«Лучевые пушки» позволяют ученым использовать свет вместо ДНК, чтобы различать популяции растений

В Звездный путь, персонажи несут маленькое портативное устройство, называемое трикодером, с помощью которого они могут указывать на объекты, чтобы анализировать и идентифицировать их. Когда сценаристы шоу придумали эту идею в 1960-х, это была чисто научная фантастика, но новая статья в Новый Фитолог делает идею на шаг ближе к реальности. Исследователи использовали портативное устройство, немного напоминающее лучевую пушку, чтобы записать, как листья растений в разных горах Аляски отражают свет. И, как оказалось, разные популяции растений одного и того же вида – например, растения, обитающие на соседних горных вершинах, – по-разному отражают свет, что перекликается с их генетической изменчивостью друг от друга.


«В то время как подготовленные биологи обычно могут выходить в поле и определять виды глазами, требуется дорогостоящий генетический анализ, чтобы выявить популяции – группы особей одного и того же вида в пределах генофонда, – которые так важны для сохранения и эволюционных исследований. , ». – говорит Доусон Уайт, научный сотрудник Чикагского полевого музея и соавтор исследования. «В этом новом исследовании мы показали, что вы можете использовать свет вместо для определения популяций растений с аналогичным уровнем детализации. Этот новый метод намного быстрее и дешевле, чем генетическое тестирование, которое может значительно повысить нашу эффективность при картировании и мониторинге биоразнообразия ».

« подобна инструкции по построению организма, и оказывается, что это руководство содержит инструкции по созданию и объединению мельчайших отдельных частей, составляющих этот организм», – говорит Лэнс Стасински, аспирант-исследователь из Университета им. Мэн и другой соавтор статьи. «Мы можем использовать свет, который отражается от этих частей, чтобы определить, какая инструкция по эксплуатации использовалась для построения организма, даже если инструкции по эксплуатации отличаются всего несколькими словами».

Все живые существа содержат ДНК, и чем больше похожа двух организмов, тем теснее они связаны друг с другом. Это верно как между видами, так и внутри них – ваша ДНК больше похожа на ДНК шимпанзе, чем на собаку, потому что мы более тесно связаны с шимпанзе, а ваша ДНК ближе к ДНК вашего кузена, чем к случайному незнакомцу с другой стороны. мир. То же самое и с растениями: даже в пределах одного вида ДНК варьируется от одной популяции к другой.

Генетические исследования показали, что иногда эти вариации проявляются в очень мелком масштабе – например, растения одного вида на одной вершине горы могут образовывать группы, которых немного отличается от ДНК растений на вершине горы всего в нескольких милях от них. Когда популяции разделяются таким образом, это означает, что они не делятся друг с другом пыльцой или семенами и генетически изолированы.

Ученые изучают эти различия в ДНК, чтобы отличить одну популяцию растений от другой, но это непростая задача – они должны собрать образцы растений, сохранить их, получить разрешения на перемещение их в лабораторию, а затем выполнить множество шагов, чтобы на самом деле секвенировать. генетический код растения и сравните их. Это процесс, который занимает недели или даже месяцы. В этом новом исследовании, однако, исследователи нашли другой метод, позволяющий определить, насколько тесно связаны две популяции растений друг с другом, который в конечном итоге можно было бы сделать почти мгновенно в полевых условиях. Вот тут-то и пригодятся лучевые пушки.

Спектрорадиометры – это инструменты, которые измеряют, сколько света отражается от поверхности и какие длины волн содержит этот свет. Сам инструмент помещается в рюкзак, а к оптоволоконному кабелю прикреплен переносной зонд, похожий на маленькую лучевую пушку. Ученые-аграрии используют эти инструменты для анализа света, отражающегося от листьев, для выявления болезней. Но это новое исследование показало, что свет, отражающийся от листьев, варьируется от одной популяции растений к другой.

«Листья эволюционировали, чтобы взаимодействовать со светом, и эти машины регистрируют различия в свете после того, как фотоны входят в листья и поглощаются или отражаются вокруг, в зависимости от химического состава и структуры», – объясняет Уайт. «Этот инструмент считывает видимый и инфракрасный свет, который отражается от листа, и эта информация может дать вам огромное количество информации о химическом составе и структуре листа».

Уайт и его коллеги из Schoodic Institute и Университета штата Мэн принесли спектрометр с собой в альпийские места обитания на Аляске, чтобы изучить небольшой вечнозеленый кустарник под названием Дриас. Затем они просканировали листья растений и собрали образцы растений, чтобы впоследствии проанализировать ДНК.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments