Rock Snot: Odakle Potječe I Kako Je Načinjen

{h1}

Istraživači sveučilišta u teksasu koriste napredne sekvence i tacc-ovo superračunalo ranger kako bi otkrili podrijetlo zajedničkih algi.

Ovaj članak iza scene pružen je WordsSideKick.com u partnerstvu s Nacionalnom zakladom za znanost.

Možda ste čuli staru šalu: Što je najgore što možete učiniti brodu?

Stavite u vodu.

Jednom kada čamac uđe u vodu, mikroorganizmi se počinju nakupljati na njegovim površinama, stvarajući značajnu količinu povlačenja i veliku zbrku. To možda nije važno za mali ribarski brod, ali za divovske kontejnerske brodove, povlačenje koje stvaraju mikroorganizmi - posebice jednocelični organizmi nazvani na silikaži dijatomeje - rezultira značajnim gubitkom goriva svake godine.

Dijatomi su jedna od najčešćih vrsta fitoplanktona i glavna skupina algi. Oni čine veliki postotak sve žive materije u oceanima, rijekama i jezerima. Jedna vrsta, Didimmosfenija geminata, odgovoran je za stvaranje gustih cvjetova u planinskim potocima i lokvama. Kolokvijalno je poznat kao didymo ili stjenica, Vrsta je prijetnja i bolnicama, gdje se mogu obložiti vlažne površine i promovirati bakterije izlučivanjem sluzi koja podržava sve vrste rasta.

Za istraživače u laboratoriju Edwarda Theriota na Sveučilištu u Teksasu u Austinu, dijatomi (i njihov sop) su bogati predmeti bioloških istraživanja.

"Na svijetu postoji stotine tisuća vrsta koje se mogu sjetiti", rekao je Matt Ashworth, istraživač u laboratoriju. "Oni su vrlo uspješna skupina, relativno mlada skupina, a nas zanima kako razumjeti kako su evoluirali i kolonizirali različite ekosustave."

Lagana mikrografija živih  <i>Cyclophora tenuis </i> stanica. Ti morski dijatomi tvore kolonije koje drže zajedno sluzi jastučići proizvedeni na krajevima svake stanice. I ove jastučići su obično usidreni na stijenama ili makroalgi.

Lagana mikrografija uživo Ciklofora tenuis Stanice. Ti morski dijatomi tvore kolonije koje drže zajedno sluzi jastučići proizvedeni na krajevima svake stanice. I ove jastučići su obično usidreni na stijenama ili makroalgi.

Zasluge: Matt Ashworth, Sveučilište u Teksasu u Austinu

Desetljećima su se dijatomi opirali studiji. Njihov je genom notorno teško analizirati. Morfološke studije, temeljene na obliku ljuske vrste ili drugim značajkama, često su bile u suprotnosti s rezultatima molekularnog ispitivanja. Međutim, metode slijeđenja sljedeće generacije u kombinaciji s računalnim tehnikama i moćnim superračunalima pomažu istraživačima da bolje razumiju biologiju, evoluciju i raširenost dijatometa.

Pomoću ovih novih alata istraživači pokušavaju odgovoriti na brojna osnovna pitanja o eatomskoj evoluciji: Kakvi su bili najraniji dijatomi? Kako se organizam prebacio s jednog mjesta na svako vodno tijelo na svijetu? I kako su neke vrste razvile sposobnost stvaranja ogromnih količina snopova?

Svjetlosna mikrografija žive  <i>Striatella unipunctata </i> stanice. Ovaj morski diatom koristi sluzavu stabljiku (donje desno na slici) za sidrenje u podloge poput stijena, pristaništa ili trupa brodica.

Lagana mikrografija uživo Striatella unipunctata stanica. Ovaj morski diatom koristi sluzavu stabljiku (donje desno na slici) da bi se mogao usidriti u podloge poput stijena, pristaništa ili trupa broda.

Zasluge: Matt Ashworth, Sveučilište u Teksasu u Austinu

Potraga za Ur-dijatomom

Istraživači su pokušali shvatiti kako je izgledao izvorni predak diatoma. Iako su Theriot i njegov tim još uvijek u ranim fazama svojih analiza, neki su njihovi rezultati dovoljno dosljedni da mogu početi slikati sliku kako se mogao pojaviti takozvani "ur-dijatom".

