Ang pag-unlock sa genetic na impormasyon ng isang pako ay maaaring magbigay sa amin ng mga potensyal na solusyon sa maraming isyung kinakaharap ng aming planeta araw na ito.
In genome pagkakasunud-sunod, DNA Ang pagkakasunud-sunod ay ginagawa upang matukoy ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa bawat tiyak na molekula ng DNA. Ang eksaktong pagkakasunud-sunod na ito ay may halaga upang maunawaan ang uri ng genetic na impormasyong dala sa DNA. Dahil ang mga gene ay nag-encode para sa protina na responsable para sa karamihan ng mga function ng katawan, ang impormasyong ito ay makakatulong upang maunawaan ang epekto ng kanilang function sa katawan. Kumpleto ang pagkakasunud-sunod genome ng isang organismo ibig sabihin, ang lahat ng DNA nito ay isang masalimuot at mapaghamong gawain at kailangang gawin nang paunti-unti sa pamamagitan ng paghahati-hati sa DNA sa mas maliliit na piraso, pagkakasunud-sunod ng mga ito at pagkatapos ay pagsasama-samahin ang lahat. Halimbawa, ang kumpletong tao genome ay sequenced noong 2003 tumagal ng 13 taon at ang kabuuang halaga ay USD 3 bilyon. Sa pag-unlad ng teknolohiya mga genome ay maaaring i-sequence nang medyo mas mabilis at sa mas mababang halaga gamit ang mga pamamaraan tulad ng Sanger sequencing at Next-generation sequencing. Kapag ang isang genome ay na-sequence at na-decode, ang walang limitasyong mga posibilidad ay magbubukas para sa pagtukoy ng mga potensyal na lugar ng biological na pananaliksik at paggawa ng progreso patungo sa naka-target na pagbuo ng application.
Isang pangkat ng 40 mananaliksik mula sa Cornell University at sa buong mundo ang nagsunud-sunod nang buo genome ng isang tubig pako tinatawag na Azolla filiculoides1,2. Ang pako na ito ay karaniwang nakikitang lumalaki sa mas maiinit na temperatura at tropikal na mga rehiyon ng mundo. Ang proyekto ng paglutas ng mga genomic na sikreto ng pako ay matagal nang nasa pipeline at sinusuportahan ng mga pondong USD 22,160 mula sa 123 na tagapagtaguyod sa pamamagitan ng isang crowdfunding site na tinatawag na Experiment.com. Ang mga mananaliksik sa kalaunan ay nakatanggap ng pagpopondo upang isagawa ang pagkakasunud-sunod mula sa Beijing Genomics Institute sa pakikipagtulungan sa Utrecht University. Ang maliit na lumulutang na species ng pako na ito na umaakma sa isang kuko ay may sukat ng genome na .75 gigabases (o bilyong pares ng base). Ang mga pako ay kilala na may malalaking mga genome, average ng 12 gigabases ang laki, gayunpaman wala sa mas malalaking fern genome ang na-decode sa ngayon. Ang nasabing isang detalyadong proyekto ay naglalayong magbigay ng mga pahiwatig sa kung ano ang maaaring maging potensyal ng pako na ito.
Maraming mga kagiliw-giliw na aspeto ng fern Azolla ang natuklasan dito genome sequencing study na inilathala sa Nature Halaman at nagbigay ng direksyon para sa hinaharap na pananaliksik sa mga potensyal na lugar kung saan maaaring maging kapaki-pakinabang ang pako na ito. Ang pako Azolla ay laganap at lumalaki halos 50 milyong taon na ang nakalilipas dito planeta sa paligid ng Arctic Ocean. Sa panahong iyon ay mas mainit din ang Earth kumpara sa kasalukuyang mga kondisyon at ang pako na ito ay naisip na may mahalagang papel sa pagpapanatili ng planeta mas malamig sa pamamagitan ng pagkuha ng humigit-kumulang 10 trilyong tonelada ng carbon dioxide mula sa atmospera sa loob ng 1 milyong taon. Dito makikita natin ang potensyal na papel ng pako na ito sa paglaban at pagprotekta sa ating planeta mula sa global warming na bunga ng climate change.
Ang pako ay naisip din na gumaganap ng isang mahalagang papel sa pag-aayos ng nitrogen, isang proseso na pinagsasama ang libreng nitrogen (N2) sa atmospera - isang inert gas na sagana sa hangin - kasama ang iba pang mga elemento ng kemikal upang lumikha ng mas reaktibo na nitrogen-based na mga compound hal. ammonia, nitrates atbp na maaaring magamit sa iba't ibang mga aplikasyon tulad ng pataba para sa mga layunin ng agrikultura. Genome Sinasabi sa amin ng data ang tungkol sa isang symbiotic na relasyon (mutual benefit) ng fern na ito na may cyanobacteria na pinangalanang Nostoc azollae. Ang dahon ng pako ay nagho-host ng mga cyanobacteria sa maliliit na butas at ang mga bakteryang ito ay nag-aayos ng nitrogen sa gayon ay gumagawa oksiheno na maaaring gamitin ng pako at mga nakapaligid na lumalagong halaman. Sa turn, cyano bakterya nakakakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng photosynthesis ng halaman kapag ang pako ay nagbibigay ng gasolina. Samakatuwid, ang pako na ito ay posibleng magamit bilang isang natural na berdeng pataba at posibleng alisin ang paggamit ng mga nitrogen fertilizers na nagpapalaganap ng mas napapanatiling mga kasanayan sa agrikultura. Sinasabi ng mga may-akda na ang pagkakaroon ng parehong mga genome ng cyanobacteria at ngayon ay ang pako, ang pananaliksik ay maaaring ituon sa pagbuo at pagpapatibay ng mga naturang sustainable practises. Kapansin-pansin, ang fern Azolla ay naidagdag na sa mga palayan bilang berdeng pataba ng mga magsasaka sa Asia sa loob ng higit sa 1000 taon.
Natukoy din ng mga mananaliksik ang isang mahalagang natural na binago (insecticide) na gene sa pako na nakikitang may kakayahang magbigay ng panlaban sa insekto. Ang gene na ito kapag inilipat sa mga halamang cotton ay nagbibigay ng napakalaking proteksyon mula sa mga insekto. Ang 'insecticidal' gene na ito ay inaakalang inilipat o 'gifted' mula sa bacteria papunta sa pako at nakikitang isang napaka-espesipikong bahagi ng angkan ng pako ibig sabihin, matagumpay itong naipasa mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon. Ang pagtuklas ng potensyal na proteksyon mula sa mga insekto ay tiyak na magkakaroon ng malakas na epekto sa mga kasanayan sa agrikultura.
Ang pag-aaral na ito ay nagpapakita na ang 'purong agham' ng paglalahad ng kauna-unahang genomic na impormasyon mula sa mga pako ay isang pangunahing hakbang sa direksyon ng pagtuklas at pag-unawa sa mga mahahalagang gene ng halaman. Nakakatulong din ito sa isang mas mahusay na pag-unawa sa kasaysayan ng ebolusyon ng mga pako ie kung paano umunlad ang kanilang mga tampok sa mga henerasyon. Ang pag-unawa sa mga halaman ay napakahalaga upang tuklasin at maunawaan kung paano umiiral nang sama-sama ang mga flora at fauna sa ating planeta at ang naturang pananaliksik ay dapat bigyan ng kahalagahan sa halip na i-label ito bilang isang bagay na hindi sapat na makabuluhan. Pagkatapos ng pagkakasunud-sunod ng Azolla filiculoides at Salvinia cucullata, higit sa 10 species ng pako ay nasa pipeline na para sa karagdagang pananaliksik.
***
{Maaari mong basahin ang orihinal na papel ng pananaliksik sa pamamagitan ng pag-click sa link ng DOI na ibinigay sa ibaba sa listahan ng (mga) binanggit na pinagmulan}
Pinagmulan (s)
1. Fay-Wei L et al. 2018. Pako mga genome ipaliwanag ang ebolusyon ng halaman sa lupa at mga cyanobacterial symbioses. Nature Halaman. 4(7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Fernbase https://www.fernbase.org/. [Na-access noong Hulyo 18 2018].
***
