Ang mga bioengineer ay bumuo ng isang algorithm para sa paghahambing ng mga cell sa mga species – na may kamangha-manghang mga resulta

Ang mga mananaliksik ay nakabuo ng isang algorithm na tumutukoy sa parehong mga uri ng cell sa mga nabubuhay na bagay – kabilang ang mga isda, daga, bulate, at mga espongha – na pinaghiwalay sa daan-daang milyong mga taon, na makakatulong mapunan ang mga puwang sa ating pag-unawa sa kalikasan.

Ang mga cell ay ang mga bloke ng buhay, at mayroon sila sa lahat ng mga nabubuhay na bagay. Ngunit paano sa palagay mo ang iyong mga cell ay mukhang mga daga? Isda? Ang uod?

Ang paghahambing ng mga uri ng cell sa iba’t ibang mga species sa buong buhay ay maaaring makatulong sa mga biologist na maunawaan kung paano nagmula ang cell at kung paano ito umaangkop sa mga kinakailangang pagganap ng iba’t ibang mga species. Ito ay naging pagtaas ng interes sa mga evolutionary biologist sa mga nagdaang taon dahil pinapayagan ngayon ng mga bagong teknolohiya ang pagsunud-sunod at pagkilala sa lahat ng mga cell sa lahat ng nabubuhay na bagay. “Mayroong isang alon sa pamayanang pang-agham upang makilala ang lahat ng mga cell ng iba’t ibang mga species,” paliwanag ni Bo Wang, isang katulong na propesor ng biology sa Stanford University.

Bilang tugon sa pagkakataong ito, bumuo ang lab ni Wang ng isang algorithm para sa pagkonekta ng parehong mga uri ng cell sa mga yugto ng ebolusyon. Ang kanilang diskarte, na inilarawan sa isang papel na inilathala noong Mayo 4, 2021, sa eLife, na idinisenyo upang ihambing ang mga uri ng cell sa iba’t ibang mga uri.

Sa pamamagitan ng kanilang pagsasaliksik, gumamit ang koponan ng pitong species upang ihambing ang 21 magkakaibang mga pares ng mga variable at nakilala ang mga uri ng cell na naroroon sa lahat ng mga species at kanilang pagkakatulad at pagkakaiba.

Paghahambing ng mga uri ng cell

Ayon kay Alexander Tarashansky, isang mag-aaral na nagtapos sa bioengineering na nagtatrabaho sa laboratoryo ni Wang, ang ideya ng paglikha ng isang algorithm ay dumating nang pumasok si Wang sa board isang araw at tinanong siya kung maaari niyang pag-aralan ang data ng uri ng cell mula sa dalawang magkakaibang bulate na pinag-aralan nang sabay.

“Humanga ako sa kung magkano ang pagkakaiba na kanilang nagawa sa pagitan nila,” sabi ni Tarashansky, isang dating manunulat ng papel at Stanford Bio-X Interdisciplinary Fellow. “Naisip namin na dapat magkaroon sila ng parehong mga uri ng cell, ngunit kapag sinubukan naming pag-aralan ang mga ito gamit ang mga karaniwang diskarte, ang diskarte na ito ay hindi magkapareho.”

Nagtataka siya kung may problema sa proseso o kung ang mga uri ng cell ay magkakaiba-iba na maaari silang maging katugma sa mga nabubuhay na bagay. Sinimulang magtrabaho ang Tarashansky sa isang algorithm upang mas mahusay na maitugma ang mga uri ng cell sa lahat ng mga species ng mga hayop.

“Ipagpalagay na gusto kong ihambing ang isang espongha sa isang tao,” sabi ni Tarashansky. “Hindi malinaw kung ano ang genetis predisposition na nauugnay sa genetics ng tao dahil habang ang mga organismo ay umuusbong, ang mga gen ay nagkopya, nagbabago, at nagpaparami. Kaya ngayon mayroon kang isang solong gene sa isang espongha na maaaring nauugnay sa maraming mga gen sa mga tao. “

Sa halip na subukan na makahanap ng isa sa isang genetic na pagkakatulad tulad ng mga nakaraang pamamaraan ng pagtutugma ng data, ang pamamaraan ng pagmamapa ng mga mananaliksik ay katulad ng isang solong uri ng espongha sa lahat ng mga gen ng tao. Pagkatapos nito ay nagpapatuloy ang algorithm upang malaman kung alin ang tama para sa iyo.