"Postoji ideja da je rani dijatom bio mali flagellat, ali ono što nalazimo u dnu dijatomskog stabla su duge i cijevaste stvari, nalik na cijev unutar valjaka papirnatih ručnika", rekao je Edward Theriot, profesor molekularne evolucije na Sveučilištu u Teksasu u Austinu i direktor njezina teksaškog prirodnog naučnog centra. "U dijatomskom svijetu to je radikalan pogled, ali upravo je ono što nam govori stablo."

Svjetlosna mikrografija kolonije diatoma  <i>Parlibellus sp </i>. Ti morski diatomi žive i dijele se u sluznice koje ih luče. Ove cijevi mogu biti visoko organizirane i dovoljno velike da se pogrešno smetaju smeđim morskim algama.

Svjetlosna mikrografija kolonije Parlibellus sp. dijatomeje. Ti morski diatomi žive i dijele se u sluznice koje ih luče. Ove cijevi mogu biti visoko organizirane i dovoljno velike da se pogrešno smetaju smeđim morskim algama.

Zasluge: Matt Ashworth, Sveučilište u Teksasu u Austinu

Da bi došli do ovog zaključka, istraživači su analizirali ribosomske i kloroplastne gene više od 200 dijatomeja i Bolidomonas (usko srodan rod). Željeli su testirati prevladavajuće razumijevanje mjesta gdje određeni dijatomi padaju na evolucijsko stablo i uključili vrste korištene kao modele u genomskim istraživanjima i dijatomejima čije je postavljanje u dijatonsku filogeniju bilo problematično ili kontroverzno.

Nakon generiranja ogromnih količina podataka koristeći genetske sekvence sljedeće generacije, koristili su se šumar superračunalo u Teksaškom naprednom računarskom centru za usklađivanje, organiziranje i analizu DNK podataka i pokretanje filogenetskih programa koji su ocrtali evoluciju dijatoma kao cjeline.

"Postoji niz programa koji uspoređuju DNK sekvence i procjenjuju kako su se ti DNK nizovi razvijali jedan od drugog, a neki od njih imaju vrlo složene algoritme", rekla je Ashworth. "Prije nego što smo imali pristup Rangeru, trebali bi proći tjedni i mjeseci. Ranger radi iste analize satima. Dakle, ovo je vrlo moćan alat za brze ideje o tome kako su različiti sojevi povezani jedni s drugima."

Vrijeme koje Ranger štedi istraživačima ne mora ih samo brže odgovoriti. Također im omogućuje testiranje mnogih alternativnih hipoteza.

"Ponekad najbolje stablo iz molekularnih podataka izgleda radikalno drugačije od onoga što nam daje morfologija", objasnio je Theriot. "S Rangerom možemo svoje vrijeme preusmjeriti od pronalaženja najboljeg stabla za skup podataka, do postavljanja pitanja koliko je to najbolje stablo od onoga što su znanstvenici mislili o eatomatici, recimo, prije 100 godina."

Koristeći statistički komparativni pristup, istraživači su došli do drugačijeg stabla dijatomske evolucije od tradicionalno zamišljenog i drugačijeg polazišta. Izvijestili su o nekim svojim ranim nalazima u XXII međunarodni dijatomski kolokvij u kolovozu 2012. i nastavljaju istraživati ​​rezultate sekvence u svjetlu prethodnih istraživanja.

Svjetlosna mikrografija kolonije diatoma  <i>Parlibellus sp </i>. Na ovoj slici možemo vidjeti dijatome u sluznicama koje izlučuju stanice kolonije. Iako su dijatomi mikroskopski, cijevi se mogu vidjeti golim okom.

Svjetlosna mikrografija kolonije Parlibellus sp. dijatomeje. Na ovoj slici možemo vidjeti dijatome u sluznicama koje izlučuju stanice kolonije. Iako su dijatomi mikroskopski, cijevi se mogu vidjeti golim okom.

Zasluge: Matt Ashworth, Sveučilište u Teksasu u Austinu

Svjetlosna mikrografija kolonije dietoma  <i>Berkeleya rutilans </i>. Ti morski diatomi žive i dijele se u sluznice koje ih luče. Ove cijevi mogu biti visoko organizirane i dovoljno velike da se pogrešno smetaju smeđim morskim algama.

Svjetlosna mikrografija kolonije Berkeleya rutilans dijatomeje. Ti morski diatomi žive i dijele se u sluznice koje ih luče. Ove cijevi mogu biti visoko organizirane i dovoljno velike da se pogrešno smetaju smeđim morskim algama.

Zasluge: Matt Ashworth, Sveučilište u Teksasu u Austinu

Pa kako didymo napraviti svu tu sluz?

