Lokacin da Xiaoxi Meng da Zhikai Liang suka fara gabatar da ra'ayin shekaru biyu da suka gabata, James Schnable ya nuna shakku. A takaice dai.
"'To, za ku iya gwadawa, amma ban tsammanin zai yi aiki ba," in ji mataimakin farfesa a fannin aikin gona da lambun lambu ya tuna cewa Meng da Liang, masu bincike na digiri na biyu a dakin gwaje-gwaje na Schnable a Jami'ar Nebraska-Lincoln.
Ya yi kuskure kuma, a baya, ba zai taɓa jin daɗin zama ba. Duk da haka a lokacin, Schnable yana da dalili mai kyau don tayar da gira. Tunanin duo - cewa jerin DNA na amfanin gona masu sanyi waɗanda suka mika wuya ga sanyi mai ƙarfi na iya taimakawa hango ko hasashen yadda tsire-tsire masu tsayi da tsayi suke jure wa yanayin daskarewa - ya zama kamar abin tsoro. A takaice dai. Duk da haka, yana da ƙananan haɗari, babban sakamako mai girma. Domin idan Meng da Liang za su iya yin aiki, zai iya yin sauri cikin sauri don samar da amfanin gona mai sanyi kaɗan ko ma da yawa kamar takwarorinsu masu jure sanyi.
Wasu daga cikin manyan amfanin gona na duniya an yi amfani da su a yankuna masu zafi - masara a kudancin Mexico, dawa a gabashin Afirka - wanda bai sanya musu wani zaɓi ba don samar da kariya daga sanyi ko daskarewa. Lokacin da aka noman waɗannan amfanin gona a cikin yanayi mai tsauri, hankalinsu ga sanyi yana iyakance yadda ake shuka su da wuri da kuma lokacin da za a girbe su. Ƙananan lokutan girma daidai yake da ƙarancin lokaci don photosynthesis, wanda ke haifar da ƙananan amfanin gona da ƙarancin abinci ga al'ummar duniya ana sa ran kusan mutane biliyan 10 nan da 2050.
Yanayin sanyi
Nau'in tsire-tsire waɗanda suka riga sun girma a cikin yanayin sanyi, a halin yanzu, sun haifar da dabaru don jure sanyi. Za su iya sake saita membranes na salula don kiyaye ruwa a ƙananan yanayin zafi, hana membranes daga daskarewa da karaya. Za su iya ƙara dashes na sukari a cikin ruwaye a ciki da kuma kewaye da waɗannan membranes, suna rage daskarewa kamar yadda gishiri ke yi a gefen titi. Har ma suna iya samar da sunadaran da ke lalata lu'ulu'u na kankara kaɗan kafin waɗannan lu'ulu'u su yi girma zuwa tarin ƙwayoyin sel.
Duk waɗannan kariyar sun samo asali ne a matakin kwayoyin halitta, kodayake ba kawai a cikin jerin DNA da kanta ba. Lokacin da tsire-tsire suka fara daskarewa, za su iya mayar da martani ta hanyar kashe wasu kwayoyin halitta ko kuma a kunna su - hana ko ba da damar rubuta littafin koyarwar kwayoyin halitta da aiwatar da su. Sanin wane nau'in tsire-tsire masu jure sanyi suna kashewa da kunna su ta fuskar yanayin sanyi, to, zai iya taimaka wa masu bincike su fahimci ainihin tushen katangarsu, kuma, a ƙarshe, injiniyan irin wannan kariya zuwa amfanin gona masu sanyi.
Amma Schnable kuma ya sani, kamar yadda Meng da Liang suka yi, cewa ko da kwayar halitta iri ɗaya takan amsa daban-daban ga sanyi a cikin nau'ikan tsire-tsire, har ma da na kusa. Wato, abin takaici, fahimtar yadda kwayar halitta ke amsa sanyi a cikin nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i)) yana gaya wa masana kimiyyar tsire-tsire kusan babu wani tabbataccen mahimmanci game da halayen kwayoyin halitta a wani. Wannan rashin hasashen, a bi da bi, ya kawo cikas ga ƙoƙarin koyon ƙa'idodin da ke faɗin abin da zai kashe ko kunna kwayoyin halitta.
"Har yanzu muna da gaske, da gaske muna fahimtar dalilin da yasa kwayoyin ke kashewa da kunnawa," in ji Schnable.
Masarar shuke-shuke
Rashin littafin ƙa'ida, masu binciken sun juya zuwa koyon injin, wani nau'i na hankali na wucin gadi wanda zai iya rubuta nasa da gaske. Sun ɓullo da samfurin rarrabuwa na musamman - irin wanda zai iya, lokacin da aka gabatar da isassun hotuna masu lakabi, a ce, kuliyoyi da waɗanda ba kuliyoyi ba, daga ƙarshe su koyi bambanta tsohon da na ƙarshe. Tawagar ta farko ta gabatar da nata samfurin tare da tarin tarin kwayoyin halittu masu yawa daga masara, tare da matsakaicin matakan ayyukan waɗancan kwayoyin halittar lokacin da shuka ta kasance cikin yanayin sanyi. An kuma ciyar da samfurin "kowane fasalin da za mu iya tunanin" ga kowane nau'in masara, in ji Schnable, ciki har da tsawonsa, kwanciyar hankali da duk wani bambance-bambance tsakaninsa da sauran nau'o'insa da aka samu a cikin wasu tsire-tsire na masara.
Daga baya, masu binciken sun gwada samfurin su ta hanyar ɓoye bayanai guda ɗaya daga cikin sashe na waɗannan kwayoyin halitta: ko sun amsa farkon yanayin sanyi, ko kuma ba su yi ba. Ta hanyar nazarin fasalulluka na kwayoyin halitta da aka gaya musu ko dai sun kasance masu amsawa ko kuma ba su da amsa, ƙirar ta gano waɗanne haɗakar waɗancan sifofin suka dace da kowannensu - sannan kuma ya sami nasarar sanya mafi yawan sauran, ƙwayoyin asiri-akwatin a cikin daidaitattun nau'ikan su.
Ya kasance farkon farawa, babu shakka. Amma ainihin gwajin ya kasance: Shin samfurin zai iya ɗaukar horon da ya samu a cikin wani nau'in kuma ya yi amfani da shi ga wani?
Amsar ita ce eh. Bayan an horar da shi da bayanan DNA daga ɗaya daga cikin nau'ikan nau'ikan guda shida - masara, dawa, gero lu'u-lu'u, gero proso, gero foxtail ko switchgrass - samfurin gabaɗaya ya iya yin hasashen wane nau'in kwayoyin halitta a cikin ɗayan biyar ɗin zai amsa daskarewa. Don mamakin Schnable, samfurin ya kasance har ma lokacin da aka horar da shi akan nau'in sanyi mai sanyi - masara, dawa, lu'u-lu'u ko gero - amma an ba shi aikin tsinkaya amsawar kwayoyin halitta a cikin gero foxtail mai sanyi-mai jure wa sanyi.
model
"The model mu horar da aiki kusan kamar kyau a fadin jinsunan a matsayin idan ka zahiri yana data a daya jinsin da kuma amfani da ciki data yi tsinkaya a cikin wannan jinsin," ya ce, a ambato na mamaki lingering a cikin murya watanni baya. "Da gaske da ban annabta hakan ba."
"Ra'ayin cewa za mu iya ciyar da duk waɗannan bayanan a cikin kwamfuta, kuma za ta iya gano aƙalla wasu dokoki don yin hasashen da ke aiki, har yanzu yana da ban mamaki a gare ni."
