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      科學(xué)家建造了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡來(lái)研究多個(gè)基因組序列
      
			
      
				2019-12-03 10:35:14
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			  來(lái)源：
			
      
		
      
				
		
      
			
      一個(gè)可以同時(shí)比較140萬(wàn)個(gè)遺傳序列的新工具，可以對(duì)物種之間的相互關(guān)系進(jìn)行分類，其尺度遠(yuǎn)比以前大得多。巴塞羅那基因組調(diào)控中心的研究人員今天在《自然生物技術(shù)》中對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了描述，該技術(shù)可以重構(gòu)生命在數(shù)億年中的進(jìn)化方式，并且對(duì)了解地球上每種生物物種的生命準(zhǔn)則具有重要意義。
      

      科學(xué)家建造了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡來(lái)研究多個(gè)基因組序列
      

      保護(hù)地球的生物多樣性是我們時(shí)代最緊迫的全球挑戰(zhàn)之一。為了保護(hù)地球上所有生命的形態(tài)，人類必須了解動(dòng)物，真菌，細(xì)菌和其他生物的進(jìn)化方式以及它們?nèi)绾闻c數(shù)百萬(wàn)其他物種相互作用。對(duì)地球上的生命基因組進(jìn)行測(cè)序可以解鎖先前未知的秘密，從而為生命的演變提供新的見(jiàn)識(shí)，同時(shí)帶來(lái)新的食品，藥物和材料，從而為挽救瀕臨滅絕物種的戰(zhàn)略指明方向。
      

      科學(xué)家研究這些關(guān)系的最常見(jiàn)方式是使用多重序列比對(duì)(MSA)，該工具可用于通過(guò)尋找生物序列之間的相似性和差異，看似無(wú)關(guān)的序列之間的匹配來(lái)描述生物體的進(jìn)化關(guān)系。預(yù)測(cè)基因或蛋白質(zhì)特定點(diǎn)的變化如何影響其功能。該技術(shù)支撐著如此多的生物學(xué)研究，以至于描述該技術(shù)的原始研究是歷史上引用次數(shù)最多的論文之一。
      

      巴塞羅那基因組調(diào)控中心研究員，研究的主要作者塞德里克·諾雷達(dá)姆說(shuō)：“我們目前使用多重序列比對(duì)來(lái)了解物種進(jìn)化的家譜。” “您的MSA越大，樹(shù)木越大，我們?cè)缴钊胪诰蜻^(guò)去，發(fā)現(xiàn)物種如何出現(xiàn)并彼此分離。
      

      “我們所做的工作使我們能夠比以前做的事更深入十倍，幫助我們了解過(guò)去的億萬(wàn)年。我們的技術(shù)本質(zhì)上是一臺(tái)時(shí)光機(jī)，它告訴我們古老的約束如何影響了我們基因以某種方式導(dǎo)致了我們今天所知道的生命，就像哈勃太空望遠(yuǎn)鏡如何觀察數(shù)百萬(wàn)年前發(fā)生的事情以幫助我們了解當(dāng)今生活的宇宙一樣。”
      

      研究人員可以使用MSA來(lái)了解某些植物物種如何進(jìn)化成對(duì)氣候變化具有更強(qiáng)的抵抗力，或者一種物種中的特定基因突變?nèi)绾问顾鼈內(nèi)菀诇缃^。通過(guò)研究生物的進(jìn)化史，科學(xué)家可以想出并測(cè)試新的想法，以防止整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。
      

      技術(shù)的進(jìn)步使測(cè)序比以往任何時(shí)候都便宜，從而導(dǎo)致越來(lái)越大的數(shù)據(jù)集具有超過(guò)一百萬(wàn)個(gè)序列供科學(xué)家分析。一些雄心勃勃的工作，例如地球生物基因組計(jì)劃，可能耗資數(shù)千萬(wàn)美元。研究人員無(wú)法充分利用這些龐大的數(shù)據(jù)集，因?yàn)楫?dāng)前的MSA無(wú)法準(zhǔn)確分析超過(guò)100,000個(gè)序列。
      

      為了評(píng)估MSA的規(guī)模擴(kuò)大潛力，該論文的作者使用了Nextflow，這是在基因組監(jiān)管中心內(nèi)部開(kāi)發(fā)的云計(jì)算軟件。“我們花了數(shù)十萬(wàn)小時(shí)的計(jì)算來(lái)測(cè)試算法的有效性，” CRG的研究人員埃文·弗洛登(Evan Floden)說(shuō)，他也是該工具的開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人。“我的希望是，將高通量?jī)x器讀數(shù)與高通量計(jì)算相結(jié)合，科學(xué)將迎來(lái)一個(gè)大大改善生物學(xué)理解的時(shí)代，最終為消費(fèi)者，患者和整個(gè)地球帶來(lái)更好的結(jié)果。”
      

      塞德里克總結(jié)說(shuō)：“生物學(xué)中存在著大量的' 暗物質(zhì) '，我們尚未在基因組的未開(kāi)發(fā)部分中識(shí)別出尚未開(kāi)發(fā)出的新藥潛力和我們無(wú)法理解的其他益處的密碼，” “即使看似無(wú)關(guān)緊要的生物也可能在促進(jìn)人類健康以及我們星球的健康中發(fā)揮關(guān)鍵作用，例如在古細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)CRISPR。我們建立的是在生命基因組的大海撈針中尋找針頭的新方法。”
      
			

			
        
      
			
      
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