Мы с удовольствием публикуем лучшие работы конкурса «Моя лаборатория», который провели в рамках Олимпиады Программа «Мастерские инноваций» ФИОП РОСНАНО и МГУ имени М.В.Ломоносова.
Однажды осенью, отдыхая с семьей в лесу на пикнике, я обнаружила удивительное место: среди старых берез, поросших мхом, дружной семейкой росли необычные и неизвестные мне грибы.
Моя мама всегда говорила мне, что работает лесным генетиком и знает очень много о лесных грибах, но в этот раз она предложила мне самой узнать, кто этот загадочный незнакомец.
В лесной лаборатории, куда привела меня мама, мне показали, как современные технологии помогают ученым в решении таких задач – можно сказать, научное бюро знакомств с неопознанным объектами.
Подобно тому, как уникальны отпечатки пальцев и рисунки черно-белых полос на зебрах, неповторимым является и главный источник информации об организме – молекула его ДНК. Она-то нам все и расскажет!
Но вот добраться до нее не так-то просто, между прочим. Помните, как в сказке про Кощея: игла в яйце, яйцо в утке, утка в зайце… Так и путь к ДНК полон преград – клеточных стенок, мембран, разных жидкостей, в общем, те же высокие горы и топкие болота, но как и в сказке, вполне преодолимые для настойчивых и смелых героев (как я :)).
Моя мама проводит экскурсию по лаборатории лесной генетики
Надев белый халат и вооружившись пробиркой, я приступила к ответственному эксперименту. Поместила кусочек неопозаннного объекта в пробирку, добавила ряд реактивов и немного растерла: мой гриб начал медленно растворяться. Реактивы, как меч-кладенец, разрушили все клеточные преграды гриба на пути к вожделенному источнику мудрости.
Долго длился бой – несколько часов я приливала и отливала разные реактивы, крутила пробирку на каруселях-центрифугах, так как источник мудрости важно не только добыть, но и получить его чистым, иначе никаких секретных знаний получить от него, увы, не удастся.
И Мойдодыр здесь не поможет, только три кита: терпение, труд и внимание, чтобы сделать все правильно и ничего не напутать в заклинаниях – протоколах эксперимента. Ну все, победа!
Но мама улыбается – рано радуешься, дочка. Золотник дорог, да мал. Теперь нужно полученные фрагменты ДНК многократно размножить – создать армию ее непобедимых клонов. Приступаю к копированию-клонированию, призываю на помощь Фею по имени ПЦР (Полимеразная Цепная Реакция). С ее помощью количество ДНК увеличивается в геометрической прогрессии, и полученная армия ДНК готова к дальнейшим испытаниям.
Измерение концентрации ДНК на нанодропе
Фее ПЦР помогает Колдун – Амплификатор, или Термоциклер, у него много имен, но как его не назови, помогает он просто фантастически. Раньше у ПЦР не было такого помощника, и исследователь работал с ПЦР над клонированием долго и мучительно, теперь с Амплификатором – просто сказка. Итак, армия ДНК в сборе. Начинается ее марафонская дистанция по мармеладному полю под действием электрической тяги, под кодовым названием гель-электрофорез. Дистанция короткая, всего 10-20 см, но чтобы преодолеть ее, нужно бежать более часа.
Термоциклер
Мармеладное поле варю сама, из специального раствора и агар-агара (агар-агар добывают из водорослей и добавляют во все, что нужно сделать густым и плотным – желе, мармелад, суфле…) и делаю в нем лунки, куда будет прыгать боец ДНК и бежать, бежать, бежать по полю, пока силы есть.
Да, забыла сказать, что бойцы наши могут быть неодинаковые по весу, так как клонироваться может не единственный боец, а несколько, разного роста. Здесь ситуация простая – чем меньше вес у бойца, тем дальше он убежит. Самые тяжелые бойцы (крупные фрагменты ДНК) устанут быстрее и остановятся – с большим весом бежать труднее, сами понимаете.
Командую «Стоп», крашу наших бойцов специальной краской, чтобы их лучше было видно, и смотрю под ультрафиолетовым светом картинку, где какой боец остановился.
Затем бойца из мармеладного плена нужно вырезать, очистить и поместить в самый главный прибор – секвенатор (генетический анализатор), который и разгадает тайну, из каких частичек наш боец – ДНК состоит. А прочитает он его, как книгу, по буквам. ДНК, конечно, не из букв состоит, а из двух цепочек, а каждая цепочка – из особых природных соединений – нуклеотидов. Вот они-то и являются своеобразными буквами генетического алфавита: Г (гуанин), Ц (цитозин), А (аденин), Т (тимин). Каждый из четырех нуклеотидов помечается специальным светящимся красителем (флюоресцентной меткой). В приборе нуклеотиды освещаются встроенным лазером, флюоресцентная метка возбуждается и испускает нужную световую волну, соответствующую определенному цвету для каждого нуклеотида.
Полученные сигналы считываются фотокамерой и переводятся в электрофореграмму.
Электрофореграмма
Генетический анализатор
Она похожа на разноцветные горные хребты, где каждый пик соответствует определенному нуклеотиду. Таким образом, собрав все нуклеотиды вместе, я получаю последовательность букв, с помощью которой можно узнать, как называется мой гриб. В этом помогают мировые базы данных нуклеотидных последовательностей. Итак, делаю запрос в базе данных и вуаля! Это опенок осенний (Armillaria borealis). Тайна раскрыта! Да здравствуют новые технологии и спасибо им за прикосновение к чуду, живому, настоящему и уже почти уловимому! И маме конечно. Мамы и сказки всегда где-то рядом.
Об авторе
 |
Татьяна Раздорожная (Юшкова) - инженер I категории отдела лесной генетики филиала ФБУ «Рослесозащита» «Центр защиты леса Красноярского края». Окончила Сибирский государственный технологический университет по специальности «Инженер лесного дела». В 2013 году окончила очную аспирантуру. |
.
