Next-generation insect digitization: combining phenomics and genomics by subsequent synchrotron X-ray imaging and DNA sequencing
Questo studio dimostra che ottimizzando i parametri di irraggiamento ed eseguendo una microtomografia a raggi X da sincrotrone rapida prima dell'estrazione del DNA, i ricercatori possono ottenere con successo sia dati morfologici 3D ad alta risoluzione che sequenze genomiche di alta qualità dagli stessi esemplari di insetti, consentendo così una completa digitalizzazione integrativa della biodiversità.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Per comprendere la vita di un insetto, gli scienziati devono spesso osservare due cose molto diverse: la forma del suo corpo e il codice all'interno delle sue cellule. La forma, o morfologia, dice ai ricercatori come un animale si muove, si nutre e si inserisce nel suo mondo. Il codice, o genetica, rivela la sua storia familiare e come sia cambiato nel tempo. Per molto tempo, studiare questi due aspetti ha richiesto due percorsi separati. Per vedere l'interno di una piccola creatura senza aprirla, gli scienziati utilizzano potenti raggi X che creano immagini tridimensionali dettagliate. Per leggere il codice genetico, devono rompere la creatura per estrarne il DNA. Il problema è che questi due metodi solitamente entrano in conflitto tra loro. I raggi X necessari per vedere il corpo possono danneggiare il DNA, e il processo di estrazione del DNA spesso rovina le delicate strutture interne che i raggi X dovevano preservare. Ciò crea un vuoto nella nostra conoscenza, specialmente per i piccoli insetti, dove perdere una parte dei dati significa perdere la possibilità di collegare la sua forma fisica con la sua identità genetica.
Un team di ricercatori si è posto l'obiettivo di colmare questo divario, testando se fosse possibile ottenere sia le immagini 3D dettagliate che il codice genetico dallo stesso identico insetto. Si sono concentrati su tre comuni specie di insetti, utilizzandoli come modelli per vedere se un ordine specifico di operazioni potesse salvare entrambi i tipi di informazioni. Gli scienziati hanno preso più di 1.000 esemplari e li hanno esposti a raggi X ad alta energia sotto molteplici impostazioni. Volevano vedere se le radiazioni avrebbero frammentato il DNA in pezzi così piccoli da non poter essere letti in seguito. Dopo aver scansionato gli insetti, hanno estratto con cura il materiale genetico e ne hanno testato la qualità utilizzando metodi standard che controllano specifici marcatori genetici e tratti più ampi di DNA. Hanno anche esaminato le immagini 3D per assicurarsi che le scansioni fossero abbastanza chiare da mostrare i dettagli fini.
I risultati hanno dimostrato che i due metodi non devono essere necessariamente nemici, ma devono essere utilizzati in una sequenza specifica. I ricercatori hanno scoperto che, se scansionavano prima gli insetti con i potenti raggi X e poi estraevano il DNA, potevano comunque ottenere dati genetici di alta qualità. La chiave era ottimizzare le impostazioni della scansione e procedere rapidamente alla fase di estrazione. Se l'ordine fosse stato invertito, o se la scansione fosse stata troppo lunga o intensa, il DNA sarebbe stato troppo danneggiato per essere utilizzato. Questo lavoro dimostra che è possibile costruire un archivio digitale completo di un insetto, catturando la sua forma fisica e la sua storia genetica da un singolo individuo. Stabilendo questi passaggi pratici, lo studio offre un modo per digitalizzare la biodiversità in modo più approfondito, permettendo agli scienziati di studiare la storia completa di un organismo senza dover scegliere tra vedere il suo corpo o leggere i suoi geni.
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