https://bitly.su/wwoi8q
Знакомство с врагом.
Борьба с любой эпидемией начинается с понимания самой болезни. "Ты должен знать, кто твой враг", - говорит Браун. Враг, которого она пытается понять - это опухшая стреляющая болезнь.
Его название происходит от одного из симптомов. Молодые ветви инфицированного дерева вырабатывают густые выпуклости. "Мы думаем, что это могут быть небольшие вирусные фабрики", - говорит она. Внутри выпуклости вирусы могут быстро размножаться. Листья инфицированных деревьев растут меньше обычного и часто становятся желтыми или коричневыми.
Охотники за ДНК
Различные вирусы могут вызывать обострение стрельбищных заболеваний. Браун хотел опознать их. Ученые делают это, читая геном вируса . Это полная закономерность нуклеотидов, которая подсказывает живому организму, как расти. Почти все живые существа имеют геномы, сделанные из ДНК. Вместо этого некоторые вирусы используют похожие молекулы, называемые РНК.
Каждый вирусный вид имеет свой уникальный геном. Прежде чем Браун и ее коллеги начали работать над проблемой отека стрельбы, они обнаружили семь вирусов, которые являются причиной этого заболевания. Ее команда нашла десятки новых. Сегодня их общее число составляет 84. Ее команда также обнаружила, что в некоторых случаях более чем один из этих вирусов заразил одно и то же дерево.
Что такое гены?
Идентификация микробов по их ДНК - долгий и трудоемкий процесс. Во-первых, Браун собирает инфицированный лист. Она отделяет вирусный генетический материал от всех других молекул в образце.
Затем она использует методы, сходные с теми, которые использует полиция для идентификации преступников. Она делает много копий вирусной ДНК (или РНК), чтобы ее было легче изучать. Затем компьютерные программы считывают эти копии, сопоставляя их с образцами, чтобы получить полное представление о генах.
Пока все это происходит в лаборатории. И это может занять несколько недель или дольше. Коричневый хочет, чтобы вы могли положить листья в карманное устройство, чтобы узнать, было ли дерево больным, еще до появления каких-либо симптомов.
Направляясь в поле боя, буквально.
Такого ручного устройства для считывания еще не существует. Но другой исследователь, работающий над другой болезнью, создал портативную лабораторию ДНК, которая помещается в чемодан. Секвенирование означает поиск закономерностей генов и другого генетического материала в образце.
Диана Сандерс работает в Центре Джона Иннеса в Норвиче, Англия. Этот патологоанатом растений специализируется на группе болезней, поражающих пшеницу. Они известны как ржавчина. Обычно их называют листовой ржавчиной, . Все растения-хозяева размножаются в красновато-коричневых или желтых пятнах или полосах. Они получают свои имена от того, что эти повреждения выглядят немного как ржавчина на металле.
Теперь ученые знают, что одноклеточные грибы вызывают ржавчину растений. Фермеры могут распылять химические вещества, называемые фунгицидами, на поле, чтобы убить микробов. Но это дорого. Иногда урожай все равно умирает, отмечает Рут Ваньера в Восточной Африке. Она патологоанатом растений в Кенийской организации сельскохозяйственных исследований и исследований в области животноводства.
Она считает, что лучший подход - это посадка растений, которые естественным образом выдерживают грибковую инфекцию.
Некоторые гены закаляют растения, чтобы они могли бороться с различными типами грибов. Но ни один сорт пшеницы не выдерживает все типы болезней. Чтобы выбрать, какой сорт посадить, фермеры должны знать, какие микробы, вызывающие ржавчину, живут в их регионе.
До недавнего времени единственным способом выяснить личность грибка была отправка образца по почте в лабораторию. Получение результата займет "много месяцев", говорит Сондерс. На самом деле, анализ займет больше времени, чем требуется для созревания пшеницы. Фермеры должны были бы посадить следующую культуру, прежде чем выяснить, какие болезни поразили предыдущую.
Диана Сандерс и техник из Эфиопского института сельскохозяйственных исследований опробовали инструмент MARPLE в задней части автомобиля. Здесь они очищают образец, чтобы удалить все, кроме ДНК.
