Salīdzinošā genomika

Salīdzinošā genomika ir bioloģisko pētījumu joma, kurā zinātnieki salīdzina dažādu sugu pilnās genoma sekvences. Rūpīgi salīdzinot rakstura iezīmes, kas raksturīgas dažādiem organismiem, pētnieki var precīzi noteikt genoma reģionus, kuros ir vai nav līdzības.Var tikt salīdzinātas DNS sekvences, gēni, gēnu secība, regulējošās sekvences un citas struktūras sastāvdaļas.

Priekšrocības

Identificēt DNS sekvences, kas ir saglabājušās daudz dažādos organismos miljonu gadu laikā, ir svarīgs solis ceļā uz paša genoma izpratni. Tas izceļ tādus gēnus un proteīnu signālceļus, kas ir būtiski dzīvībai un kas kontrolē gēnu darbību dažādās dzīvo būtņu sugās. Salīdzinošā genomika palīdz labāk izprast, kuri gēni ir saistīti ar dažādām bioloģiskām sistēmām, kas savukārt var kļūt par inovatīvām un jaunām pieejām slimību ārstēšanā  un veselības uzlabošanā cilvēkiem.

Tā arī nodrošina pētniekus ar instrumentiem evolūcijas izpētei. Izmantojot un analizējot evolūcijas attiecības starp sugām un to atšķirībām DNS, zinātnieki var labāk saprast, kā laika gaitā mainījies dzīvo radību izskats, uzvedība un bioloģija.

Tā kā DNS sekvenēšanas tehnoloģijas kļūst ar vien jaudīgākas, lētākas un pieejamākas, salīdzinošā genomika atrod plašāku pielietojumu lauksaimniecībā, biotehnoloģijās un zooloģijā kā instruments, lai izvairītos no smalkām atšķirībām sugās. Tas ļauj uzlabot dzīvnieku veselību, iekļaujot arī jaunas stratēģijas retu un apdraudētu dzīvnieku sugu saglabāšanai.

Ko devusi salīdzinošā genomika?

Šī joma zinātniekiem sniegusi būtiskus un ievērojamus rezultātus. Dažādu jomu pārstāvji arvien biežāk izmanto salīdzinošo genomiku, lai izpētītu, piemēram, cilvēka attīstību un uzvedību, vielmaiņu un uzņēmību pret slimībām. Šie pētījumi atklāj jaunus uzvedības, neiroloģiskos un attīstības ceļus un gēnus, kas ir kopīgi vai saistīti starp dažādām sugām. Daži pētnieki salīdzinošo genomiku izmanto, lai atklātu dzīvnieku genomisko pamatu slimību attīstībā, cerot gūt jaunu ieskatu arī par slimībām cilvēkam.

Daži no rezultātiem:

• Pētījumā atklāts, ka aptuveni 60% no gēniem ir saglabājušies līdzīgi starp augļu mušiņām un cilvēkiem, kas nozīmē, ka abiem organismiem ir kopīgs gēnu pamata kopums. Divas trešdaļas no cilvēka gēniem, kas iesaistīti dažādu vēžu attīstībā, arī ir sastopami drozofilām.
• Salīdzinošās genomikas analīze sešām rauga sugām mudinājusi pētniekus būtiski pārskatīt sākotnējo rauga gēnu katalogu un paredzēt jaunu funkcionālo elementu kopumu, kam ir nozīme genoma aktivitātes regulēšanā ne tikai raugā, bet arī daudzās citās sugās.
• Pētnieki, kas pēta piena ražošanu, ir fiksējuši gēnus, kas palielina tauku daudzumu pienā govīm, kā rezultātā palielinās ražošanas apjomi un ekonomiskā ietekme. Šis ir viens no daudzajiem pētījumiem, kuru mērķis ir palielināt pārtikas ražošanu.
• Zinātnieki arī atraduši gēnus, kas divkāršo muskuļu apjomu liellopos, kā arī tie paši gēni tika atrasti sacīkšu suņiem, un šādi rezultāti var veicināt pētījumu attīstību cilvēku veiktspējas jomā.
• Salīdzinot gandrīz 500 putnu sugu genomus, tika atklāts gēnu tīkls, kas ir pamatā putnu dziedāšanai, un kam var būt nozīmīga loma cilvēka runas un valodas pētniecībā. Pētnieki atrada arī to gēnu tīklus, kas ir atbildīgi par tādām pazīmēm, kā saplvas un knābji.
• Pēdējo gadu laikā zinātnieki ir pētījuši arī dažādus vēža audzēja veidus suņiem, ieskaotot tipiskos audzējus un citas slimības, lai mēģinātu gūt ieskatu cilvēka slimībās. Dažos gadījumos ir fiksēti noteikti gēni, kas veicina šo traucējumu attīstību.
• Citos pētījumos tiek salīdzināts, kā gēni ietekmē suņu ķermeņa aprises - formu un izmēru, lai labāk izprastu augšanu un attīstību. Pētījumi suņiem par miega problēmām ir atklājuši gēnus un ceļus miega problēmu ārstēšanai.

Kādi vēl genomi ir sekvenēti? 

Zinātnieki ir sekvencējuši pilnu genomu simtiem dzīvnieku un augu sugu. Vairāk nekā 250 dzīvnieku sugu, 50 putnu sugu, un šis saraksts turpina augt teju vai katru dienu.

Papildu cilvēka genoma sevencēšanai, kas tika pabeigta 2003. gadā, pētnieki vienlaikus sekvenēja arī vairāku citu modeļu organismu genomus, kurus parasti izmanto kā "surogātus" jeb aizstājējus, pētot cilvēka bioloģiju. Tas ietver žurku, Fugu zivi (puffer fish), drozofilu jeb augļu mušiņu, jūras šļācēju, apaļtārpu, un baktēriju Escherichia coli jeb zarnu nūjiņu. Dažiem organismiem sekvencētas vairākas šķirnes, sniedzot detalizētus datus ģenētisko variāciju izpratnei.

DNS sekvenēšanas centros ir sekvenēti vistas, cūkas, suņa, kaķa, bites, gorillas, šimpanzes, jūras eža, dažādas sēnes un daudz citi dzīvie organismi.