nauCAT©
Foto: Tara Oceans
Ekspedicija Tara Oceans (2009.-2013.) omogućila je prikupljanje uzoraka planktona u svim svjetskim oceanima na škuni Tari, te stvaranje kataloga vrsta i gena na ljestvici koja se nikad dosad nije poduzela. Nastavljajući analizu i eksploataciju najveće baze podataka sastavljene na planktonskom ekosustavu, među ostalima, članovi CEA, CNRS (francuski nacionalni centar za znanstvena istraživanja), EMBL (European Molecular Biology Laboratory) i francuska diplomska škola ENS, dosegli su do nove prekretnice analiziranjem ekspresije preko 100 milijuna gena koji pripadaju kompleksnim organizmima, od mikroskopske alge do malih planktonskih životinja. Ovi su timovi pokazali da se vrlo različiti geni izražavaju ovisno o temperaturi vode ili koncentraciji hranjivih tvari u oceanskim područjima. Polovica ovih gena je nepoznata, što ukazuje na to da ocean, koji je već čudesno uzgojno polje biološke raznolikosti, ujedno pruža i ogroman potencijal genetskih funkcija koje tek čekaju svoje otkriće. Korištenjem izolacijskih i karakterizacijskih metoda izoliranih stanica, istraživači su mogli konkretno istražiti ulogu gena prisutnih u malo istraženom, neobrađenom, ali vrlo obilnom prostoru planktona - prvoj karici u dugom hranidbenom lancu. Ovi rezultati su predmet dva članka objavljena u časopisu Nature Communications 22. i 25. siječnja 2018. godine.
Plankton se sastoji od vrlo različitih organizama, od kojih najjednostavniji (bakterije, virusi) počinju biti genetski priznati zahvaljujući, između ostalog, prethodnom radu Tare Oceanas. S druge strane, složeniji organizmi, kao što su alge, paraziti ili mikroskopske životinje, znatno su manje poznati, iako predstavljaju veliku većinu oceanskih vrsta. Plankton, koji je osnova lanca oceanske hrane, predstavlja najveći ekosustav i osigurava ispravno funkcioniranje biogeokemijskih ciklusa koji su neophodni za opstanak organizama, uključujući i naš vlastiti. Izrađen od milijuna različitih vrsta, složenost planktona predstavlja značajan izazov za razumijevanje tih tokova materije i energije, na kojem ovisi cijeli zemaljski život.
Najveći katalog gena vezanih na ekosistem
Da bi se riješio ovaj nedostatak i definirali uvjeti izražavanja tih gena, istraživači iz Genoskopa u CEA-i, CNRS-u, EMBL-u i ENS-u, stvorili su najveći katalog gena ikada sastavljen za planetarni ekosustav. Sadržavajući oko 117 milijuna različitih sekvenci, ovaj je katalog nastao zahvaljujući izolaciji gena izraženih u više od 400 uzoraka prikupljenih tijekom ekspedicije. Ovaj masivni pristup sekvencioniranja DNA bez izolacije organizama naziva se metatranskripcijom. On je omogućio promatranje gena koji se izražavaju u specifičnim ekološkim uvjetima. Na primjer, omogućuje se dokazati da brojni organizmi koriste različite genetske odgovore, ovisno o koncentraciji željeza u okolišu. Istraživači su bili u stanju odrediti gene involvirane prema skupinama vrsta.
Milijuni gena čija je uloga još uvijek nepoznanica
Istraživanje također otkriva posebno visok udio gena čije biološke funkcije ostaju nepoznate i čine više od polovice dobivenog kataloga. Čini se da se ti geni - bez određene funkcije - prvenstveno izražavaju u malom broju ekoloških uvjeta. Mogli bi pružiti funkcionalno objašnjenje goleme raznolikosti organizama promatranih u oceanskom planktonu.
Koji su geni za koju funkciju života?
Iako se funkcija planktonskih gena može studirati globalno pomoću ovog kataloga, organizmi kojima pripadaju i dalje ostaju identificirani. U drugom članku, istraživači Tara Oceana karakteriziraju genome nekoliko glavnih organizama u okolišu, koje je, za sada, nemoguće kultivirati. Pojedine stanice su uzorkovane i sačuvane tijekom ekspedicije, a njihova je DNA sekvencionirana korištenjem genomske metode "jednostrukih stanica" koje su razvijene. Slijedom toga, bilo je moguće pripisati brojne gene koji su promatrani u katalogu na vrlo malene organizme (manje od 20 mikrometara) koji hrane alge i bakterije i stvaraju temeljnu posredničku fazu u prehrambenom lancu. Ova analiza je otkrila raznolikost neočekivanih funkcija, pokazatelja specijalizacije unutar ovog odjeljka planktona.
Kako je ocean evoluirao, kako radi?
Zahvaljujući ovom radu, mali organizmi koji su složeniji od bakterija koje tvore većinu oceanskog planktona, počinju biti otkrivene. To je otvorilo brojne mogućnosti razumijevanja oceanske ekologije uz pomoć senzorskih gena. Između ostalog, postaje moguće proučiti glavne biogeokemijske procese oceana na temelju ekspresije ovih markera. Konačno, razumijevanje evolucijskih i ekoloških mehanizama oceanskog ekosustava sada se čini na dohvatu istraživanja, koristeći sve resurse u vrstama, genima i eksprimiranim genima koje pruža Tara Oceans.
Od gena do glavne fizičke ravnoteže
Uspostavljen od strane 22 laboratorija u koji je uključena - uglavnom vezani uz CEA, CNRS, EMBL, ENS - i Tara Expeditions Foundation, Tara Oceans nastavlja pružati glavne elemente za opisivanje uloge oceana u globalnoj klimi. Da bi se oceanski geni povezali s globalnim fizičkim pojavama kao što je klima, istraživači i dalje trebaju razumjeti u kojim se uvjetima geni izražavaju ili ne, i kojim organizmima pripadaju. Horizonti otvoreni ovom ekspedicijom sve su širi.
Izvor: Tara Oceans
Povezani članci
Putovanja
NP Mljet otvoren svakodnevno od 1. travnja 2024.
Nacionalni park Mljet može se posjetiti od 9 do 17h, a ulaznice se mogu kupiti na prodajnim mjestima Pomena i Info Punkt na Velikom jezeru
