Genetske črtne kode

Leta 1865 je Gregor Mendel s svojimi poskusi na grahu odkril osnovne zakonitosti dedovanja. Leta 1953 je bila odkrita zgradba molekule DNK. Leta 1966 so dešifrirali “kodo življenja” – genetsko kodo, ki sestoji iz štirih črk A, C, G in T. Leta 1975 so razvili prvo metodo sekvenciranja DNK – branja njenega zaporedja črk. Leta 1983 so odkrili metodo PCR, ki se danes vsakodnevno uporablja v molekularnih laboratorijih za pomnoževanje genov. Leta 1995 so v celoti prebrali prvi bakterijski genom vrste Haemophilus influenza, povzročiteljice številnih bolezni.

Leta 2003 so prebrali celoten človeški genom – skupek čisto vseh genov in ostalih genetskih elementov, ki nas delajo to, kar smo. Projekt “človeški genom” je trajal več kot 13 let in je stal približno milijardo evrov. Leta 2007 bi za sekvenciranje genoma odšteli približno milijon evrov, danes pa lahko to storimo že za manj kot 600€. Začetek leta 2022 je bil postavljen nov rekord hitrostnega sekvenciranja – celotni človeški genom so prebrali v petih urah in dveh minutah.

“DNK je sestavljena iz dolge verige gradnikov oz. nukleotidov. Čeprav je iz nje sestavljeno vse življenje na našem planetu, tvorijo abecedo dednega zapisa le štiri črke, in sicer A, T, G in C. Te črke predstavljajo štiri različne dušikove baze: adenin, timin, gvanin in citozin.« ¹ © Soleil Nordic / Shutterstock.com

Vsak organizem je edinstven – čeprav je njegova edinstvenost včasih očem nevidna. Cianobakterije se lahko včasih ure in ure trudimo določiti na podlagi tega, kako izgledajo, pa ne bomo uspešni. Preprosto preveč vrst obstaja in preveč so si podobne med seboj. Zahvaljujoč zgoraj opisanemu napredku znanosti lahko danes namesto tega preberemo njihov genetski podpis, ki nam razkrije tisti skriti del njihove identitete.

V okoljskem vzorcu pomnožimo izbrano regijo DNK, preberemo njeno zaporedje v postopku sekvenciranja, nato pa s pomočjo molekularnih knjižnic ta zaporedja povežemo z vrstami cianobakterij. Zaradi uporabe kratkih zaporedij DNK, ki so značilni in edinstveni za posamezne vrste, ta postopek imenujemo tudi barkodiranje – ta zaporedja namreč opravljajo podobno funkcijo kot barkode oziroma črtne kode. Več o tej metodi lahko preberete v našem nedavnem članku. Rezultat je vrstna sestava naše združbe, podobna kot bi jo dobili z mikroskopiranjem – le da do nje pridemo hitreje in z manj truda.

Poenostavljen prikaz določanja vrst cianobakterij na podlagi genetskih črtnih kod. Ker so različne vrste med seboj sorodne, se večina zaporedja ujema, vsaka vrsta pa ima določene posebnosti, na podlagi katerih jo lahko prepoznamo.

Seveda pa tudi ta metoda ni brez pomanjkljivosti. Veliko je še neznanega o genetski raznovrstnosti cianobakterij, zato genetskih zaporedij velikokrat ne znamo prevesti v nam razumljiv jezik – naši slovarji so pomanjkljivi. Prav tako nam ta metoda ne pove veliko o številu cianobakterij, ki je za ocenjevanje stanja okolja velikokrat pomembno.

Povezane objave: serija objav o raziskovalnih metodah

Viri:

1. Zupančič, M. (2021). Nove metode spremljanja stanja voda. Življenje in tehnika 72:10, str. 34-42.

Tekst: Maša Zupančič