Công cụ máy tính giúp tái dựng cây tiến hóa của nấm nhanh hơn pptx

Công cụ máy tính giúp
tái d
ựng cây tiến hóa của
nấm nhanh hơn




Tại Fairbanks,
Alaska, từ 10 đến 14
tháng Sáu vừa qua,
các nhà sinh học tiến
hóa, tự nhiên học và
hệ thống học đã tụ họp dưới tiêu
đề “EVOLUTION 2005


MEETING” đ
ể chia sẻ những kết
quả nghiên cứu về nấm, chuột,
nấm men và những lòai sinh vật
khác. Tờ Science, Vol 309, Issue
5733, 15 July 2005 có 3 bài tổng
kết, SHVN xin giới thiệu cùng
bạn đọc.

Các nhà nghiên cứu với nỗ lực
xác định quan hệ họ hàng c

ủa các
sinh vật đang nhận thấy rằng
thật khó mà đứng vững trước
cơn thác thông tin DNA đang
tuôn ra ào ạt. Hiện nay hai
chương trình máy tính đang
được hòan thiện giúp các khoa
học vượt qua khó khăn này, ít
nhất thì đối với các nhà sinh học
đang xác định cây tiến hóa của
nấm. Một chương trình đư
ợc viết
bởi David Hibbett thuộc Đại học
Clark, Worcester,
Massachusetts cho phép trích lục
thông tin trình tự DNA của nấm
từ các ngân hàng dữ liệu công
cộng và đồng thời cho phép tích
hợp dữ liệu vào các nghiên cứu
phát sinh chủng lòai đang thực
hiện trên đối tượng có tính da
dạng cao này. Chương trình thứ
hai, do Frank Kauff và cộng sự ở
Đại học Duke, Durham, North
Carolina phát minh, hứa hẹn có
thể giúp đánh giá, tích hợp và
theo dõi các dữ liệu trình t
ự DNA
thô của nấm. Cả hai nỗ lực n
ày là

một phần của dự án “Assembling
the Fungal Tree of Life – Lắp rắp
cây sự sống của nấm" bắt đầu từ
năm 2003 và có thể là sẽ là một
công cụ không thể thiếu trong
tương lai của công tác phân lọai
học. Điều tuyệt vời nhất là nó
thực hiện công việc hòan tòan tự
động – Michael Donoghue, một
nhà thực vật học của Đại học
Yale nói – điều đó có nghĩa l
à quá
trình phân tích có thể được thực
hiện khi chúng ta đang … ngủ.

Hiện nay, việc nghiên c
ứu hệ thống
học của nấm chủ yếu được tiến
hành ở mức phân tử, tuy nhiên đi
ều
trái khuấy là tuy dữ liệu thu thập
được đến nay có thể coi là th
ừa thải
nhưng chúng lại không mang đến
cho người nghiên c
ứu tính sáng sủa
cần thiết. Hàng trăm bài báo với
hàng trăm cây tiến hóa của nấm
ho
ặc các nhánh sinh vật lận cận của

nấm đã được công bố và rất nhiều
kết quả cho thấy có sự xung đột dữ
dội. Tuy thế không ai thật sự thử
ráp nối (các kết quả) xem sự không
thống nhất nằm ở đâu. Đó chính là
chỗ mà những phân tích bằng máy
tính tự động sẽ giúp, Hibbett một
nhà hệ thống học nấm, tác giả một
trong hai chương trình máy tính
nói.

Chương trình đầu tiên, đi ra từ
phòng thí nghiệm của Hibbert, tập
trung trên những biến dị tạo nên
nấm lớn (mushroom), ước tính
khỏang 20.000 trong số h
ơn 70.000
lòai nấm đã biết. Để giải quyết tình
trạng trình tự DNA gia tăng liên
tục, chương trình của Hibbett thiết
lập sẽ qua các bước căn bản sau:

01- Chương trình sử dụng một
gene có tên là nuc-lsu rDNA của
nấm lớn làm gene marker trong
suốt quá trình phân tích. Khi một
hay nhiều gene nuc-lsu rDNA từ
một hay nhiều lòai nào đó được ký
thác lên GenBank, chương trình
máy tính sẽ tự động dò tìm và so

sánh nó với những phiên bản cùng
lòai có sẵn của gene này, và dĩ
nhiên nếu trùng lắp, nó sẽ tự động
nhổ bỏ.

