Vật chất tối sinh học

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm

Vật chất tối sinh học là một thuật ngữ không chính thức cho vật liệu di truyền chưa được phân loại hoặc đựoc biết đến kém. Vật liệu di truyền này có thể đề cập đến vật liệu di truyền được sản xuất bởi các vi sinh vật chưa được phân loại. Bằng cách mở rộng, vật chất tối sinh học cũng có thể đề cập đến vi sinh vật chưa phân lập mà sự tồn tại của chúng chỉ có thể được suy ra từ vật liệu di truyền mà chúng tạo ra. Ngoài ra, vật liệu di truyền có thể đề cập đến ADN không mã hóa (ADN rác) [1][2][3] và ARN không mã hóa được sản xuất bởi các sinh vật đã biết.[4][5][6]

Vật chất tối[sửa | sửa mã nguồn]

Phần lớn vật chất tối của bộ gen được cho là bắt nguồn từ các yếu tố chuyển tiếp cổ đại và từ các yếu tố lặp lại có độ phức tạp thấp khác.[7][8] Vật liệu di truyền chưa được phân loại được tìm thấy ở người và ở một số sinh vật khác.[9][10] Đặc tính phát sinh chủng loại của chúng có thể chỉ ra các sinh vật tế bào hoặc virus mà chúng tiến hóa.[11]

Vi sinh vật chưa được phân loại[sửa | sửa mã nguồn]

Lên đến 99% trong tất cả các vi sinh vật sống không thể được nuôi cấy,[12][13][14][15][16] vì vậy có rất ít hiểu biết về chức năng tồn tại về tiềm năng trao đổi chất của các sinh vật này.

Các chuỗi được cho là có nguồn gốc từ các vi khuẩn chưa biết được gọi là 'Vật chất tối vi khuẩn,[17] Virome tối',[18] hoặc 'Nấm vật chất tối' [19] Các chuỗi như vậy không phải là hiếm. Người ta đã ước tính rằng trong vật chất từ con người, có từ 40 đến 90% các chuỗi virus là từ vật chất tối.[20][21][22] Máu người chứa hơn ba nghìn trình tự ADN khác nhau không thể xác định được.[23]

Các thuật toán đã được phát triển để kiểm tra các trình tự về sự tương đồng với trình tự ARN 16S của vi khuẩn,[24] điểm tương đồng của K-mer với các virus đã biết,[25] các đặc điểm cụ thể của việc sử dụng codon,[26] hoặc để suy ra sự tồn tại của protein.[27] Những cách tiếp cận này đã gợi ý, ví dụ, sự tồn tại của một loại vi khuẩn mới thuộc họ microviridae, và một phage giống như vi khuẩn mới.[28] Các nghiên cứu khác đã đề xuất sự tồn tại của 264 chi virus mới, được phát hiện trong các cơ sở dữ liệu công khai,[29] và một nghiên cứu về máu người cho thấy 42% số người có ít nhất một loại virus chưa biết trước đó, thêm vào 19 loại chi khác nhau mới.[30] Một nghiên cứu toàn diện về trình tự ADN từ nhiều mẫu người đã suy ra sự tồn tại của 4.930 loài vi khuẩn trong đó 77% trước đây không được báo cáo.[31] Những phát hiện liên quan đến sức khỏe bao gồm một lời dự đoán có thể liên quan đến bệnh xơ gan, và bảy chuỗi mới từ trẻ em mắc bệnh tiểu đường loại 1 có đặc điểm của virus.[32] Mặc dù chúng có thể tồn tại, nhưng không có sinh vật nào gây bệnh rõ ràng cho con người đã được phát hiện trong vật chất tối.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

  • Nuôi cấy vi sinh
  • Sinh quyển bóng tối - Một sinh quyển vi sinh vật giả thuyết của Trái đất sẽ sử dụng các quá trình sinh hóa và phân tử hoàn toàn khác với quá trình sống hiện tại
  • Cuộc sống bóng tối - Một giả thuyết cho rằng nếu sự sống đã phát triển trên Trái đất hơn một lần, các vi sinh vật có thể tồn tại trên Trái đất không có mối liên hệ tiến hóa với bất kỳ dạng sống nào đã biết khác
  • Phân loại học - Khoa học xác định, mô tả, xác định và đặt tên các nhóm sinh vật

