เรียนรู้เกี่ยวกับประวัติศาสตร์

และตอนนี้มาถึงภาคสำคัญของคำสัญญานั้น ในสิ่งที่ Howard Hughes Medical Institute Investigator และ HHMI Professor Beth Shapiro เรียกว่าขุมสมบัติของการวิจัย นักวิจัยมากกว่า 150 คนจากสถาบัน 50 แห่งกำลังเผยแพร่เอกสาร 11 ฉบับในฉบับ Science ฉบับวันที่ 28 เมษายน2023 การวิจัยนำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่จากโครงการ Zoonomia ซึ่งเป็นความพยายามร่วมกันอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนที่นำโดย Elinor Karlsson ผู้อำนวยการกลุ่ม Vertebrate Genomics ที่ Broad Institute of MIT และ Harvard ซึ่งเปรียบเทียบและวิเคราะห์จีโนมที่สมบูรณ์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม 240 สายพันธุ์ตั้งแต่ตัวมดไปจนถึง ซีบัส การค้นพบจากข้อมูลทางพันธุกรรมจำนวนมหาศาลนี้รวมถึงการระบุยีนที่สนับสนุนความสามารถในการจำศีลหรือการที่สมองขยายใหญ่ขึ้น ตลอดจนการระบุส่วนเล็กๆ ของยีนที่ทำให้มนุษย์มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว Shapiro ศาสตราจารย์ด้านนิเวศวิทยาและชีววิทยาวิวัฒนาการแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ กล่าวว่า "เอกสารทั้ง 11 ฉบับนี้เป็นเพียงตัวอย่างประเภทวิทยาศาสตร์ที่สามารถทำได้ด้วยข้อมูลพันธุกรรมใหม่ "พวกเขาแสดงให้เห็นว่าสมาคมขนาดใหญ่และชุดข้อมูลพื้นฐานเหล่านี้มีความสำคัญเพียงใด" เอกสาร 2 ฉบับซึ่งร่วมเขียนโดยชาปิโรและทีมซานตาครูซของเธอ ทำลายสถิติใหม่ด้วยการแสดงให้เห็นว่าข้อมูลที่มีค่ามากน้อยเพียงใดสามารถพบได้ในจีโนมของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียว เช่น ออร์กาที่ใกล้สูญพันธุ์ หรือแม้แต่ในดีเอ็นเอของแต่ละบุคคล บุคคลนั้นคือสุนัขลากเลื่อนชื่อ Balto ซึ่งได้รับการทำให้เป็นอมตะในภาพยนตร์และรูปปั้นเพื่อช่วยนำยาต้านพิษจากคอตีบที่ช่วยชีวิตไปยัง Nome, Alaska ในการเดินทางครั้งยิ่งใหญ่ข้ามถิ่นทุรกันดารของ Alaskan ในฤดูหนาวปี 1925 ด้วยเพียงเศษเสี้ยวของสุนัข การรักษาผิวหนังและ "เทคนิคใหม่ๆ ที่น่าทึ่งเหล่านี้ที่เราไม่เคยมีมาก่อน เราสามารถทำสิ่งทางวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมนี้ได้" HHMI postdoc Katie Moon ผู้เขียนนำของบทความ Balto และสมาชิกในทีมของ Shapiro กล่าว การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ หนึ่งในเอกสารใหม่ของ Shapiro จัดการกับคำถามเร่งด่วนและเดิมพันสูงในการอนุรักษ์ ขณะนี้มนุษย์กำลังก่อให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่และการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพอย่างร้ายแรงทั่วโลก แต่สายพันธุ์ใดที่มีความเสี่ยงมากที่สุด? ตามเนื้อผ้า นักอนุรักษ์จัดการกับคำถามนี้โดยพยายามนับจำนวนบุคคลในประชากรอย่างถี่ถ้วนและประมาณจำนวนที่อยู่อาศัยที่เหลืออยู่ ความพยายามดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าสัตว์บางชนิด เช่น เสือพูม่าในแคลิฟอร์เนีย ซึ่งทีมของ Shapiro ได้ทำงานด้วย กำลังตกอยู่ในอันตรายร้ายแรง แต่จะเป็นอย่างไรหากสัตว์ที่เป็นปัญหาเป็นหนึ่งในหลายพันสายพันธุ์ที่ไม่มีข้อมูลประชากรหรือที่อยู่อาศัยที่ดี สำหรับสิ่งเหล่านั้น ทีมของ Shapiro