Учёные возродили молекулы из каменного века
Используя древнюю ДНК, биохимики преуспели в создании молекул, названных палеофуранами. Статью о новом исследовании опубликовали в журнале Science («Наука»). Работала над ним междисциплинарная группа учёных во главе с Институтом Лейбница по исследованию натуральных продуктов и биологии инфекций, Институтом эволюционной антропологии Макса Планка и Гарвардским университетом. Учёные реконструировали геномы ранее неизвестных бактерий, датируемых плейстоценом. Именуемая также ледниковым периодом, эта эпоха завершилась 11,7 тыс. лет назад. Используя данные о генетике, исследователи создали биотехнологическую платформу для возрождения веществ, производимых древними бактериями.
Микробы — величайшие химики природы, и среди полученного из них известно большое количество антибиотиков и других лекарств. Производить эти вещества непросто, и для этого бактерии полагаются на специализированные гены, которые кодируют соответствующий механизм.
Изучение продуктов микробиологического происхождения в значительной степени ограничено живыми бактериями. Однако микробы заселили Землю более 3 млрд лет тому назад, так что существует потенциал из древности, который нужно лишь обнаружить.
— Кристина Уориннер, адъюнкт-профессор антропологии Гарвардского университета, соавтор.
Другой соавтор, Пьер Столлфорт, профессор биоорганической химии и палеобиотехнологий Йенского университета имени Фридриха Шиллера, добавил, что цель исследования — наметить путь к открытию древних натуральных продуктов и сообщить об их потенциальном применении в будущем.
Когда организм умирает, его ДНК быстро разлагается и распадается на множество крошечных кусочков. Но учёные могут идентифицировать некоторые из этих фрагментов ДНК, сопоставляя их с базами данных. Однако в течение многих лет микробиологи-археологи боролись с тем фактом, что самая древняя ДНК не может быть сопоставлена ни с чем известным сегодня. Эта проблема долгое время беспокоила учёных, но последние достижения в вычислительной технике позволяют собирать фрагменты ДНК вместе, как головоломку, чтобы реконструировать неизвестные гены и геномы. Единственная проблема в том, что это не очень хорошо работает на сильно деградировавшей (распавшейся) и чрезвычайно короткой ДНК из плейстоцена.
Соавтор исследования Александр Хюбнер, постдокторант Института эволюционной антропологии Макса Планка, сказал, что для успеха пришлось полностью пересмотреть подход. По словам Хюбнера, за три года тестирования и оптимизации они достигли прорыва, получив участки реконструированной ДНК длиной более 100 тыс. пар оснований и восстановив широкий спектр древних генов и геномов. В итоге теперь наука может упорядочить фрагменты древней ДНК в давно утраченные бактериальные геномы ледникового периода.
Группа учёных сосредоточилась на реконструкции бактериальных геномов, заключённых в зубном камне 12 неандертальцев. Использованным древним зубам от 40 тыс. лет до 102 тыс. лет. Данные пещерных людей сравнили с останками 34 человек, датируемых примерно в пределах от 150 лет до 30 тыс. лет, а также с геномами 18 современных людей. Зубной камень — единственная часть организма, которая складывается в течение жизни, превращая живой зубной налёт в кладбище минерализованных бактерий.
Исследователи реконструировали многочисленные виды бактерий из полости рта, а также другие, более экзотические виды, геномы которых ранее не были описаны. Среди последних — неизвестный представитель рода хлоробий, которого обнаружили в зубном камне семи людей палеолита и неандертальцев.
Учёные использовали инструменты синтетической молекулярной биотехнологии, чтобы позволить живым бактериям производить химические вещества, кодируемые древними генами. Впервые этот подход был успешно применён к древним бактериям, и это привело к открытию нового семейства натуральных продуктов микробиологического происхождения, которых исследователи назвали палеофуранами.
Успех учёных — прямой результат сотрудничества между археологами, биоинформатиками, молекулярными биологами и химиками. Соавтор Мартин Клэппер, научный сотрудник Института Лейбница по исследованию натуральных продуктов и биологии инфекций, пояснил, что они сделали первый шаг к познанию скрытого химического разнообразия микробов из прошлого Земли. Заглядывая в будущее, коллеги надеются использовать технологию для поиска новых антибиотиков.
Микробы — величайшие химики природы, и среди полученного из них известно большое количество антибиотиков и других лекарств. Производить эти вещества непросто, и для этого бактерии полагаются на специализированные гены, которые кодируют соответствующий механизм.