Za neke fokusiranije studije u laboratoriji, poput evolucije sposobnosti stvaranja sluzi u kameni dno, istraživači su sekvencionirali transkriptome (sve molekule RNK izražene iz gena organizma) pola tuceta vrsta kako bi identificirali ključne gene za molekularna proizvodnja sluzi.

"Ljudi pokušavaju kemijski okarakterizirati tu sluz već 20 godina i nisu pronašli puno podataka", rekla je Ashworth. "Primjenjujući transkriptni pristup, mogu brzo generirati puno podataka i riješiti to pitanje ne krajnjim rezultatima - a to je šećer koji se izlučuje - već na samom početku, u točki molekularne mašinerije koja se sastavila i dozvolila za izlučivanje tog šećera u prvom redu. "

Četiri svojte koje su sekvencirale proizvode vidljivu sluz, a ostale tri svojte ne, ali su usko povezane s proizvođačima sluzi. Vjeruju da bi usko povezani dijatomi trebali dijeliti slične transkripte, osim gena koji se odnose na sluz.

Svjetlosna mikrografija kolonije dietoma  <i>Berkeleya rutilans </i>. Na ovoj slici možemo vidjeti dijatome u sluznicama koje izlučuju stanice kolonije. Iako su dijatomi mikroskopski, cijevi se mogu vidjeti golim okom.

Svjetlosna mikrografija kolonije Berkeleya rutilans dijatomeje. Na ovoj slici možemo vidjeti dijatome u sluznicama koje izlučuju stanice kolonije. Iako su dijatomi mikroskopski, cijevi se mogu vidjeti golim okom.

Zasluge: Matt Ashworth, Sveučilište u Teksasu u Austinu

Postoji stotine gena uključenih u skupljanje, pakiranje i izlučivanje ovih proizvoda, rekao je Ashworth. Ako može pronaći 10 gena koji su definitivno uključeni u ovaj proces, onda je 10 gena bliži razumijevanju kako se ta funkcija odvija.

"Samo generiranje DNK sekvencija nije osobito uzbudljivo, ali način na koji se sekvence spajaju ili postojanje određenih sekvenci uopće govori mnogo o biologiji tih organizama."

Theriot koristi TACC da ugosti web portal koji podržava istraživanje u laboratoriju, nazvan Protist Central. On i njegov tim koriste portal za upravljanje slikama i informacijama o svim dijatomskama na kojima rade. Oni ga također koriste za upravljanje informacijama iz suradnje s istraživačima u Guamu o diatomskoj flori koralnih grebena Tihog oceana. Želite li istražiti lijepi i mikroskopski svijet dijatomata? Pogledajte galeriju slika, Dijatomi obale Teksaškog zaljeva.

Napomena urednika: Istraživači predstavljeni u člancima iza scene podržali su časopis Nacionalna zaklada za znanostFederalna agencija zadužena za financiranje osnovnih istraživanja i obrazovanja na svim poljima znanosti i inženjerstva. Sva mišljenja, nalazi i zaključci ili preporuke izraženi u ovom materijalu su mišljenja autora i ne odražavaju nužno stavove Nacionalne zaklade za znanost. Vidi Benatrag u arhivu scena.


Video Dodatak: Gamers Dorkness Rising, Full Feature Film + Subtitles.




Istraživanje


Fotografije Odozgo: 8 Cool Dronova Za Nošenje Kamere
Fotografije Odozgo: 8 Cool Dronova Za Nošenje Kamere

Prenakupljeno Financiranje Stvara Živost U Teslinom Starom Laboratoriju
Prenakupljeno Financiranje Stvara Živost U Teslinom Starom Laboratoriju

Znanost Vijesti


11 Najvećih Znanstvenih Priča Iz 2011
11 Najvećih Znanstvenih Priča Iz 2011

Insekti Inspire Robot Dizajn
Insekti Inspire Robot Dizajn

Ljudi Se Zaljubljuju, Mozak I Dušu
Ljudi Se Zaljubljuju, Mozak I Dušu

Iceberg Veličine Delawarea Spremit Će Se Slomiti Antarktik
Iceberg Veličine Delawarea Spremit Će Se Slomiti Antarktik

13 Promjena Kuhinje Koje Vam Mogu Pomoći Izgubiti Težinu
13 Promjena Kuhinje Koje Vam Mogu Pomoći Izgubiti Težinu


HR.WordsSideKick.com
Sva Prava Pridržana!
Umnožavanje Bilo Koje Materijale Dozvoljen Samo Prostanovkoy Aktivni Link Na Stranicu HR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 HR.WordsSideKick.com