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Rivelazione del grande dado | Notizie sul miraggio

Gli studenti universitari della UConn si uniscono per scoprire i segreti genetici delle specie in via di estinzione

Le noci sono morbide e oleose, con un leggero sapore di nocciola che persiste sulla lingua. Ma pochi americani hanno assaggiato questo nativo in via di estinzione. Ora, gli studenti della UConn hanno pubblicato la prima mappa completa di DNA di albero insolito in G3 .

La noce è la prima del suo genere in un ambizioso tentativo di registrare il DNA di una specie in via di estinzione che era stata trascurata prima che scomparisse. La cenere di zucca, il corallo frastagliato delle profondità marine e il cacatua dal ventre rosso sono solo alcuni degli altri organismi i cui geni sono stati meticolosamente sequenziati da Il team di genomica per la biodiversità e la conservazione presso l’UConn Institute for Systems Genomics. Il programma fornisce agli studenti universitari un anno intero di formazione su come sequenziare, ricostruire e descrivere il codice genetico completo di una singola specie. Altri membri del team includono Oxford Nanopore Technologies e scienziati dell’Institute for Systems Genomics (ISG). Gli studenti che lavorano su specie specifiche collaborano anche con le persone sul campo per prendere decisioni sul restauro e sulla conservazione. Per le noci, questo include il servizio forestale dell’USDA.

Ciò che tutti gli organismi che sequenziano hanno in comune è che sono specie in via di estinzione senza una storia di importanti usi agricoli, medici o scientifici.

Ad esempio, la Juglans cinerea è un tipo di noce originaria del Nord America che ricorda una noce nera ma ha un frutto allungato e molto oleoso. A volte veniva raccolto per il suo olio e raccolto per il suo legno. Gli alberi di noce stanno ora scomparendo dopo che un fungo importato dall’Asia li ha uccisi, e i pochi che sopravvivono tendono a non essere noci pure ma ibridi di noci giapponesi, che si incrociano facilmente con le noci e hanno una certa resistenza ai funghi. La zucca di frassino è una delle 16 specie di frassino nordamericane uccise dai trivellatori di frassino smeraldo. Il parrocchetto dal ventre rosso è in grave pericolo a causa della perdita di habitat e del bracconaggio. Le barriere coralline delle profondità marine sono minacciate dall’acidificazione degli oceani, che mette a rischio la loro capacità di formare i loro scheletri di carbonato di calcio.

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Molti di questi organismi non sono stati ben studiati scientificamente. Fino a poco tempo fa, il sequenziamento del DNA di un organismo era molto dispendioso in termini di tempo e denaro. Spesso non esistono genomi di riferimento, o sequenze complete del loro codice genetico, per intere famiglie di organismi.

“I genomi dei coralli delle profondità marine sono incredibilmente scarsi”, afferma Rachel O’Neill, direttrice dell’ISG e biologa genomica, co-investigatrice del progetto. “Ci sono due specie pubblicate su 5.000 specie! Questa potrebbe essere la terza”.

I genomi dei coralli di acque profonde sono particolarmente interessanti perché le acque profonde, come l’acidificazione degli oceani, rendono difficile per i coralli catturare il carbonato di calcio dall’acqua, ma i coralli di acque profonde riescono comunque a farlo. Capire quali geni lo rendono possibile può anche aiutarci a capire come i coralli di acque poco profonde possono sopravvivere all’acidificazione.

Altri organismi potrebbero avere altri segreti. Le malattie fungine diffuse dal commercio orticolo stanno rapidamente uccidendo gli alberi nelle grandi foreste dell’Asia, dell’Europa e delle Americhe. Il sequenziamento dei genomi di specie affini che si sono evolute con diverse malattie – come il noce e il noce giapponese – potrebbe fornire preziose informazioni su quali geni forniscono quale tipo di resistenza. Potremmo essere in grado di salvare le specie sostituendo un singolo gene. Sebbene la noce giapponese non sia in pericolo di estinzione, quest’anno il team ne sta sequenziando il genoma proprio per questo motivo.

