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不同植物種類存在相同基因序列

發佈時間:2012年04月12日 05:07 | 進入復興論壇 | 來源:科技日報 | 手機看視頻


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  本報華盛頓4月9日電(毛黎)在美國白宮科學和技術辦公室宣佈大數據研究和開發倡議後,龐大數據分析已成為美國國家優先發展項目。美國密蘇裏大學研究人員與加州大學和亞利桑那大學的研究人員9日表示,他們利用開創性的計算機算法尋找不同種類植物和動物的相同DNA序列,解決了重要的生物難題。

  過去沒有人能夠開展如此大規模數據的分析研究。密蘇裏大學計算機科學助理教授德利特裏 庫爾金表示,他們的計算機算法發現,相同的DNA序列存在於多種植物基因組內完全不同的位置。動物學助理教授加文 科南特説,他們的發現幫助解決了某些有關植物進化之謎。植物基因組的基礎研究為藥物和作物的研發提供了原料,並提高了相關技術。

  此前的研究發現,不同種類動物DNA的中存在著相同的遺傳密碼長符。但是,在庫爾金他們的研究完成前,計算機程序從未有能力尋找植物DNA中相同的序列,這是因為在相同的點(區域)上沒有找到相同的片段。

  在新的研究中,庫爾金他們對犬、雞、人、家鼠、獼猴和田鼠這6種動物的基因組進行了比較;同時還比較了擬南芥、大豆、大米、楊木、高粱和葡萄這6種植物的基因組。為完成所有的基因序列對比,科學家利用48台計算機處理器,以每小時100萬條檢索的速度工作了4周,檢索總量約為320億條。通過植物基因組對比,雖然科學家找到了不同植物之間相同的序列,但他們同時也指出,植物序列進化存在著不同。

  科南特表示,人們也許期望看到的是趨同進化,但是分析研究結果卻並非如此。植物和動物均為複雜的多細胞生物,必須應對多種天氣以及許多相同的環境條件,如飛翔于空中和遊弋水中,但是面對環境挑戰,它們解決問題的基因組密碼卻不相同。

  研究人員的工作為未來認知植物和動物形成不同遺傳機制的原因以及這些機制如何發揮作用奠定了基礎,也為獲得更多改善人類生活的發現創造了條件。除有望促進遺傳科學的潛能用以治療疾病外,分析遺傳密碼的計算機程序本身還能幫助開發新藥物。庫爾金認為,相同的計算機算法可以用來尋找一種生物完整蛋白組中相同的序列模式,為現有的藥物或了解這些藥物的副作用尋找新的目標。

  總編輯圈點

  DNA中四種核苷酸奇妙的排列組合,構成了包含生命遺傳特徵的密碼。實際上,不同物種之間基因的區別並不是那麼大──如果説大猩猩基因與人類相似度高達98%還可以想象,那您能想象人類和一種名為斑馬魚的小魚間的基因相似度也有87%嗎?所以説,在不同物種中找到相同DNA序列並不是天方夜譚,前提就是具備強大的數據分析能力。要知道,當初的人類基因組計劃花了10年時間、30億美元才完成對一個人的基因組測序,如果以這樣的速度和耗費,那完成本文的研究幾乎就是不可能的任務。

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