بازسازی ژنوم‌های باکتریایی

 این پازل پیچیده از تکه‌های دی ان ای باکتری روی دندان‌های انسان‌های باستانی و نئاندرتال‌ها جمع ‌آوری شده است. این تیم پژوهشی با استفاده از ابزارهایی بسیار شبیه به ابزارهای موجود در مطب دندانپزشکی مدرن، پلاک دندان کلسیفیه یا تارتار را از روی دندان‌های 12 نمونه نئاندرتال و 34 نمونه انسانی که قدمت آنها به 100 هزار سال پیش می ‌رسد، تراشیدند. در داخل آن مواد، بقایای فسیل شده باکتری های باستانی به همراه مواد ژنتیکی حفظ شده وجود دارد، اما متأسفانه هنوز کامل نشده است. کریستینا وارینر (Christina Warinner) پژوهشگر ارشد این مطالعه اظهار کرد یک ژنوم باکتریایی معمولی سه میلیون جفت است، اما زمان دی ان ای باستانی را که ما بازیابی می کنیم، به طول متوسط تنها حدود 30 تا 50 جفت تکه تکه می شود. به عبارت دیگر، هر ژنوم باکتری باستانی مانند یک پازل 60 هزار تکه ای و هر تکه دندان حاوی میلیون ها ژنوم است. برای حل این معمای غیرممکن، محققان تکنیکی به نام de novo assembly را تغییر دادند که با جستجوی قطعاتی که همپوشانی دارند و استفاده از آن برای ساخت بخش‌های بزرگ‌تر از ژنوم کار می‌ کند. تیم تحقیقاتی این روش را برای کار بر روی قطعات دی ان ای فوق کوتاه بهینه کرده و توانستند چند صد ژنوم از باکتری های عمدتا دهان را بازسازی کنند.

علاوه بر مظنونان معمول، ما همچنین توانستیم برخی از ژنوم هایی را که قبلاً ناشناخته بودند، بازسازی کنیم. بنابراین، این منجر به کشف گونه های دهانی جدید شده است. از میان این ژنوم‌ها، دو مورد به‌ ویژه به دلیل کیفیتشان و به دلیل اینکه شامل خوشه‌ های ژنی بودند که آنزیم‌هایی را که مواد شیمیایی تولید می‌ کنند رمزگذاری می ‌کنند، متمایز بودند. این مولکول ها به طور بالقوه می توانند برای ساخت داروهای جدید، سوخت، مواد و سایر محصولات مفید مورد استفاده قرار گیرند. در ادامه تیم پژوهشی یک نسخه مصنوعی از یکی از این خوشه های ژنی را ایجاد کرده و آن را در یک گونه باکتری مدرن قرار داد. باکتری ها شروع به تولید ترکیبات شیمیایی جدید کردند که تیم پالئوفوران A و B نام‌گذاری کرد که به آنها در هضم مواد مغذی کمک می‌ کرد. وارینر در این باره اظهار کرد این تاییدی است بر درست بودن مونتاژهای ما، زیرا اگر اشتباهاتی وجود داشت، اصلاً آزمایش درست کار نمی کرد. محققان در حال حاضر در حال کار بر روی مقیاس گذاری این روش برای مدیریت داده های بیشتر و سرعت بخشیدن به فرآیندهای شناسایی خوشه های ژنی تولید کننده مواد شیمیایی هستند. در نهایت، این یافته ممکن است به دانشمندان کمک کند تا مولکول های مهم جدید را از گذشته های دور بیرون بکشند.