Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

कॉर्टेज़ सागर से ब्लॉग: उपयोगी विज्ञान?

पहले की पोस्टों में, हमने अपनी परिकल्पना के बारे में बात की: विज्ञान और अन्वेषण के लिए आवश्यक उपकरणों की गिरती लागत और पहुंच शौकिया खोजकर्ताओं के लिए एक नया अवसर खोल रही है। खैर, विज्ञान और अन्वेषण सिर्फ उपकरण की तुलना में बहुत बड़े विचार हैं। और यह महत्वपूर्ण है कि हम पूरी प्रक्रिया के बारे में ईमानदार रहें क्योंकि हम अपनी यात्रा के लिए कोरटेज़ की तैयारी करते हैं। हमारे लिए, यह एक वैज्ञानिक परिकल्पना के साथ शुरू नहीं हुआ। यह एक जिज्ञासा के साथ शुरू हुआ, संरचना, स्पष्टीकरण और प्रक्रिया के साथ वहां से मॉडलिंग की।

मैक कॉवेल, DIYBio.org और गेनफू के सह-संस्थापक हैं, जो हमारी यात्रा के वैज्ञानिक हिस्से का पता लगा रहे हैं। यहाँ वह इस बारे में स्पष्टीकरण देता है कि हम इसके बारे में क्या सोच रहे हैं, और यह कैसे एक साथ आ रहा है।

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जैसा कि डेविड ने घोषणा की, हम जॉन स्टीनबेक और डॉक्टर रिकेट्स के 59 साल के मद्देनजर कॉर्टेज़ के सागर की ओर बढ़ रहे हैं, जिन्होंने 40 के दशक के वैज्ञानिक खोज के इत्मीनान से अभियान के दौरान कॉर्टेज़ के सागर को रवाना किया: चारों ओर, दार्शनिक, और सर्वेक्षण। खाड़ी का समुद्री जीवन।

उनकी तरह, हम बजा कैलिफोर्निया को आराम और विज्ञान की एक ही भावना में पालने जा रहे हैं। केवल, हम रोबोट, आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी और DIY आत्मा ला रहे हैं। समुद्री मैक्रोफ़्यूना को इकट्ठा करने और सूचीबद्ध करने के बजाय, हम कुछ ऐसे रोगाणुओं के जीनोम का सर्वेक्षण करने जा रहे हैं जो डीएनए अनुक्रमण और मेटागेनोमिक्स का उपयोग करके खाड़ी में रहते हैं। या कम से कम हम कोशिश करने जा रहे हैं। हम अपने उपकरणों को परीक्षण के लिए रखना चाहते हैं, और यह पता लगा सकते हैं कि कितना संभव है।

हम नए वैज्ञानिक तरीकों का नेतृत्व नहीं कर रहे हैं या एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक अध्ययन चलाने की कोशिश नहीं कर रहे हैं (स्टीनबेक और रिकेट्स थे)। जब हमने शुरुआत की, तो हमारे पास परीक्षण करने की परिकल्पना भी नहीं थी। हॉबीस्ट्स और डिलेटेंट के रूप में, हम सिर्फ कुछ आकर्षक और तेजी से सस्ती - जीनोमिक्स शोधकर्ताओं और अब निर्माताओं द्वारा अग्रणी प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके हमारे आसपास के जीनोम के समुद्र का पता लगाना चाहते थे।

साइड नोट: हम इस यात्रा के आसपास के कानूनी और नैतिक मुद्दों के बारे में बहुत जागरूक हैं। यह एक मुख्य कारण है जो हम जा रहे हैं: सीमाओं को खोजने के लिए और वे नागरिक अन्वेषण को कैसे प्रभावित करेंगे। हम सही काम करने के बारे में बहुत परवाह करते हैं। अगली पोस्ट उन नियमों और चुनौतियों में से कुछ का पता लगाएगी। उस ने कहा, कृपया हमें टिप्पणियों में बताएं, यदि आपके पास टिप्पणी, चिंता या शोध के विचार हैं।

मेटाजोनोमिक अवसर

समुद्र में रोगाणुओं के आसपास बहुत सारे डीएनए तैर रहे हैं, और इसका अधिकांश हिस्सा कभी अनुक्रमित नहीं किया गया है। समुद्र के पानी की एक छोटी बूंद में अनुमान लगाया जाता है कि शायद लाखों खरबों में फैले डीएनए के 1-2 ट्रिलियन आधार हैं। बाकी बहुत कुछ है, जब समुद्री पारिस्थितिक तंत्र के बाकी हिस्सों पर विचार करते हैं, तो वायरस सहित जब परिमाण अधिक होता है। वैज्ञानिकों का अनुमान है कि शायद सभी सूक्ष्मजीवों में से केवल 1-10% अपने पर्यावरण के बाहर अध्ययन के लिए जीवित रहते हैं और प्रयोगशाला परिस्थितियों में उगाए जा सकते हैं, इसलिए एक पर्यावरणीय नमूने से डीएनए को सीधे अनुक्रम में सक्षम किया जा सकता है, जबकि अभी भी पक्षपाती है, की तस्वीर पक्षपाती है। एक विशेष पारिस्थितिकी तंत्र के माइक्रोबियल सदस्य (गिल्बर्ट 2011)।