Waɗannan tsinkaya za su iya tabbatar da amfani musamman lokacin la'akari da madadin. Kusan shekaru goma, masana ilimin halittu a zahiri sun sami damar auna adadin ƙwayoyin RNA - waɗanda ke da alhakin rubutawa da jigilar umarnin DNA - wanda kowane nau'in halitta ke samarwa a cikin shuka mai rai. Amma gwada yadda cewa gene magana amsa zuwa sanyi a zaune samfurori, da kuma fadin mahara jinsunan, shi ne a painstaking m, Schnable ce. Wannan gaskiya ne musamman tare da tsire-tsire na daji, waɗanda irinsu na iya zama da wahala a samu ko da. Waɗannan nau'ikan ƙila ba za su shuɗe lokacin da aka sa ran su ba, idan ma, kuma suna iya ɗaukar shekaru suna girma. Ko da sun yi, dole ne a noma kowace shuka a cikin yanayi iri ɗaya, mai sarrafawa kuma a yi nazari a matakin haɓaka iri ɗaya.
Ƙarin nau'in
Duk waɗannan suna haifar da babban ƙalubale ga haɓaka isassun samfuran daji, daga isassun nau'ikan daji, don kwafi da ƙididdige martanin kwayoyin halittarsu ga sanyi.
"Idan da gaske muna son samun abin da kwayoyin halitta ke da mahimmanci - wanda a zahiri ke taka rawa a yadda shuka ya dace da sanyi - muna buƙatar kallon fiye da nau'ikan biyu," in ji Schnable. "Muna so mu dubi rukunin nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'in nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i nau'i-nau'i-nau'i-nau'i-nau'i-nau'i-nau'i) kuma mu dubi tsarin:"Wannan nau'in kwayar halitta guda ɗaya ko da yaushe yana amsawa ɗaya kuma ko da yaushe ba ya amsawa a ɗayan."
"Wannan ya fara zama babban gwaji mai tsada da tsada. Zai yi kyau da gaske idan za mu iya yin tsinkaya daga jerin DNA na waɗannan nau'ikan maimakon, a ce, ɗaukar nau'ikan nau'ikan 20 da ƙoƙarin samun dukkan su a mataki ɗaya, sanya su duka ta hanyar daidaitattun jiyya na damuwa, kuma auna adadin RNA da aka samar ga kowane jinsin halitta a kowane nau'in."
Abin farin ciki ga samfurin, masu bincike sun riga sun tsara tsarin kwayoyin halitta na nau'in tsire-tsire fiye da 300. Ƙoƙarin ƙasa da ƙasa da ke gudana zai iya tura adadin zuwa 10,000 a cikin ƴan shekaru masu zuwa.
Kodayake samfurin ya riga ya wuce girman tsammaninsa, Schnable ya ce mataki na gaba zai kasance duk da haka ya ƙunshi "tabbatar da kanmu da sauran mutane" cewa yana aiki kamar yadda yake a yanzu. A cikin kowane gwajin gwaji har zuwa yau, masu binciken sun tambayi samfurin don gaya musu abin da suka rigaya ya sani. Gwajin karshe, in ji shi, zai zo ne lokacin da mutane da injinan suka fara daga karce.
"Babban gwaji na gaba ina tsammanin muna bukatar mu yi shi ne yin hasashe kan nau'in da ba mu da wani bayanai kwata-kwata," in ji shi. "Don shawo kan mutane cewa da gaske yana aiki a lokuta da ba mu san amsoshin ba."
Tawagar ta bayar da rahoton bincikenta a cikin mujallar Proceedings of the National Academy of Sciences. Meng, Liang da Schnable ne suka rubuta binciken tare da Rebecca Roston ta Nebraska, Yang Zhang, Samira Mahboub, da dalibar digiri Daniel Ngu, tare da Xiuru Dai, wani masani mai ziyara daga Jami'ar Noma ta Shandong.
Don ƙarin bayani:
Jami'ar Nebraska Lincoln
www.unl.edu