Изучение продуктов микробиологического происхождения в значительной степени ограничено живыми бактериями. Однако микробы заселили Землю более 3 млрд лет тому назад, так что существует потенциал из древности, который нужно лишь обнаружить.
В этом исследовании мы достигли важной вехи в раскрытии огромного генетического и химического разнообразия нашего микробного прошлого
— Кристина Уориннер, адъюнкт-профессор антропологии Гарвардского университета, соавтор.
Другой соавтор, Пьер Столлфорт, профессор биоорганической химии и палеобиотехнологий Йенского университета имени Фридриха Шиллера, добавил, что цель исследования — наметить путь к открытию древних натуральных продуктов и сообщить об их потенциальном применении в будущем.
Когда организм умирает, его ДНК быстро разлагается и распадается на множество крошечных кусочков. Но учёные могут идентифицировать некоторые из этих фрагментов ДНК, сопоставляя их с базами данных. Однако в течение многих лет микробиологи-археологи боролись с тем фактом, что самая древняя ДНК не может быть сопоставлена ни с чем известным сегодня. Эта проблема долгое время беспокоила учёных, но последние достижения в вычислительной технике позволяют собирать фрагменты ДНК вместе, как головоломку, чтобы реконструировать неизвестные гены и геномы. Единственная проблема в том, что это не очень хорошо работает на сильно деградировавшей (распавшейся) и чрезвычайно короткой ДНК из плейстоцена.
Соавтор исследования Александр Хюбнер, постдокторант Института эволюционной антропологии Макса Планка, сказал, что для успеха пришлось полностью пересмотреть подход. По словам Хюбнера, за три года тестирования и оптимизации они достигли прорыва, получив участки реконструированной ДНК длиной более 100 тыс. пар оснований и восстановив широкий спектр древних генов и геномов. В итоге теперь наука может упорядочить фрагменты древней ДНК в давно утраченные бактериальные геномы ледникового периода.
Группа учёных сосредоточилась на реконструкции бактериальных геномов, заключённых в зубном камне 12 неандертальцев. Использованным древним зубам от 40 тыс. лет до 102 тыс. лет. Данные пещерных людей сравнили с останками 34 человек, датируемых примерно в пределах от 150 лет до 30 тыс. лет, а также с геномами 18 современных людей. Зубной камень — единственная часть организма, которая складывается в течение жизни, превращая живой зубной налёт в кладбище минерализованных бактерий.
Исследователи реконструировали многочисленные виды бактерий из полости рта, а также другие, более экзотические виды, геномы которых ранее не были описаны. Среди последних — неизвестный представитель рода хлоробий, которого обнаружили в зубном камне семи людей палеолита и неандертальцев.
Учёные использовали инструменты синтетической молекулярной биотехнологии, чтобы позволить живым бактериям производить химические вещества, кодируемые древними генами. Впервые этот подход был успешно применён к древним бактериям, и это привело к открытию нового семейства натуральных продуктов микробиологического происхождения, которых исследователи назвали палеофуранами.
Успех учёных — прямой результат сотрудничества между археологами, биоинформатиками, молекулярными биологами и химиками. Соавтор Мартин Клэппер, научный сотрудник Института Лейбница по исследованию натуральных продуктов и биологии инфекций, пояснил, что они сделали первый шаг к познанию скрытого химического разнообразия микробов из прошлого Земли. Заглядывая в будущее, коллеги надеются использовать технологию для поиска новых антибиотиков.
- Дмитрий Ладыгин
- pixabay.com; www-genengnews-com.translate.goog
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Миссия Илона Маска может погубить Марс
Эксперты пришли в ужас от планов миллиардера....
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Доказано генетиками: Неандертальцы не вымерли
Они — это мы, хотя бы отчасти....
Два подводных газовоза «Пилигрим» смогут заменить целый газопровод
Эксперты уверены, что новый российский проект в корне изменит систему грузоперевозок в Арктике....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
Одно из древнейших животных на Земле обнаружили в австралийской глуши
Полмиллиарда лет назад был взрывной рост разнообразия видов....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Животных в лунные ночи сбивают на 50% чаще
Полнолуния опасны не только в мистических фильмах....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
В Нидерландах нашли тысячу доисторических курганов
Онлайн-проект помог распознать ранее неизвестные объекты культурного наследия....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....