कुछ वैज्ञानिक बहुत सी सीमाओं को पुनर्जीवित करना शुरू कर रहे हैं जो एक जीव को नष्ट कर देते हैं - प्रत्येक सूक्ष्म जीव को एक पूर्ण व्यक्ति के रूप में मानने के बजाय, शायद यह एक इकाई के रूप में रोगाणुओं के अलग-अलग लेकिन कार्यात्मक रूप से जुड़े समुदायों पर विचार करने के लिए अधिक समझ में आता है - "मेटा-जीव" (जर्रोनैनेडिया 2013)।

मेटा-जीवों की इस धारणा के बारे में सोचना और रोगाणुओं के समुदायों के जीनों और जीनोमों की सीधे जांच करने के लिए डीएनए अनुक्रमण का उपयोग करना, मेटागेनॉमिक्स नामक अध्ययन के अपेक्षाकृत नए क्षेत्र के मुख्य पहलू हैं। एक हालिया समीक्षा के अनुसार, मेटागोनोमिक्स को औपचारिक रूप से एक विशेष स्थान से जीन और जीनोम के कंसोर्टिया की जांच से संबंधित अनुसंधान के क्षेत्र के रूप में वर्णित किया जा सकता है और पूछ सकता है "कौन है?" वे क्या कर रहे हैं? कौन क्या कर रहा है? और विकास इसे कैसे चला रहा है? ”(कैनेडी 2010)।

डीएनए अनुक्रमण की गिरती लागतों ने पिछले एक दशक में मेटागोनोमिक्स अध्ययनों में विस्फोटक वृद्धि की है। शायद सबसे प्रसिद्ध में से एक था ग्लोबल ओशन सैंपलिंग (GOS) एक्सपेडिशन, जिसका नेतृत्व शोमैन-साइंटिस्ट क्रेग वेंटर ने किया, जिसने 2004 से 2006 तक सेलबोट के माध्यम से समुद्री रोगाणुओं के नमूने एकत्र किए क्योंकि यह दुनिया भर में भेजा गया था। 2003 में सरगासो सागर से नमूनों के साथ किए गए एक पायलट अध्ययन में, जीओएस टीम ने शॉटगन सेंगर अनुक्रमण के साथ अद्वितीय डीएनए के लगभग 1 गीगाबाइट (जीबी) का अनुक्रम किया और एक मिलियन से अधिक नए जीन की खोज की। मुख्य GOS अभियान के दौरान और बाद में कई और खोज की गई और उनका एनोटेशन किया गया।

अन्य अध्ययनों ने मानव की छोटी आंत के जटिल माइक्रोबियल समुदायों (बेहतर मानव स्वास्थ्य को समझने के लिए), एक एसिड-माइन ड्रेनेज सिस्टम (पर्यावरण बचाव के लिए नए दृष्टिकोण की जांच) और समुद्री की एक किस्म की जांच करने के लिए मेटागोनोमिक्स तकनीकों का उपयोग किया है। स्पंज (संभावित नई दवाओं की खोज)। गिल्बर्ट और ड्यूपॉन्ट द्वारा 2011 में क्षेत्र की समीक्षा में अनुमान लगाया गया था कि मध्य-नब्बे के दशक के बाद से लगभग 45 प्रमुख समुद्री मेटागोनोमिक अध्ययन हुए थे।

अनुक्रमण में प्रगति के बावजूद, डीएनए के एक छोटे से अंश को अनुक्रमित करना अभी भी संभव है जो किसी दिए गए समुदाय से अलग किया जा सकता है, इसलिए आमतौर पर मेटागेनॉमिक्स अध्ययनों को नमूना से डीएनए के सबसे जानकारीपूर्ण अंश का चयन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। दो डिजाइनों को पर्यावरणीय एकल-जीन सर्वेक्षण और यादृच्छिक शॉटगन अध्ययन कहा जाता है। समुद्री मेटाजेनोमिक्स पर हाल की समीक्षा से उद्धृत करने के लिए,

"एक पर्यावरणीय एकल-जीन सर्वेक्षण] को एक निर्देशित, केंद्रित मेटागोनोमिक अध्ययन के रूप में देखा जा सकता है। पीसीआर का उपयोग करके एकल लक्ष्यों को प्रवर्धित किया जाता है और फिर उत्पादों को अनुक्रमित किया जाता है, जो किसी दिए गए समुदाय के भीतर विभिन्न जीनों की श्रेणी के anlaysis प्रदान करता है ...

