Vaške žive ceo svoj život sa skupom gena koji bi kod ljudi ukazivali na kasni stadijum degenerativnog poremećaja kao što je Parkinsonova ili Alchajmerova bolest.
Kako vaške tolerišu ovu strukturu genoma koja bi kod ljudi i mnogih drugih životinja rezultirala velikim neurodegenerativnim problemima? „Daleko smo od povezivanja tih tačaka“, rekao je Stiven Kameron, profesor entomologije na Univerzitetu Purdue.
Parkinsonova i Alchajmerova bolest su mitohondrijalne bolesti povezane sa starenjem, tako nazvane zbog neispravnih mitohondrija koje proizvode ćelijsku energiju.
„Ako životinje razviju neurološki poremećaj prerano u životu, neće imati potomstvo“, rekao je Kameron. „Čini se da je vaške imaju od trenutka kada se izlegu.
U poslednjoj deceniji zabeležena je poplava podataka o mitohondrijalnoj genomici o vaškama i drugim insektima. Ovi podaci potkrepljuju studije u vezi sa pravilnom identifikacijom i klasifikacijom vrsta insekata i razvojem insekticida koji deluju na mitohondrije. Uši, u međuvremenu, nude model za proučavanje uticaja evolucije na neurodegenerativne bolesti.
Broj sekvenciranih mitohondrijalnih genoma insekata porastao je za 876% od 2014. godine, dok je ukupan broj vrsta diverziteta povećan za 790%. Kameronov članak „Genomika mitohondrija insekata: decenija napretka“ pojavio se u Annual Reviev of Entomologi. Sličan članak je objavio 2014 .
Mitohondrije pomažu organizmima da obrađuju kiseonik i hranu, koji su podložni prirodnoj selekciji. „A ipak, imamo zapanjujuće malo primera studija koje to zapravo uzimaju u obzir“, rekao je Kameron.
Tehnologije sekvenciranja koje se danas koriste tek su postale dostupne 2014. Od tada su se tehnologije poboljšale dok su troškovi opali. Kameron je sekvencirao svoj prvi genom 2002. Zadatak je trajao šest meseci svakodnevnog rada u laboratoriji i koštao je 4.000 dolara.
„Za taj novac sada bih mogao da uradim stotine“, rekao je on. „Sekvencioniranje na genetskoj skali ovih dana je jednostavno smešno efikasno.“
Danas Kameronovi diplomirani studenti rade više genomske analize za nedelju dana nego što je on uradio za dve godine radeći kao postdoktorski istraživač. Kameron je generalno uporedio geometrijsku stopu povećanja sa Murovim zakonom, idejom da se broj tranzistora na kompjuterskom čipu udvostručuje otprilike svake dve godine.
Njegov novi pregledni članak identifikovao je fragmentaciju genoma i dupliranje kontrolnog regiona kao trenutno važne istraživačke teme. Entomolozi vide genomsku fragmentaciju, razbijanje DNK na manje delove, kao model sistema za proučavanje neuroloških bolesnih stanja.
„Retko je. Sve što je retko tera vas da se zapitate zašto“, primetio je Kameron. „Uobičajeno, kada su stvari jednosmerne, to je zato što ga evolucija ima u kutiji. Ona je ograničena. Pa, zašto se ovo ograničenje protiv fragmentiranih genoma oslobađa u slučaju vaški?“
Otkrijte najnovije u nauci, tehnologiji i prostoru sa preko 100.000 pretplatnika koji se oslanjaju na Phis.org za dnevne uvide.
Prijavite se za naš besplatni bilten i dobijajte novosti o otkrićima,
inovacije i istraživanja koja su važna – dnevno ili nedeljno.
Neki dokazi sugerišu da bi u ekstremnim slučajevima fragmentacija mogla imati koristi od malih, urođenih populacija dozvoljavajući organizmu da očisti štetne oblike svog mitohondrijalnog genoma. Ovo se može odnositi na vaške, koje se sastoje od malih rodnih populacija.
Kameron sprovodi istraživanje kako o fragmentaciji vaški tako i o umnožavanju genetskih kontrolnih regiona kod vrste krilatih insekata zvanih trips. Mali i teško prepoznatljivi, tripsi ponekad procvetaju u velike infestacije koje muče staklenike i ratarske useve.
Molekularna dijagnostika može pomoći u identifikaciji štetočina, ali promene u njegovom mitohondrijskom genomu otežavaju ovo kod tripsa nego kod drugih vrsta insekata.
„Pokušavamo da razvijemo neke bolje metode koje nam omogućavaju da pouzdanije koristimo razgraničenje vrsta zasnovano na DNK, koje se zatim mogu koristiti za karantinske usluge kako bismo sprečili štetočine iz Amerike ili drugih područja“, rekao je on.
Studije mitohondrijalnog genoma takođe mogu doprineti metodama kontrole štetočina koje deluju modifikovanjem metabolizma insekata. „Većina pesticida su neurotoksini, tako da ne stupaju u interakciju odmah sa mitohondrijama.“
Identifikacija insekata ima i naučne i ekonomske implikacije. Skoro sve identifikacije insekata koje koriste molekularne podatke vrše se metodom mitohondrijalne DNK.
Tokom 1990-ih i ranih 2000-ih, južnoameričke voćne mušice koje su uspele da izbegnu rano otkrivanje i identifikaciju uskočile su u komercijalne plodove. To bi se moglo ponoviti sa novim poljoprivrednim površinama koje se priključe globalnom proizvodnom sistemu.
Poljoprivredna biosigurnost može predvidljivo imati koristi od boljeg genomskog razumevanja štetočina insekata, primetio je Kameron. Ovakav rad sada je paralelan sa istraživanjima o koronavirusu koja su usledila nakon izbijanja teškog akutnog respiratornog sindroma (SARS) pre 20 godina. Kada je 2020. izbila pandemija COVID-19, biomedicinski istraživači su mogli brzo da odgovore.
Takođe je istakao novo istraživanje o efektima ekstremnih okruženja, kao što su velike nadmorske visine i pustinjski uslovi, na genome insekata. Rezultati bi se zatim mogli primeniti na različite metode dizajnirane za kontrolu njihove populacije.
„Dobro je znati ka čemu bi im njihova biologija omogućila da evoluiraju, da bi razumeli izlaze koje im evolucija pruža“, rekao je on. „I, sa klimatskim promenama, ti aspekti doprinose našem razumevanju kako korisni insekti mogu da reaguju na promenu okruženja.“