Поэтому команда Сондерса собрала инструмент, который они называют диагностическим набором Mobile And Realtime PLant DisEase, сокращенно MARPLE. Это как миниатюрная лаборатория. Чтобы использовать этот комплект, кто-то сперва маскирует растительный материал и проводит его через ряд этапов, очень похожих на те, которые Браун делает в своей лаборатории. Всего через несколько дней ноутбук выдает генетическую информацию. Это не весь геном. Но достаточно информации, чтобы идентифицировать грибок.
Комплект не требует постоянного электричества или доступа в Интернет. Таким образом, исследователи могут доставить его на пшеничные поля в любую точку мира. Именно это Сандерс и сделал во время тестирования технологии в Холете, Эфиопия, в прошлом году.
Ее команда сотрудничала с Эфиопским институтом сельскохозяйственных исследований для проверки ржавчины с полей настоящих фермеров. В конце 10-дневной поездки группа поделилась списком найденных грибов. "Это было самое раннее предупреждение о том, какие штаммы у них есть в стране, - говорит Сондерс. Группа представила свои исследования для публикации.
Пока что инструмент может идентифицировать только деформации полосовой ржавчины. Но Сандерс надеется, что однажды добавит способность распознавать ржавчину стебля.
https://bitly.su/b62A
Разведение растений для боя
Осознав возникший кризис, научное сообщество занялось поиском генов пшеницы, способных противостоять новой болезни. Асеведо изучал одно устойчивое растение, называемое черногорской яровой пшеницей. Она начала с генетической карты растения. Карта не охватывала весь геном растения, а лишь его общий контур. У нее также была генетическая карта другого сорта пшеницы, который легко умер от этого заболевания.
Она выращивала оба вида пшеницы вместе. Некоторые из потомков унаследовали сопротивление Ug99. Другие нет. Асеведо повторял этот процесс снова и снова на протяжении нескольких поколений. В то же время она сравнила всю генетическую информацию о растениях, надеясь выяснить, какой генетический материал делает растение устойчивым.
Это была медленная работа. Каждый раз, когда ей приходилось ждать, когда вырастет новое поколение пшеницы, прежде чем она сможет оценить их устойчивость. Однако через четыре года ее команда показала, что несколько генов работают вместе, чтобы защитить черногорскую яровую пшеницу от Ug99.
"Сейчас мы находимся в процессе определения, все ли эти гены полностью необходимы или один или два гена обеспечивают большую часть сопротивления", - говорит Асеведо. Когда ее результаты будут окончательными, она поделится ими с заводчиками. Оттуда может потребоваться до 10 лет, чтобы произвести сорт, готовый для фермерских полей.
Десять лет - это долгий срок, чтобы дождаться лучших пшеничных растений. В то же время изменение климата вызывает еще более экстремальные погодные условия во всем мире. Когда погода теплая, влажная или сухая, растения сталкиваются с трудностями при выращивании. Это усложняет им борьбу с инфекцией.
Кроме того, будут и впредь появляться новые болезни или новые штаммы известных заболеваний. Растение, сопротивляющееся Ug99, может не выдержать немного другого штамма пшеничной ржавчины. "Болезнь переносится ветром и продолжает мутировать", - отмечает Ваниера. "Ученые должны бодрствовать все время." Чем быстрее ученые смогут определить устойчивые гены и выработать более сильные растения пшеницы, тем лучше.
Самый быстрый способ создать более сильное растение - это непосредственно "редактирование" генов растения в лаборатории. Это называется генетическая модификация, или GM. После того, как ученые определили все гены, которые они хотят в растении, они могут обрезать и вставить их вместе. Им не нужно ждать, пока вырастут многие поколения тысяч детских растений. "Мы знаем, что справимся", - говорит Асеведо. "У нас есть доказательства, что это работает."
Но мысль о смене генов живого существа заставляет многих нервничать. Любая техника, включающая добавление, удаление или изменение генов в лаборатории, является одной из форм генетической модификации. Прошедшую через этот процесс пищу можно назвать генетически модифицированным организмом (ГМО).
В Соединенных Штатах и Европе многие пищевые продукты имеют ярлык "без ГМО". Это означает, что ни один из ингредиентов пищи не содержит генов, которые были модифицированы в лаборатории. Научные исследования показали, что ГМ-продукты являются безопасными в употреблении, и завершили массовый обзор 2016 года, проведенный Национальной академией наук.
Тем не менее, многие люди отказываются покупать продукты, содержащие такие ингредиенты. Таким образом, Асеведо и многие другие стремятся селекционировать сельскохозяйственные культуры традиционными, более медленными методами.