रैंडम शॉटगन मेटागेनोमिक्स एक अध्ययन है जिसमें कुल डीएनए को एक नमूने से अलग किया गया है, फिर अनुक्रम किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप समुदाय के भीतर सभी जीनों का एक प्रोफाइल है। दोनों दृष्टिकोणों का सामुदायिक कवरेज पूरी तरह से अनुक्रमण की गहराई पर निर्भर करता है, अर्थात अनुक्रमण के दौरान कितने जीन टुकड़े प्राप्त होते हैं। ”

तो हम क्या दृष्टिकोण अपनाने जा रहे हैं? हमें अभी तक यकीन नहीं है हम अभी भी दोनों प्रकार के अध्ययनों के विशिष्ट प्रोटोकॉल और लागत (साथ ही वैधता) पर शोध कर रहे हैं। आप मेंडेली पर हमारे साहित्य के संग्रह की जांच कर सकते हैं और उन लेखों का सुझाव दे सकते हैं जिन्हें हमें पढ़ना चाहिए। (मेटागेनामिक्स के ओपन-एक्सेस परिचय के लिए, इस पेपर, इस पेपर और इस समीक्षा की जाँच करें)।

कुछ विचार: क्या हम उपन्यास फ्लोरोसेंट प्रोटीन की तलाश के लिए एकल-जीन सर्वेक्षण डिजाइन कर सकते हैं? मुझे पता नहीं है कि अगर ज्ञात फ्लोरोसेंट प्रोटीन परिवारों के बीच संरक्षित अनुक्रम हैं जिन्हें पतित प्राइमरों द्वारा लक्षित किया जा सकता है, लेकिन यदि यह संभव है, तो यह एक बहुत अच्छा सा अध्ययन हो सकता है - शायद हम एक नया फ्लोरोसेंट प्रोटीन खोज सकते हैं!

कम से कम, हम "क्लासिक मेटागोनोमिक्स" कर सकते हैं और डीएनए बारकोडिंग दृष्टिकोण के साथ कई नमूनों की माइक्रोबियल विविधता और जनसंख्या संरचना का अनुमान लगा सकते हैं। यह 16 एस राइबोसोमल डीएनए अनुक्रमों और शायद एक या दो प्रसिद्ध चयापचय जीनों को देखने वाला एक और एकल-जीन सर्वेक्षण होगा।

इसके अलावा, हम देख सकते हैं कि एक विशेष पर्यावरणीय पैरामीटर जैसे कि पीएच, तापमान, गहराई, भंग लोहा, नाइट्रेट्स, ऑक्सीजन, या अन्य जीवों के साथ निकटता के साथ माइक्रोबियल विविधता कैसे बदल जाती है। जीपीएस निर्देशांक और तस्वीरों के साथ हम प्रत्येक नमूने के साथ उनमें से प्रत्येक को मापने और रिकॉर्ड करने जा रहे हैं।

किसी भी स्थिति में, हम कुछ बुनियादी मेटागॉमिक्स करने की कोशिश करने जा रहे हैं। मैं उन विशिष्ट तरीकों को बताकर वापस आऊंगा जिन्हें हम उपयोग करने जा रहे हैं - लेकिन अनिवार्य रूप से, हम समुद्री माइक्रोबियल समुदायों के कई नमूने एकत्र करने जा रहे हैं, अपने डीएनए को मेटागेनोमिक विश्लेषण के लिए सहेजें, नमूनों की कुछ सूक्ष्म छवियां लें, और प्रत्येक नमूने के स्थान की कुछ पर्यावरणीय स्थितियों को मापने का प्रयास।

मैं पुस्तकों, और हार्डवेयर की दुकान से टकरा रहा हूँ।

संदर्भ

गिल्बर्ट, जे।, और ड्यूपॉन्ट, सी। एल। (2011)। माइक्रोबियल मेटागोनोमिक्स: बियॉन्ड द जीनोम। समुद्री विज्ञान की वार्षिक समीक्षा, 3 (1), 347-371। डोई: 10.1146 / annurev-समुद्री-120,709-142,811

कैनेडी, जे।, फ्लेमर, बी।, जैक्सन, एस।, लेजन, डी। पी। एच।, मॉरिससी, जे। पी।, ओ'गारा, एफ।, और डॉब्सन, ए। डी। डब्ल्यू। (2010)। समुद्री मेगाहेनजिक्स: समुद्री माइक्रोबियल चयापचय के अध्ययन और शोषण के लिए नए उपकरण। समुद्री दवाएं, 8 (3), 608–28। डोई: 10.3390 / md8030608

मेन, ए।, फॉरेस्ट, एस।, और सीमरिंग, के। (2011)। Metagenomics और उससे आगे: माइक्रोबियल सिस्टमैटिक्स के लिए नए टूलबॉक्स। माइक्रोबायोलॉजी ऑस्ट्रेलिया, 32, 86-89। Http://microbiology.publish.csiro.au/view/journals/dsp_journal_file.cfm?file_id=MA11086.pdf से लिया गया

जर्रोनैन्डिया, आई।, स्मिथ, डी। पी।, और गिल्बर्ट, जे। ए। (2013)। जीनोम से परे: माइक्रोबियल दुनिया का सामुदायिक-स्तरीय विश्लेषण। जीव विज्ञान और दर्शन, २ 28 (२), २६१-२ 28२ डीओआई: 10.1007 / s10539-012-9357-8

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