբի ավագ հաշվողական կենսաբանը բացատրում է, թե ինչպես ենք մենք օգտագործում ամենավերջին տեխնոլոգիաները ՝ վտանգված տեսակների վերին մասից հետ բերելու համար:

Կարմիր գանձվող Quelea- ի հոտ, թռչունների աշխարհում ամենատարածված տեսակները: Վարկ `Shutterstock / EcoPrint

Խոշոր պոպուլյացիաներն ընդհանուր առմամբ բազմազան են իրենց գենետիկական դիմահարդարման մեջ: Սա նշանակում է, որ եթե դուք պատահականորեն ընտրեք գեն միևնույն տեսակների մի շարք տարբեր անհատներից, ապա նրանց ԴՆԹ-ի հաջորդականության մեջ կգտնեք շատ նուրբ տարբերություններ:

Այս փոփոխությունն այն է, ինչ մենք անվանում ենք «գենետիկ բազմազանություն», և անհատների միջև յուրաքանչյուր տարբերություն հայտնի է որպես «ալել»:

Եթե ​​բնակչությունը գենետիկական բազմազանության բարձր մակարդակ ունի, ապա որոշակի անհատներ, ամենայն հավանականությամբ, կկարողանան արձագանքել շրջակա միջավայրի փոփոխություններին: Այս առանձնահատկությունը (որի սկիզբը կարող է լինել չեզոք, այսինքն ՝ այն չունի որևէ առավելություն կամ թերություն), կարող է ձեռնտու լինել ՝ այդ անհատներին ապահովելով հատուկ ալելներ, հարմարվել տարբեր միջավայրերին, քան առանց նրանց, և, հետևաբար, նպաստելով գոյատևման ավելացմանը, և անխուսափելիորեն: , բուծում:

Այս տատանումն այնուհետև փոխանցվում է նրանց սերունդներին ՝ նպաստելով տեսակների հաջողությանը:

Փոքր պոպուլյացիաները, այնուամենայնիվ, կարող են տառապել գենետիկական բազմազանության կրճատումից ՝ ներգնա տարածման միջոցով: Օրինակ ՝ աշխարհի բազմաթիվ թվով թռչունների ՝ «Quelea quelea» գենոմի երկայնքով տարբեր դիրքերի համեմատությունը կարող է գտնել երեքից չորս տարբեր ալելներ, մինչդեռ նույն դիրքերը մնացած Մադագասկարի բոլոր 25 պոչարների գենոմներում: Աշխարհի հազվագյուտ թռչունը `Aythya innotata), ամենայն հավանականությամբ, կգտներ միայն մեկ կամ երկու ալել: «Allածր ալելային բազմազանության» այս օրինաչափությունը կարելի է քանակականացնել գենոմի երկայնքով `բնակչության բազմաթիվ անհատների հաջորդականության միջոցով:

Սևամորթ Ֆերրեթը ժամանակին կազմում էր ընդամենը յոթ անհատ:

Գենետիկայի հաջողակ-ընկղմվածություն:

Ոչ այնքան հազվագյուտ սցենարում, պատկերացրեք, եթե Կարմիր գանձվող Quelea- ի բնակչությունը, ունենալով գենետիկ բազմազանության բարձր մակարդակ, հանկարծակի կործանվեց միայն 100 մարդու մոտ. Գենետիկական բազմազանության այս բարձր մակարդակը կկորցվի `փոփոխություններին արձագանքելու կարողությամբ: շրջակա միջավայրում:

Պահպանման գենոմիկայի մեջ մենք ուսումնասիրում ենք այս գենետիկական բազմազանությունը բոլոր գեներում `ավելի լավ հասկանալու դրանց հետևանքները էկոլոգիայի, առողջության և հիվանդությունների վերաբերյալ: Նվազող բնակչության գենետիկական բազմազանության այս պատահական կորուստը մի գործընթաց է, որը հայտնի է որպես «գենետիկ ամպեր» և ավելի բարդ է «ներհոսքային դեպրեսիա» միջոցով, որտեղ հարակից անձինք միմյանց հետ բուծում են, ինչը հանգեցնում է գենետիկական բազմազանության հետագա կորստի:

Կարմիր գանձվող Quelea- ն, մոտ է: Վարկ: Shutterstock / Nick Biemans.

Ոչ բոլոր գեներն են հավասար:

Առաջին խնդիրներից մեկը, որի հետ բախվում են վտանգված տեսակների փոքր պոպուլյացիան, դա հիվանդության խնդիրն է:

Օրինակ ՝ սևամորթ Ferret- ը (Mustela nigripes), որի բնակչության քանակը վերջին շրջանում նվազել է ընդամենը յոթ անձի նման, ենթակա է հիվանդությունների, որոնց մասին հայտնի չէ ազդել այլ լաստանավերի կամ պոլեկատի տեսակների վրա: Դա կարող է պայմանավորված լինել ներհոսքային դեպրեսիայի և գենետիկական անջատման հետևանքով `հիվանդությունների դեմ պայքարի համար պատասխանատու գեներում շահավետ ալելների հետագա կորստով:

Պահպանման գենոմիկայի մեջ իմունային պատասխանի մեջ ներգրավված գեների ուսումնասիրությունն ամենաբարձր առաջնահերթություններից է, քանի որ այդ գեները սովորաբար առաջիններից են, որոնք ազդում են գենետիկ բազմազանության կորստով տառապող փոքր բնակչության վրա:

Սևամորթ Ֆերրեթը ժամանակին կազմում էր ընդամենը յոթ անհատ: Վարկ ՝ Գրեհեմ Էթերհինգթոն:

Գենետիկական փրկություն:

Այսպիսով, ի՞նչ կարող ենք անել «Conservation Genomics» մոտեցումից ստացված տեղեկատվության հետ: «Գենետիկ փրկարարությունը» մոտեցում է, որի նպատակն է խնամքով վերագտնել գենետիկական բազմազանությունը վտանգված տեսակների մեջ: Դասական օրինակ է Ֆլորիդայի Պանտերի (Puma գող):

Ֆլորիդայի պանտերը կրճատվել էր բնակչության թվաքանակով ոչ ավելի, քան 25 հոգի, ընդ որում ՝ նշանավոր նշաններ inbreeding և արդյունքում գենետիկական բազմազանության կորստի:

Պահպանման գենոմիկայի մեջ իմունային արձագանքման մեջ ներգրավված գեների ուսումնասիրությունն ամենաբարձր առաջնահերթություններից է…

Տեխասից ութ պանտերների ներմուծումը Ֆլորիդայի բնական պանտերային հաբիթաթին թույլ էր տալիս մեծացնել բնակչության գենետիկական բազմազանությունը ՝ տեսակների թույլ տալով հաղթահարել բնակչության չափի աճի հետևանքները:

Ֆլորիդայի Պանտերա ՝ պահպանողական գենոմիկայի հաջողության պատմություն: Shutterstock / Jo Crebbin.

Բնակչության խնդիր:

Պահպանման գենոմիկան կարող է օգտագործվել նաև գենետիկական փրկության համար լավագույն բնակչությունը ճանաչելու համար: Հաջորդելով և վերլուծելով պոտենցիալ «գենետիկ դոնոր» բնակչության գենոմները, մենք կարող ենք նույնականացնել գենոմի այն շրջաններ, որոնք կապված են հարմարվելու հետ:

Այնուհետև մենք կարող ենք ընտրել, թե որ անհատներն են ներկայացնել ՝ դոնորների գենոմը համեմատելով նպատակային բնակչության հետ: Լավագույն դոնոր անհատներին հայտնաբերելու համար մենք կարող ենք ընտրել ամենաբարձր բազմազանությամբ գենոմները կամ մատնանշելով դիրքերը թիրախային գենոմում, որոնք պատասխանատու են դեպրեսիաների առաջացման համար, այնուհետև ներկայացնել այն անհատներին, որոնք այդ դիրքերում ունեն մի շարք տարբեր ալելներ:

Նոր տեխնոլոգիան բերում է նոր գաղափարներ և բարոյական երկընտրանքներ, որոնք հաճախ նրանց կողքին են ընթանում:

Այլ ջանքեր կարող են գործադրել դեպի գենոմի խմբագրման տեխնիկայի վերջին առաջխաղացումները և առաջխաղացումները օգտագործելը, ինչպիսիք են `առաջին կապիկները, որոնք ծնվել են հարմարեցված մուտացիաներով:

Այս տեխնոլոգիաները հնարավոր է, որ հնարավոր է օգտագործել պահպանության գենոմիկայի մեջ `խնամքով առաջնորդվելով`

  • Թանգարանային նմուշների հավաքագրումը մի ժամանակաշրջանից, երբ ներկայումս վտանգված տեսակը այդքան էլ հազվադեպ չէր և ուներ գենետիկ բազմազանության բարձր մակարդակ
  • Ներկայիս բնակչության մեջ «կորցրած» գենետիկական բազմազանությունը ճանաչելը
  • Գենոմի խմբագրման տեխնիկայի օգտագործումը `այս կորցրած գենետիկական բազմազանությունը խնամքով վերականգնելու համար ներկայիս, վտանգված բնակչության մեջ:

Պահպանման գենոմիկայի գործիքներ:

Դեռևս համեմատաբար թանկ է գենոմների հաջորդականությունը, հատկապես, եթե ցանկանում եք իսկապես որակյալ տվյալներ, և հետազոտողները միշտ չէ, որ կարող են դա թույլ տալ: Այս առումով պահպանողական գենոմիկայի ոլորտը որոնում է գենոմի հաջորդականացմանն ուղղված այլընտրանքներ ՝ ստեղծելով ծախսարդյունավետ գործիքներ և ռեսուրսներ, որպեսզի այլ հետազոտողներ օգտագործվեն:

Մենք կարող ենք ստեղծել SNP գենոտիպավորման չիպսեր, որոնք կարող են փորձարկել հարյուրավոր կամ հազարավոր անհատների մեջ որոշակի գենետիկ բազմազանության առկայության կամ բացակայության համար: Պահպանման գենոմիկան կարող է նաև մատնանշել գեների շատ ավելի կրճատված ենթաբաժին հաջորդականությունը ՝ մեծ թվով անձանց մեջ գենետիկական բազմազանությունը որոշելու համար ՝ մերժելով ամբողջ գենոմի հաջորդականության անհրաժեշտությունը:

Թասմանյան սատանան (Sarcophilus harrisii) նույնպես վտանգված է հիվանդությունից: Shutterstock / Gapvoy.

Եկեք չմոռանանք…

Տեխնոլոգիան արագ է շարժվում, և այսօրվա երազանքը հաճախ վաղվա իրականություն է: Նոր տեխնոլոգիան բերում է նոր գաղափարներ և բարոյական երկընտրանքներ, որոնք հաճախ նրանց կողքին են ընթանում: Իհարկե, որքան էլ առաջադեմ տեխնոլոգիան դառնա, մենք դեռ պետք է հիշենք, որ կենսամիջավայրի պահպանումը և կառավարումը միշտ պետք է մնան մեր ամենակարևոր առաջնահերթություններից մեկը:

Դոկտոր Գրեհեմ Էթերհինգթոնի կողմից

Բնօրինակ հոդված. Conservation Genomics - գենոմի խնայողություն, այլ ոչ թե անհատներ