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Carey N (2015). Junk DNA: A Journey Through the Dark Matter of the Genome. Columbia University Press. ISBN 9780231170840. 
  2. ^ Kolata, Gina (5 tháng 9 năm 2012). “Bits of Mystery DNA, Far From 'Junk', Play Crucial Role”. The New York Times. Truy cập ngày 9 tháng 9 năm 2015. 
  3. ^ Boyle, Rebecca (6 tháng 9 năm 2012). “Inside the Mysterious Dark Matter of the Human Genome”. Popular Science. Truy cập ngày 9 tháng 9 năm 2015. 
  4. ^ “Scientists Discover the Origins of Genomic "Dark Matter". Penn State Science. 13 tháng 9 năm 2013. Truy cập ngày 9 tháng 9 năm 2015. 
  5. ^ “Scientists shed some light on biological "dark matter". Ecole Polytechnique Federale de Lausanne. 20 tháng 1 năm 2014. Truy cập ngày 9 tháng 9 năm 2015. 
  6. ^ van Bakel H, Nislow C, Blencowe BJ, Hughes TR (tháng 5 năm 2010). Eddy SR, biên tập. “Most "dark matter" transcripts are associated with known genes”. PLoS Biology 8 (5): e1000371. PMC 2872640. PMID 20502517. doi:10.1371/journal.pbio.1000371. 
  7. ^ de Koning AP, Gu W, Castoe TA, Batzer MA, Pollock DD (tháng 12 năm 2011). “Repetitive elements may comprise over two-thirds of the human genome”. PLoS Genetics 7 (12): e1002384. PMC 3228813. PMID 22144907. doi:10.1371/journal.pgen.1002384. 
  8. ^ Maumus F, Quesneville H (2014). “Deep investigation of Arabidopsis thaliana junk DNA reveals a continuum between repetitive elements and genomic dark matter”. PLOS ONE 9 (4): e94101. Bibcode:2014PLoSO...994101M. PMC 3978025. PMID 24709859. doi:10.1371/journal.pone.0094101. 
  9. ^ Wu D, Wu M, Halpern A, Rusch DB, Yooseph S, Frazier M, Venter JC, Eisen JA (tháng 3 năm 2011). “Stalking the fourth domain in metagenomic data: searching for, discovering, and interpreting novel, deep branches in marker gene phylogenetic trees”. PLOS ONE 6 (3): e18011. Bibcode:2011PLoSO...618011W. PMC 3060911. PMID 21437252. doi:10.1371/journal.pone.0018011. 
  10. ^ Barras, Colin (18 tháng 3 năm 2011). “Biology's 'dark matter' hints at fourth domain of life”. New Scientist (Reed Business Information Ltd.) 209 (2805): 16. Bibcode:2011NewSc.209Q..16B. doi:10.1016/S0262-4079(11)60657-X. Truy cập ngày 23 tháng 8 năm 2015. 
  11. ^ Kemsley, Tamarra (13 tháng 7 năm 2015). “New Study on "Dark Matter" of Biology Fills in Major Holes in Tree of Life”. Nature World News. Truy cập ngày 9 tháng 9 năm 2015. 
  12. ^ Huang WE, Song Y, Xu J (tháng 1 năm 2015). “Single cell biotechnology to shed a light on biological 'dark matter' in nature”. Microbial Biotechnology 8 (1): 15–6. PMC 4321360. PMID 25627841. doi:10.1111/1751-7915.12249. 
  13. ^ Lok, Corie (16 tháng 6 năm 2015). “Mining the microbial dark matter”. Nature News. Truy cập ngày 9 tháng 9 năm 2015. 
  14. ^ Check-Hayden, Erika (14 tháng 7 năm 2013). “Researchers glimpse microbial 'dark matter'. Nature News. Truy cập ngày 9 tháng 9 năm 2015. 
  15. ^ Gronstal, Aaron L. (4 tháng 11 năm 2011). “Studying Biology’s Dark Matter”. NASA Astrobiology Institute. Truy cập ngày 9 tháng 9 năm 2015. 
  16. ^ Rinke, Chris (2015). “What is Microbial Dark Matter and why should we explore it?”. Microbial Dark Matter. Truy cập ngày 9 tháng 9 năm 2015. 
  17. ^ Lok C (tháng 6 năm 2015). “Mining the microbial dark matter”. Nature 522 (7556): 270–3. Bibcode:2015Natur.522..270L. PMID 26085253. doi:10.1038/522270a. 
  18. ^ Hannigan GD, Meisel JS, Tyldsley AS, Zheng Q, Hodkinson BP, SanMiguel AJ, Minot S, Bushman FD, Grice EA (tháng 10 năm 2015). “The human skin double-stranded DNA virome: topographical and temporal diversity, genetic enrichment, and dynamic associations with the host microbiome”. mBio 6 (5): e01578–15. PMC 4620475. PMID 26489866. doi:10.1128/mBio.01578-15. 
  19. ^ Ryberg M, Nilsson RH (2018). “New light on names and naming of dark taxa”. MycoKeys 30 (30): 31–39. PMC 5904500 Kiểm tra giá trị |pmc= (trợ giúp). PMID 29681731. doi:10.3897/mycokeys.30.24376. 
  20. ^ Aggarwala V, Liang G, Bushman FD (2017). “Viral communities of the human gut: metagenomic analysis of composition and dynamics”. Mobile DNA 8: 12. PMC 5627405 Kiểm tra giá trị |pmc= (trợ giúp). PMID 29026445. doi:10.1186/s13100-017-0095-y. 