สงสัยว่า เป็นไปได้ไหมที่จะประเมินภัยคุกคามของการสูญพันธุ์ง่ายๆ โดยการดูผ่านจีโนมของสิ่งมีชีวิตเพื่อหายีนที่ "ไม่ดี" หรือหลักฐานทางพันธุกรรมของการผสมข้ามสายเลือด ซึ่งเป็นสัญญาณบอกเหตุของปัญหา เพื่อตอบคำถาม ผู้เขียนร่วมซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ของ HHMI Megan Supple และ Aryn Wilder จาก San Diego Zoo Wildlife Alliance ได้ใช้ "รายชื่อแดงของสายพันธุ์ที่ถูกคุกคาม" ของสหภาพนานาชาติเพื่อการอนุรักษ์ธรรมชาติเพื่อจัดอันดับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม 240 ชนิดในโครงการ Zoonomia ตาม ความต่อเนื่องจาก "ความกังวลน้อยที่สุด" ถึง "อันตรายอย่างยิ่ง" จากนั้นพวกเขาก็มองหาสัญญาณที่น่าเป็นห่วงในจีโนมของสัตว์แต่ละตัว ผลปรากฏว่ามีการเปิดเผยจีโนมอย่างน่าทึ่ง "ข้อมูลที่เข้ารหัสภายในแม้แต่จีโนมเดียวสามารถให้การประเมินความเสี่ยงในกรณีที่ไม่มีข้อมูลสำมะโนประชากรหรือนิเวศวิทยาที่เพียงพอ" เอกสารรายงาน ไม่มีข้อมูลที่ดีเกี่ยวกับจำนวนหรือที่อยู่อาศัยของหนูตุ่นตาบอดบนเทือกเขากาลิลีตอนบน ซึ่งเป็นสัตว์ฟันแทะขนาดเล็กที่ขุดอุโมงค์ เป็นต้น แต่จีโนมของมันแสดงให้เห็นว่าสปีชีส์นี้ทำงานได้ดี ขอบคุณ ในทางตรงกันข้าม ทั้งข้อมูลจีโนมและนิเวศวิทยาของออร์กายืนยันว่าวาฬเพชฌฆาตกำลังตกอยู่ในอันตรายร้ายแรง พลังการทำนายของจีโนมสามารถถูกควบคุมในความพยายามที่จะระบุและอนุรักษ์สัตว์ใกล้สูญพันธุ์ Shapiro แนะนำ "เรารู้ว่าเราจะไม่มีเงินอนุรักษ์เพียงพอสำหรับใช้จ่าย แต่ด้วยการใช้จีโนมเพียงตัวเดียว เราก็สามารถคัดแยกสายพันธุ์ได้" เธออธิบาย - สามารถระบุสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นที่มีความเสี่ยงมากที่สุดได้อย่างรวดเร็วและราคาไม่แพง แชมป์นักแข่งสุนัขลากเลื่อน นักวิจัยกล่าวว่าเงินเดิมพันต่ำกว่ากระดาษแผ่นที่สองจากความพยายามของสุนัขลากเลื่อนของทีม Shapiro แต่มันสนุกกว่ามาก "ฉันหวังว่าผู้คนจะสนุกกับการอ่านเกี่ยวกับบัลโตพอๆ กับที่ฉันสนุกกับการทำงานในโครงการ" มูนกล่าว ต้นกำเนิดของโครงการย้อนกลับไปไม่กี่ปี Heather Huson แชมป์เปี้ยนนักแข่งสุนัขลากเลื่อนที่ผันตัวมาเป็นนักพันธุศาสตร์สัตว์แห่งมหาวิทยาลัย Cornell กำลังบรรยายในที่ประชุมของสัตวแพทย์สุนัขลากเลื่อน เมื่อสัตวแพทย์คนหนึ่งในกลุ่มผู้ชมสงสัยว่าจะสามารถสกัดและวิเคราะห์ DNA จากหนังที่เก็บรักษาไว้ได้หรือไม่ เขายังมีหัวข้อการศึกษาที่เป็นไปได้อยู่ในใจ นั่นคือบัลโต ซึ่งร่างกายของแท๊กซี่ถูกจัดแสดงในกล่องแก้วที่พิพิธภัณฑ์ ประวัติศาสตร์ ธรรมชาติแห่งคลีฟแลนด์ Huson ติดใจในความคิดนี้ “ฉันโตมากับเรื่องราวเกี่ยวกับบัลโต” เธอเล่า แต่เธอไม่มีประสบการณ์ในการทำงานกับ DNA เก่า "และฉันจะไม่ทำให้มันพัง" เธอกล่าว ดังนั้นเธอจึงติดต่อกับชุมชนวิจัย DNA โบราณ เส้นทางอย่างรวดเร็วนำไปสู่ ​​Beth Shapiro ผู้บุกเบิกในการเปิดเผยความลับทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้ว เช่น มาสโตดอนและมนุษย์โบราณในสาขาที่เรียกว่า Paleogenomics "ฉันยื่นมือไปหาเบธ และเธอพูดว่า 'เราทำได้'" ฮูสันกล่าว นักวิจัยได้ตัวอย่างผิวหนังของบัลโตจากพิพิธภัณฑ์คลีฟแลนด์ และสกัดดีเอ็นเอของสุนัขออกจากตัวอย่าง Moonthen