В последние годы быстрое развитие технологии высокопроизводительного секвенирования, особенно в период с 2008 по 2012 год, значительно снизило затраты на секвенирование, что позволило исследователям преодолеть традиционные ограничения и начать исследовать геномы и транскриптомы немодельных организмов. Популяризация этих технологий превратила исследования, которые ранее ограничивались несколькими типичными организмами, в более широкое исследование биоразнообразия.
Благодаря развитию новых технологий секвенирования затраты на секвенирование в последние годы резко упали, формируя новый баланс между затратами и выгодами. Эволюция этой технологии означает, что теперь можно изучать больше биологических видов, тем самым расширяя границы наших биологических знаний.
"Технология высокопроизводительного секвенирования позволяет нам проводить систематический анализ транскриптома без эталонного генома".
Исследователи обнаружили, что транскриптомы немодельных организмов могут раскрыть многие биологические вопросы, которые необходимо изучить. Например, многие немодельные организмы демонстрируют уникальные морфологические инновации, такие как имитация, симбиоз, паразитизм и бесполое размножение, которые не характерны для традиционных модельных организмов.
"Раскрытие биологических тайн этих немодельных организмов не только продвинет наше научное понимание, но также может привнести новое вдохновение в биотехнологии человека и медицинские исследования".
Для немодельных организмов сборка транскриптома de novo часто является предпочтительным методом исследования. По сравнению с методами сборки на основе ссылок, которые основаны на существующих геномах, сборка de novo может создавать транскриптомы в отсутствие эталонного генома, что значительно снижает затраты и время, а также позволяет избежать удаления частичных транскриптов из-за отсутствия ссылки.
Традиционно большинство данных транскриптома анализируются путем их сопоставления с эталонным геномом, но этот метод имеет тот недостаток, что не может учитывать структурные изменения в транскриптах мРНК (например, альтернативный сплайсинг). Напротив, сборки de novo фиксируют эти разнообразные транскрипты, что позволяет понять сложность транскрипции.
Функциональная аннотация собранных транскриптов может дать важную информацию о лежащих в основе молекулярных функциях белка. Используя такие инструменты, как Blast2GO, исследователи могут сравнивать собранные последовательности с неизбыточными базами данных белков, чтобы комментировать и глубже понимать биологические характеристики этих немодельных организмов.
"Эти новые методы не только дают нам панорамное представление о внутренней работе организмов, но и помогают понять, как различные виды адаптируются к окружающей среде".
Без хорошего эталонного генома контроль качества становится еще одной проблемой. Точность сборки можно повысить, совместив собранную последовательность с последовательностями чтения, использованными для ее генерации, или проверив с помощью эталонных методов, но эти методы имеют свои ограничения.
С развитием технологии высокопроизводительного секвенирования изучение немодельных организмов перестало быть далекой мечтой. Теперь мы можем лучше понять геномы этих организмов и изучить их уникальную биологию и экологию. Этот процесс не только обогащает наши знания о биоразнообразии, но также может привести к будущим биотехнологическим и медицинским инновациям.
Однако основная проблема, стоящая за этим, все еще заслуживает внимания. Поскольку наше понимание биологического разнообразия продолжает углубляться, не меняем ли мы непреднамеренно будущую судьбу самих этих организмов?