Deblocarea informațiilor genetice ale unei ferigi ne-ar putea oferi soluții potențiale la multiple probleme cu care se confruntă planetă astăzi.
In genomului secvențiere, ADN-ul secvențierea se face pentru a determina ordinea nucleotidelor din fiecare moleculă specifică de ADN. Această ordine exactă este valoroasă pentru a putea înțelege tipul de informații genetice purtate în ADN. Deoarece genele codifică proteine care sunt responsabile pentru majoritatea funcțiilor corpului, aceste informații pot ajuta la înțelegerea efectului funcției lor în organism. Secvențierea finalizată genomului a unui organism, adică tot ADN-ul său este o sarcină complexă și provocatoare și trebuie făcută pas cu pas prin ruperea ADN-ului în bucăți mai mici, secvențierea lor și apoi punerea totul împreună. De exemplu, omul complet genomului a fost secvențial în 2003 a durat 13 ani și un cost total de 3 miliarde USD. Cu progresul tehnologiei genomilor poate fi secvențiat relativ mai rapid și la un cost mai mic folosind metode precum secvențierea Sanger și secvențierea de generație următoare. Odată ce un genom este secvențial și decodificat, se deschid posibilități nelimitate pentru identificarea domeniilor potențiale de cercetare biologică și pentru a face progrese către dezvoltarea aplicațiilor țintite.
O echipă de 40 de cercetători de la Universitatea Cornell și din întreaga lume a ordonat întregul genomului a unei ape ferigă numită Azolla filiculoides1,2. Această ferigă este văzută în mod obișnuit ca crește în temperaturi mai calde și în regiuni tropicale ale lumii. Proiectul de dezvăluire a secretelor genomice ale ferigii a fost în curs de desfășurare de ceva vreme și a fost susținut de fonduri de 22,160 USD de la 123 de susținători printr-un site de crowdfunding numit Experiment.com. În cele din urmă, cercetătorii au primit finanțare pentru a efectua secvențierea de la Beijing Genomics Institute, în colaborare cu Universitatea din Utrecht. Această mică specie de feriga plutitoare care se potrivește peste unghia are o dimensiune a genomului de 75 gigabaze (sau miliarde de perechi de baze). Se știe că ferigile au mari genomilor, o medie de 12 gigabaze în dimensiune, cu toate acestea, niciunul dintre genomul mai mare de ferigă nu a fost decodat până acum. Un astfel de proiect elaborat a avut ca scop furnizarea de indicii despre care ar putea fi potențialul acestei ferigi.
Multe aspecte interesante ale ferigii Azolla au fost descoperite în acest sens genomului studiu de secvențiere publicat în Plantele naturii și au oferit direcție pentru cercetările viitoare asupra zonelor potențiale în care această feriga poate fi benefică. Feriga Azolla a fost larg răspândită și a crescut cu aproape 50 de milioane de ani în urmă pe aceasta planetă în jurul Oceanului Arctic. În acea perioadă, Pământul era, de asemenea, mai cald în comparație cu condițiile actuale și se credea că această feriga joacă un rol semnificativ în menținerea planetă mai rece prin captarea a aproximativ 10 trilioane de tone de dioxid de carbon din atmosferă pe parcursul a 1 milion de ani. Aici vedem un rol potențial pentru această feriga în combaterea și protejarea noastră planetă din încălzirea globală rezultată de schimbările climatice.
Se crede, de asemenea, că feriga joacă un rol important în fixarea azotului, un proces care combină azotul liber (N2) din atmosferă - un gaz inert disponibil din abundență în aer - cu alte elemente chimice pentru a crea compuși pe bază de azot mai reactivi, de exemplu amoniacul, nitrați etc. care pot fi apoi utilizați în diverse aplicații, cum ar fi îngrășământul în scopuri agricole. Genomului datele ne vorbesc despre o relație simbiotică (beneficiu reciproc) a acestei ferigi cu o cianobacterie numită Nostoc azollae. Frunza de ferigă găzduiește aceste cianobacterii în găuri mici și aceste bacterii fixează azotul producând astfel oxigen pe care le-ar putea folosi feriga și plantele în creștere din jur. La rândul său, ciano bacterii adună energie prin fotosinteza plantei atunci când feriga îi furnizează combustibil. Prin urmare, această ferigă ar putea fi folosită ca îngrășământ verde natural și, eventual, ar putea elimina utilizarea îngrășămintelor cu azot care propagă practici agricole mai durabile. Autorii spun că având atât genomilor a cianobacteriilor și acum a ferigii, cercetarea se poate concentra pe dezvoltarea și adoptarea unor astfel de practici durabile. În mod interesant, ferigă Azolla a fost deja adăugată în orezul ca îngrășământ verde de către fermierii asiatici de mai bine de 1000 de ani.
Cercetătorii au identificat, de asemenea, o genă importantă modificată în mod natural (insecticid) în ferigă, care se vede că are capacitatea de a oferi rezistență la insecte. Această genă, atunci când este transferată la plantele de bumbac, oferă protecție masivă împotriva insectelor. Se crede că această genă „insecticidă” este transferată sau „dăruită” de la bacterii la ferigă și este văzută a fi o componentă foarte specifică a descendenței ferigii, adică a fost transmisă cu succes din generație în generație. Descoperirea potențialei protecție împotriva insectelor este obligată să aibă un impact puternic asupra practicilor agricole.
Acest studiu arată că „știința pură” a dezvăluirii primelor informații genomice de la ferigi este un pas major în direcția descoperirii și înțelegerii genelor esențiale ale plantelor. De asemenea, ajută la o mai bună înțelegere a istoriei evolutive a ferigilor, adică modul în care trăsăturile lor au evoluat de-a lungul generațiilor. Înțelegerea plantelor este foarte importantă pentru a explora și înțelege modul în care flora și fauna există împreună pe cale amiabilă planetă și unei astfel de cercetări ar trebui să li se acorde importanță mai degrabă decât să o eticheteze drept ceva care nu este suficient de semnificativ. După secvențierea Azolla filiculoides și Salvinia cucullata, mai mult de 10 specii de ferigi sunt deja în pregătire pentru cercetări ulterioare.
***
{Puteți citi lucrarea originală de cercetare făcând clic pe linkul DOI de mai jos în lista surselor citate}
Sursa (s)
1. Fay-Wei L et al. 2018. Feriga genomilor elucidarea evoluției plantelor terestre și a simbiozelor cianobacteriene. Plantele naturii. 4(7). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. Fernbase https://www.fernbase.org/. [Accesat 18 iulie 2018].
***