02- Sau đó nó sẽ so sánh phiên
bản tốt nhất với trình tự của gene
này nhưng ở những lòai khác, bư
ớc
này tương đương quá trình phân
tích phát sinh chủng lòai thông
thường

03- Sử dụng kết quả phân tích
để hiệu chỉnh các nhánh trên cây
tiến hóa của nấm. Trong trường
hợp cần thiết, chương trình còn tự
động ghi chú nhóm phụ mới trên
cây tiến hóa.

Theo kết quả báo cáo, đến nay
chương trình của Hibbett đã dò
thấy có 2401 trình tự nuc-lsu
rDNA đại diện cho 1899 lòai nấm
lớn nằm trong 562 giống.

Đó là một trong những nỗ lực đầu
tiên tiến hành phân tích phát sinh
chủng lòai ở quy mô lớn, Roderic
Page một nhà h

ệ thống học Đại học
Glasgow, Vương quốc Anh nhận
xét.

Mặc dù các chuyên gia về nấm cần
nhiều sự giúp sức hơn vậy nữa,
nhất là với đối tượng nghiên c
ứu có
quá nhiều biến dị và quá khó phân
lọai sắp xếp, nhưng th
ực sự khuynh
hướng của Hibbett có thể mở ra lối
thóai. Thật dễ dàng nhận thấy rằng
nó có thể mở rộng để tương thích
với vác sinh vật khác – David
Baum, một nhà thực vật học Đại
học Wisconsin, Madison hồ hởi
cảm nhận. Còn Adds Donoghue thì
không ngại ngùng bày tỏ “Tôi thật
sự thích có những thứ như thế cho
những kế họach tương lai”.

Chương trình thứ hai, chương
trình của Kauff có tên
là WASABI – Web Accessible
Sequence Analysis for Biological
Inference
– Phân tích những tr
ình
tự có thể xâm nhập trên web cho

các suy luận sinh học, lại đi theo
một hướng khác. Nó đi từ gốc rễ
của vấn đề là làm sao cho những
cây tiến hóa của nấm phải được
mọc từ những "bào tử" tốt nhất –
tức là dữ liệu trình tự đúng nhất.
Theo đó, n
ằm trong tổ hợp dự án cố
gắng tái tạo phần cây tiến hóa của
nấm trong dự án cây sự sống, các
nhà phân tích tìm cách đọc trình tự
của 8 gene ở 1500 lòai nấm, nhiệm
vụ của WASABI là ước lượng độ
chính xác của từng trình tự DNA
vừa mới đọc được. Chương trình
còn có thể gom những mẫu trình tự
DNA ngắn để tạo ra một trình tự
dài hơn và so sánh trình tự mới
tạo này với cái gọi là contig vốn
cũng chứa thông tin trình tự. Tất cả
công việc đều thực hiện tự động
cho phép các nhà nghiên cứu tại
một chỗ có thể tìm những dữ liệu
mới tạo hay dữ liệu được tinh lọc
có nguồn gốc từ các tổ hợp nghiên
cứu khác. Cuối cùng,
WASIBI tổng hợp mọi cải
biến của nó và bắt đầu phân tích
thông tin thô.

Cùng với các thành viên trong tổ
hợp khác, Hibbett và Kauff đ
ã công
bố một cây tiến hóa gồm 588 lòai,
đại diện cho hầu hết các nhánh
chính, chẳng hạn nấm lớn. Mục
đích của dự án là đến năm 2006 sẽ
đưa hết tất cả 1500 lòai nấm lên
cây tiến hóa. Không quá lạc quan,
một nhà nghiên cứu cho rằng các
nhà hệ thống nấm học đang dẫn
đầu các nhà nghiên cứu hệ thống
học khác theo nghĩa là họ sử
dụngcông cụ phân tích sắc bén
nhất trong công việc của họ.