“Siamo interessati a sapere quanta parte della popolazione di noci si è già ibridata con la noce giapponese e cosa contribuisce alla resistenza genetica” alle infezioni fungine, afferma la biologa computazionale Jill Wegrzyn, ricercatrice principale del team.

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Oltre all’interesse pratico nel sequenziare questi genomi, è interessante anche semplicemente perché sono diversi da qualsiasi altra cosa si sia mai vista. La ploidia, o numero di copie di un cromosoma, potrebbe essere molto diversa da quanto si supponeva. La maggior parte degli animali sono diploidi: hanno due copie di ciascun cromosoma, una dalla madre e una dal padre. Alcune piante possono essere triploidi o tetraploidi, nel senso che hanno tre o quattro copie di ciascuna. Ma l’albero di zucca di frassino che il team sta sequenziando quest’anno va ancora oltre.

“È… forse… ottaploid!” dice Emily Strickland ’24 (CLAS). Ha iniziato a lavorare sulla zucca di cenere come progetto di ricerca indipendente, l’ha trovato più complesso di quanto ci si aspettasse e ora ci sta lavorando come parte di un team di genomica della biodiversità e della conservazione.

Il programma è iniziato lo scorso anno con una sovvenzione del College of Liberal Arts and Sciences del College of Liberal Arts and Sciences, Earth and Its Future Initiative, ed è stato successivamente sostenuto da ISG, con il sostegno finanziario di Oxford Nanopore Technologies e org.one, Di cui il Genome Innovation Center di ISG è partner internazionale. Org.one è un progetto Oxford Nanopore per sviluppare assemblaggi di genomi di alta qualità per una serie di specie animali e vegetali minacciate. La tecnologia di sequenziamento del DNA/RNA di Oxford Nanopore fornisce analisi in tempo reale in grado di sequenziare qualsiasi lunghezza, da breve a molto lunga, con la flessibilità necessaria per assemblare genomi di riferimento. Se il genoma fosse un libro, sarebbe costituito da frasi complete anziché da singole parole, il che renderebbe la compilazione molto più rapida.

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Gli 11 studenti universitari del progetto sono principalmente laureati in MCB e biologia. Per molti di loro questa è la prima esperienza di ricerca. Molti di loro lo hanno scelto per il suo impatto pratico.

“Mi è piaciuta molto l’idea di utilizzare tecniche computazionali per risolvere i problemi sul posto. Dal punto di vista della memorizzazione, possiamo fare molto”, afferma Emily Trebulk, 24 anni (Classe). Ha fatto parte del team che ha sequenziato il genoma della noce l’anno scorso e ha scritto l’articolo appena pubblicato, e quest’anno è tornata come mentore. Altri studenti sottolineano che fare una vera ricerca come parte di questo progetto è molto diverso da una tipica esperienza in classe in cui tutto è progettato per funzionare.

“Ti costringe a comunicare, collaborare e cercare risposte da solo, prima di chiedere aiuto”, afferma Harshita Akella ’24 (CLAS).

Oltre a fornire competenze di ricerca, il team supporta gli studenti nello sviluppo di proposte di ricerca indipendenti per i premi SURF (Undergraduate Summer Research Fund). Tutti e tre i membri universitari del team di Biodiversità e Conservazione Genomica che hanno presentato domanda l’anno scorso hanno vinto i premi SURF.

Il programma accetta 8 studenti all’anno e gli studenti universitari interessati dovrebbero informarsi a marzo.

Il genoma di riferimento del team di biodiversità e conservazione della genomica delle noci può essere trovato qui: https://gitlab.com/PlantGenomicsLab/butternut-genome-assembly È raffigurato, quindi scorri verso il basso e dai un’occhiata.

Orsina Fiorentini
Orsina Fiorentini
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