Анализ ДНК становится все более эффективным и рентабельным после того, как геном человека был впервые полностью секвенирован в 2001 году. Тем не менее, секвенирование полного генома по-прежнему стоит около 1000 долларов США. Следовательно, секвенирование генетического кода сотен людей будет очень дорогостоящим и трудоемким. В частности, в исследованиях, не связанных с людьми, исследователи очень быстро достигают предела финансовой осуществимости.
Секвенирование групп вместо отдельных лицРешением этой проблемы является секвенирование пула (Pool-Seq). Шлоттерер и его команда секвенировали целые группы плодовых мух (Drosophila melanogaster) одновременно, вместо того, чтобы проводить множество отдельных реакций секвенирования.
Хотя полученная генетическая информация не может быть отнесена к одному человеку, полный набор данных по-прежнему предоставляет важную генетическую информацию обо всей популяции.В двух публикациях Шлоттерер и его коллеги обсуждают широкий круг вопросов, на которые может ответить Pool-Seq.В поисках строительных блоков эволюции
Чтобы понять, как организмы реагируют на изменения в местной среде, можно анализировать геномы целых популяций с помощью Pool-Seq до и после изменения условий. Для этого исследователи используют метод развития и повторной последовательности (ER). Шлоттерер получил грант ERC Advanced за этот подход в 2012 году. ER — это метод секвенирования ДНК группы людей.
После воздействия на потомков этой группы в течение нескольких поколений определенного стресса, такого как высокая температура, экстремальный холод или ультрафиолетовое излучение, затем эволюционировавшая группа снова секвенируется. Сравнение двух наборов данных раскрывает гены, которые изменились в ответ на селективный стресс.
Такой подход позволяет, например, отфильтровать гены, которые участвуют в более темной пигментации в ответ на УФ-излучение.«Используя этот принцип, мы можем проводить эволюционные эксперименты на высокой скорости.
Мы используем этот метод для решения широкого круга вопросов, начиная от идентификации генов, влияющих на старение, или генов, защищающих от болезней, и, наконец, для понимания генетических изменений, которые уменьшить воздействие изменения климата », — объясняет Шлоттерер.Раскрытие генетики старения и устойчивости к болезнямПодход «эволюционируй и изменяй последовательность» также позволяет отфильтровать гены, регулирующие старение. Этот процесс включает в себя отбор мух из популяции, многократно на протяжении поколений, которые достигают особенно преклонного возраста.
Несколько поколений спустя исследователи затем сравнивают геномы мух "Метузела" с геномами нормально стареющих мух, чтобы извлечь гены, участвующие в процессе старения. Этот метод также помогает найти гены, обеспечивающие устойчивость к определенным заболеваниям.Биоинформатик и соавтор Роберт Кофлер объясняет: «Мы имеем дело с процессами генетических изменений и ищем вариации в геномах.
Вариации могут помочь нам понять, как работает эволюция».