  21. ^ Kramná L, Kolářová K, Oikarinen S, Pursiheimo JP, Ilonen J, Simell O, Knip M, Veijola R, Hyöty H, Cinek O (tháng 5 năm 2015). “Gut virome sequencing in children with early islet autoimmunity”. Diabetes Care 38 (5): 930–3. PMID 25678103. doi:10.2337/dc14-2490. 
  22. ^ Krishnamurthy SR, Wang D (tháng 7 năm 2017). “Origins and challenges of viral dark matter”. Virus Research 239: 136–142. PMID 28192164. doi:10.1016/j.virusres.2017.02.002. 
  23. ^ Kowarsky M, Camunas-Soler J, Kertesz M, De Vlaminck I, Koh W, Pan W, Martin L, Neff NF, Okamoto J, Wong RJ, Kharbanda S, El-Sayed Y, Blumenfeld Y, Stevenson DK, Shaw GM, Wolfe ND, Quake SR (tháng 9 năm 2017). “Numerous uncharacterized and highly divergent microbes which colonize humans are revealed by circulating cell-free DNA”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 114 (36): 9623–9628. PMC 5594678 Kiểm tra giá trị |pmc= (trợ giúp). PMID 28830999. doi:10.1073/pnas.1707009114. 
  24. ^ Bowman JS (2018). “Identification of Microbial Dark Matter in Antarctic Environments”. Frontiers in Microbiology 9: 3165. PMC 6305705 Kiểm tra giá trị |pmc= (trợ giúp). PMID 30619224 Kiểm tra giá trị |pmid= (trợ giúp). doi:10.3389/fmicb.2018.03165. 
  25. ^ Ren J, Ahlgren NA, Lu YY, Fuhrman JA, Sun F (tháng 7 năm 2017). “VirFinder: a novel k-mer based tool for identifying viral sequences from assembled metagenomic data”. Microbiome 5 (1): 69. PMC 5501583 Kiểm tra giá trị |pmc= (trợ giúp). PMID 28683828. doi:10.1186/s40168-017-0283-5. 
  26. ^ Bzhalava Z, Tampuu A, Bała P, Vicente R, Dillner J (tháng 9 năm 2018). “Machine Learning for detection of viral sequences in human metagenomic datasets”. BMC Bioinformatics 19 (1): 336. PMC 6154907 Kiểm tra giá trị |pmc= (trợ giúp). PMID 30249176 Kiểm tra giá trị |pmid= (trợ giúp). doi:10.1186/s12859-018-2340-x. 
  27. ^ Barrientos-Somarribas M, Messina DN, Pou C, Lysholm F, Bjerkner A, Allander T, Andersson B, Sonnhammer EL (tháng 1 năm 2018). “Discovering viral genomes in human metagenomic data by predicting unknown protein families”. Scientific Reports 8 (1): 28. Bibcode:2018NatSR...8...28B. PMC 5758519 Kiểm tra giá trị |pmc= (trợ giúp). PMID 29311716. doi:10.1038/s41598-017-18341-7. 
  28. ^ Ogilvie LA, Bowler LD, Caplin J, Dedi C, Diston D, Cheek E, Taylor H, Ebdon JE, Jones BV (2013). “Genome signature-based dissection of human gut metagenomes to extract subliminal viral sequences”. Nature Communications 4: 2420. Bibcode:2013NatCo...4E2420O. PMC 3778543. PMID 24036533. doi:10.1038/ncomms3420. 
  29. ^ Roux S, Hallam SJ, Woyke T, Sullivan MB (tháng 7 năm 2015). “Viral dark matter and virus-host interactions resolved from publicly available microbial genomes”. eLife 4. PMC 4533152. PMID 26200428. doi:10.7554/eLife.08490. 
  30. ^ Moustafa A, Xie C, Kirkness E, Biggs W, Wong E, Turpaz Y, Bloom K, Delwart E, Nelson KE, Venter JC, Telenti A (tháng 3 năm 2017). “The blood DNA virome in 8,000 humans”. PLoS Pathogens 13 (3): e1006292. PMC 5378407 Kiểm tra giá trị |pmc= (trợ giúp). PMID 28328962. doi:10.1371/journal.ppat.1006292. 
  31. ^ Pasolli E, Asnicar F, Manara S, Zolfo M, Karcher N, Armanini F, Beghini F, Manghi P, Tett A, Ghensi P, Collado MC, Rice BL, DuLong C, Morgan XC, Golden CD, Quince C, Huttenhower C, Segata N (tháng 1 năm 2019). “Extensive Unexplored Human Microbiome Diversity Revealed by Over 150,000 Genomes from Metagenomes Spanning Age, Geography, and Lifestyle”. Cell 176 (3): 649–662.e20. PMC 6349461 Kiểm tra giá trị |pmc= (trợ giúp). PMID 30661755 Kiểm tra giá trị |pmid= (trợ giúp). doi:10.1016/j.cell.2019.01.001. 
  32. ^ Cinek O, Kramna L, Lin J, Oikarinen S, Kolarova K, Ilonen J, Simell O, Veijola R, Autio R, Hyöty H (tháng 11 năm 2017). “Imbalance of bacteriome profiles within the Finnish Diabetes Prediction and Prevention study: Parallel use of 16S profiling and virome sequencing in stool samples from children with islet autoimmunity and matched controls”. Pediatric Diabetes 18 (7): 588–598. PMID 27860030. doi:10.1111/pedi.12468.