ทำการยกระดับพันธุกรรมอย่างหนักในห้องแล็บ DNA โบราณที่มีเทคโนโลยีสูงของ UC Santa Cruz โดยอ่านรหัสของตัวอย่าง DNA ของ Balto ครั้งมากพอที่จะครอบคลุมจีโนมทั้งหมดของเขา 40 ครั้ง โดยปกติแล้ว นักวิทยาศาสตร์จะเรียนรู้เกี่ยวกับพันธุศาสตร์ของสปีชีส์ส่วนหนึ่งโดยการดูที่ความผันแปรทางพันธุกรรมของบุคคลต่างๆ อย่างไรก็ตาม Balto เป็นเพียงบุคคลธรรมดาคนหนึ่ง ดังนั้น "ความท้าทายคือจะทำโครงการวิจัยจากสุนัขเพียงตัวเดียวได้อย่างไร" Huson กล่าว แต่ทีมมีเอซขึ้นแขนเสื้อ นอกจากจะสามารถเปรียบเทียบจีโนมของสุนัขลากเลื่อนกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม 240 ตัวในโครงการ Zoonomia แล้ว พวกเขายังสามารถแตะที่เก็บพันธุกรรมที่สร้างขึ้นโดย Karlsson แห่ง Broad Institute ซึ่งมีจีโนมที่สมบูรณ์ของสุนัข 682 ตัวจากหลากหลายสายพันธุ์ "มันเป็นชุดข้อมูลที่เหลือเชื่อ" Moon กล่าว เนื่องจากข้อมูลที่มีอยู่ "เรารู้มากเกี่ยวกับสุนัข - ส่วนใดของจีโนมที่ทำให้พวกเขามีลักษณะเหมือนที่พวกเขาทำหรือปฏิบัติตามวิธีที่พวกเขาทำ" Moon อธิบาย หรือตามที่ชาปิโรกล่าวเสริม ช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้น Kathleen Morrill ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับปริญญาเอกในห้องทดลองของ Karlsson ที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ Chan Medical School ใช้เพียงข้อมูลในยีนของ Balto ก็สามารถทำนายทั้งความสูงที่แม่นยำของสุนัขและข้อเท็จจริงที่ว่าขนสีดำของเขามีผิวสีแทนตรงขอบ - ซึ่งไม่ปรากฏในรูปภาพส่วนใหญ่ด้วยซ้ำ Morrill ศิลปินที่มีพรสวรรค์สามารถวาดภาพการเรนเดอร์ตามพันธุกรรมได้แม่นยำกว่ารูปภาพหลายๆ ภาพ “ภาพวาดของเธอเป็นสิ่งที่ Balto ควรจะออกมา” Moon กล่าว "นี่เป็นครั้งแรกที่มีคนทำเช่นนี้กับบุคคลที่จากไปเกือบ 100 ปี -- และมันเป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นมากสำหรับฉัน" นอกจากนี้ยังตรวจสอบแนวคิดที่ว่านักวิทยาศาสตร์สามารถใช้จีโนมิกส์ในการมองเห็นได้อย่างถูกต้องว่าสปีชีส์ที่สูญพันธุ์ไปนานชนิดใดซึ่งไม่มีรูปภาพปรากฏอยู่จริง ๆ ยังมีนักเก็ตทางวิทยาศาสตร์อีกมากมายใน DNA ของบัลโตด้วย Balto เกิดในคอกสุนัขของ Leonard Seppala ผู้เพาะพันธุ์สุนัขลากเลื่อนชื่อดังในปี 1919 Balto สืบเชื้อสายมาจากสุนัขนำเข้าจากไซบีเรีย Huson กล่าวว่า "แต่สิ่งที่เจ๋งที่สุดอย่างหนึ่งก็คือ Balto มีความใกล้ชิดกับสุนัขลากเลื่อนอลาสก้ายุคใหม่ เช่นเดียวกับไซบีเรียนฮัสกี้" จีโนมของเขาแสดงให้เห็นส่วนผสมของบรรพบุรุษ โดยมียีนที่เป็นอันตรายน้อยกว่าเมื่อเทียบกับสายพันธุ์แท้สมัยใหม่ เช่น ไซบีเรียน ฮัสกี้ และอลาสกัน มาลามิวต์ ดีเอ็นเอของเขายังอุดมไปด้วยยีนที่เรียกว่าการพัฒนาเนื้อเยื่อ ซึ่งมีส่วนในการทำงานต่างๆ เช่น การเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อ การเผาผลาญ และการใช้ออกซิเจน "นั่นคือสิ่งที่คุณต้องการสำหรับสุนัขทำงาน" Moon กล่าว แต่พันธุศาสตร์ยังเปิดเผยข้อจำกัดของบัลโต เดิมทีสุนัขลากเลื่อนได้รับการอบรมให้มีความอดทนสูง แต่ตั้งแต่ยุคของบัลโต ผู้เพาะพันธุ์ได้เพิ่มความเร็วมากขึ้น “Balto อาจเป็นสุนัขลากเลื่อนที่ทรหดอดทนมาก แต่มันคงวิ่งไม่เร็วนัก” Huson กล่าว