Картографирование геномики сложных систем муравьёв

Исследователи из Университета Эмори используют технологии секвенирования ДНК последнего поколения, чтобы первыми изучить геномику сельскохозяйственных сообществ муравьёв.

«Этот проект — одна из первых попыток использовать геномику для понимания сложной взаимодействующей системы, а не отдельного организма», — говорит Николь Джерардо, ведущий исследователь проекта. Понимание того, как эти муравьи за 50 миллионов лет эволюционировали для переработки огромного количества органического материала, может помочь найти более эффективные способы утилизации отходов, производства биотоплива или улучшения методов ведения сельского хозяйства.

Джерардо изучает экологию и эволюцию муравьёв-грибоводов. Эти насекомые срезают и переносят листья, чтобы выращивать грибы — свои пищевые культуры. Некоторые виды могут перерабатывать до 15% листьев в густом тропическом лесу. Вместе с муравьями и грибами эволюционировал целый ряд микробов, включая патогены, атакующие «посевы», и полезные микроорганизмы.

Новые горизонты исследований

В рамках высококонкурентной программы грантов на секвенирование ДНК и анализ транскриптома от Roche Applied Sciences Джерардо организовала проект по секвенированию не только геномов муравьёв (впервые), но и геномов ключевых бактерий и грибов, связанных с их «садами». Для секвенирования были выбраны два высокоразвитых вида муравьёв и один более примитивный, древний вид.

Roche проведёт секвенирование с помощью своей высокопроизводительной технологии, что даст 10 гигабаз данных — объём, эквивалентный трём человеческим геномам. Ранее для секвенирования даже одного организма потребовались бы миллионы долларов и огромные человеческие ресурсы.

«Мы вступаем на совершенно новую территорию, — говорит соисследователь проекта Джеймс Тейлор. — Технологии секвенирования ДНК становятся быстрее и дешевле, но этот переход только происходит. Объём данных, который предоставляет этот грант, вероятно, будет легко доступен через пять лет, но сейчас мы одни из первых, кто исследует коэволюцию с геномной точки зрения».

Три направления данных и образовательная цель

Новые данные будут включать три области:

1. Геномика — все пары оснований ДНК в организме.
2. Транскриптомика — какие гены активируются в данной ситуации.
3. Метагеномика — какие организмы присутствуют в системе.

Среди многих загадок, которые Джерардо надеется проанализировать с помощью этих данных, — генетические основы разнообразия муравьёв в колонии (например, различия между солдатом и рабочим).

Ключевая часть проекта — внедрение геномики в учебные аудитории, предоставление школьникам и студентам опыта анализа геномных данных. «Мы надеемся создать вокруг этого проекта открытое исследовательское сообщество, — говорит Тейлор, эксперт в биоинформатике. — Мы предоставим необходимую инфраструктуру, чтобы позволить людям делать новые открытия».

Источник: Университет Эмори