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        科學家建造了哈勃太空望遠鏡來研究多個基因組序列
        
			
        
				2019-12-03 10:35:14
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        一個可以同時比較140萬個遺傳序列的新工具，可以對物種之間的相互關(guān)系進行分類，其尺度遠比以前大得多。巴塞羅那基因組調(diào)控中心的研究人員今天在《自然生物技術(shù)》中對這項技術(shù)進行了描述，該技術(shù)可以重構(gòu)生命在數(shù)億年中的進化方式，并且對了解地球上每種生物物種的生命準則具有重要意義。
        

        科學家建造了哈勃太空望遠鏡來研究多個基因組序列
        

        保護地球的生物多樣性是我們時代最緊迫的全球挑戰(zhàn)之一。為了保護地球上所有生命的形態(tài)，人類必須了解動物，真菌，細菌和其他生物的進化方式以及它們?nèi)绾闻c數(shù)百萬其他物種相互作用。對地球上的生命基因組進行測序可以解鎖先前未知的秘密，從而為生命的演變提供新的見識，同時帶來新的食品，藥物和材料，從而為挽救瀕臨滅絕物種的戰(zhàn)略指明方向。
        

        科學家研究這些關(guān)系的最常見方式是使用多重序列比對(MSA)，該工具可用于通過尋找生物序列之間的相似性和差異，看似無關(guān)的序列之間的匹配來描述生物體的進化關(guān)系。預(yù)測基因或蛋白質(zhì)特定點的變化如何影響其功能。該技術(shù)支撐著如此多的生物學研究，以至于描述該技術(shù)的原始研究是歷史上引用次數(shù)最多的論文之一。
        

        巴塞羅那基因組調(diào)控中心研究員，研究的主要作者塞德里克·諾雷達姆說：“我們目前使用多重序列比對來了解物種進化的家譜。” “您的MSA越大，樹木越大，我們越深入挖掘過去，發(fā)現(xiàn)物種如何出現(xiàn)并彼此分離。
        

        “我們所做的工作使我們能夠比以前做的事更深入十倍，幫助我們了解過去的億萬年。我們的技術(shù)本質(zhì)上是一臺時光機，它告訴我們古老的約束如何影響了我們基因以某種方式導致了我們今天所知道的生命，就像哈勃太空望遠鏡如何觀察數(shù)百萬年前發(fā)生的事情以幫助我們了解當今生活的宇宙一樣。”
        

        研究人員可以使用MSA來了解某些植物物種如何進化成對氣候變化具有更強的抵抗力，或者一種物種中的特定基因突變?nèi)绾问顾鼈內(nèi)菀诇缃^。通過研究生物的進化史，科學家可以想出并測試新的想法，以防止整個生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。
        

        技術(shù)的進步使測序比以往任何時候都便宜，從而導致越來越大的數(shù)據(jù)集具有超過一百萬個序列供科學家分析。一些雄心勃勃的工作，例如地球生物基因組計劃，可能耗資數(shù)千萬美元。研究人員無法充分利用這些龐大的數(shù)據(jù)集，因為當前的MSA無法準確分析超過100,000個序列。
        

        為了評估MSA的規(guī)模擴大潛力，該論文的作者使用了Nextflow，這是在基因組監(jiān)管中心內(nèi)部開發(fā)的云計算軟件。“我們花了數(shù)十萬小時的計算來測試算法的有效性，” CRG的研究人員埃文·弗洛登(Evan Floden)說，他也是該工具的開發(fā)負責人。“我的希望是，將高通量儀器讀數(shù)與高通量計算相結(jié)合，科學將迎來一個大大改善生物學理解的時代，最終為消費者，患者和整個地球帶來更好的結(jié)果。”
        

        塞德里克總結(jié)說：“生物學中存在著大量的' 暗物質(zhì) '，我們尚未在基因組的未開發(fā)部分中識別出尚未開發(fā)出的新藥潛力和我們無法理解的其他益處的密碼，” “即使看似無關(guān)緊要的生物也可能在促進人類健康以及我們星球的健康中發(fā)揮關(guān)鍵作用，例如在古細菌中發(fā)現(xiàn)CRISPR。我們建立的是在生命基因組的大海撈針中尋找針頭的新方法。”
        
			

			
          
        
			
        
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