Itinuro ni Tarashansky na ang mga pagtatangka na makakuha lamang ng dalawang mga genes ay naglilimita sa bilang ng mga siyentipiko na naghahangad na mapa ang mga uri ng cell sa nakaraan. “Sa palagay ko ang bagong bagay dito ay binibilang namin ang iba’t ibang mga katangian sa pagitan ng daan-daang milyong mga taon ng ebolusyon sa pamamagitan ng mahabang paghahambing.”

“Paano namin magagamit ang mutation genetic code upang makita ang parehong mga uri ng cell na patuloy na nagbabago?” Sinabi ni Wang, na pinuno ng may-akda ng papel. “Ang ebolusyon ay naiintindihan sa pamamagitan ng paggamit ng mga gen at biological agents, sa palagay ko nasa mas mahusay na panahon tayo ngayon upang baguhin ang kaliskis sa pamamagitan ng pagtingin sa kung paano nagbabago ang mga cell.”

Pagpupuno sa puno ng buhay

Gamit ang kanilang pamamaraan sa pagmamapa, natagpuan ng pangkat ang maraming mga pamilya ng pag-iingat at mga pamilya na uri ng cell sa lahat ng mga species ng mga hayop.

Sinabi ni Tarashansky na ang pinakahihintay sa pag-aaral ay kapag inihambing nila ang mga stem cell sa pagitan ng dalawang magkakaibang mga flatworm.

“Ang katotohanan na nakuha namin ang bawat tugma nang paisa-isa mula sa kanilang mga stem cell ay lubos na nakaganyak,” aniya. “Sa palagay ko binuksan talaga nito ang maraming mga kapanapanabik na mga bagong detalye tungkol sa kung ano ang hitsura ng mga molekular cell sa loob ng isang pamumulaklak na bulate na nahahawa sa daan-daang milyong mga tao sa buong mundo.”

Ipinapakita rin ng mga resulta ng mapa ng koponan na mayroong isang matibay na pangangalaga ng mga sangkap ng neuron at kalamnan cell na mula sa mga simpleng species ng hayop, tulad ng mga espongha, hanggang sa mga kumplikadong mammal tulad ng mga daga at tao.

“Iyon ay nagpapahiwatig na ang mga uri ng mga cell ay nagmula nang maaga sa ebolusyon ng mga hayop,” sabi ni Wang.

Ngayon na ang koponan ay nakabuo ng isang tool sa paghahambing ng cell, ang mga mananaliksik ay maaaring magpatuloy sa pagkolekta ng data sa biodiversity para sa pagtatasa. Tulad ng maraming at higit pang mga database mula sa maraming mga species ay nakolekta at inihambing, magagawang subaybayan ng mga biologist ang mga uri ng cell sa iba’t ibang mga paraan at ang kakayahang makita ang mga uri ng nobelang cell ay magpapabuti.

“Kung mayroon ka lamang mga espongha at pagkatapos ay may mga bulate at nawala ang lahat sa loob nito, mahirap malaman kung paano nagmula ang mga espongha o kung paano naiiba ang kanilang mga ninuno sa mga espongha at bulate,” sabi ni Tarashansky. “Nais naming punan ang maraming mga puwang sa puno ng buhay hangga’t maaari upang magawa natin ang ganitong uri ng pagtatasa sa kapaligiran at paglilipat ng kaalaman sa lahat ng mga species.”

Sanggunian: “Ang pagmamapa ng mapa sa pamamagitan ng cell sa Metazoa ay nagpapakita ng uri ng cell” nina Alexander J Tarashansky, Jacob M Musser, Margarita Khariton, Pengyang Li, Detlev Arendt, Stephen R Quake at Bo Wang, na may petsang 4 Mayo 2021, eLife.
BAHAGI: 10.7554 / eLife.66747

Ang iba pang mga may-akda ng kaakibat ng Stanford ay nagsasama ng mga nagtapos na mag-aaral na sina Margarita Khariton at Pengyang Li, at Stephen Quake, Lee Otterson Propesor ng Bioengineering at propesor ng inilapat na pisika at co-president na si Chan Zuckerberg Biohub. Ang iba pang mga may-akda ay sama-sama nagmula sa European Molecular Biology Laboratory at University of Heidelberg. Si Wang ay miyembro rin ng Stanford Bio-X at ang Wu Tsai Neurosciences Institute. Ang lindol ay miyembro din ng Bio-X, ang Stanford Cardiovascular Institute, ang Stanford Cancer Institute at ang Wu Tsai Neurosciences Institute.

Ang pag-aaral ay na-sponsor ng Stanford Bio-X, isang Beckman Young Investigator Award at ang National Institutes of Health. Si Wang at Quake ay magtatayo sa proyektong ito bilang bahagi ng programa ng Neuro-Omics Initiative na na-sponsor ng Wu Tsai Neurosciences Institute.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.