圣诞树背后的故事:生物学家耗时40年,只为用基因测序培育完美圣诞树

绚丽的圣诞树背后,是满满的学问与难题。

今天,打开朋友圈,莫名其妙刷到一堆人艾特微信官方,表示要戴圣诞帽……

更有甚者开始向微信要圣诞树……

不过,想要圣诞树的,你来对了地方,接下来镁客君带你看遍万种圣诞树。

关于挑选圣诞树,你不知道的那些事

作为和镁客君一样热爱传统文化的你,是不是也以为圣诞树只有一种:松树?

No!很多树都可以用来作圣诞树,其中常被使用的树的品种包括松柏类(松科、杉科、柏科和南洋杉科的统称)、松科冷杉属、云杉属和松属。

其实关于圣诞树,里面的学问可多着呢!今天镁客君就带大家一起了解下来龙去脉。

圣诞节是欧美的新年节日,其重要性也就等同于我们的“春节”,所以在挑选圣诞树这件事上,他们要比我们用心的多。

一般圣诞节前一星期,家里的爸爸们就会根据客厅的大小、预算、家人的喜好(树的颜色、气味、高矮胖瘦)、要挂多少装饰等因素,开始去店里或庄园买圣诞树,买来的圣诞树一般都是砍下来的,也有可能是盆栽。买回来一般是要在家里放上两到三个星期的。

因为要在家里放上一段时间,这棵树带给他们的除了快乐,还有烦恼。

你想想看,随着家中圣诞树摆放的时间越长,树上针形叶脱落的情况就越严重。并且,因为圣诞树是从外面的寒冷之地移到温暖的室内,自身的新陈代谢会受到很大的影响,从而随着放置时间的变长,颜色也会改变。

这样,在圣诞节前后长达半月的假日里,怎样保持家中圣诞树的美观和整洁就成了一个问题。(对于不愿打理的懒人来说尤其重要!)

一树难求!

科学家用基因测序等生物学工具来培育“完美”圣诞树

综合各种需求,想要挑选一棵称心如意的树并不容易:

由上图可以看出,圣诞树种类真的很多,并且不同种类的树之间,颜色、气味和形状的差别还是很明显的,当然在挑选时一定需要注意的是:叶片脱落和颜色变化情况。

以美国常用圣诞树为例,见下表:

除了形状、气味之外,有的树颜色会变化,还有个别树具有很长时间的留针能力。

但颜色好看的却多数都没有顽强的生命力。

为了消除树自身特有的缺陷,将众多树公认的优点集于一身,科学家决定利用基因测序和基因计算等生物学工具,以辅助培育出堪称完美的圣诞树。

虽然镁客君简单总结为“完美”二字,但是要做到完美,科学家要完成一个巨大的工程!!!

四十年研究不辍

“不完美”问题迟迟未被解决:痛点在基因数据收集

据生物学家研究,圣诞树的种类只是以科、属分类,就已有七种,每一科(属)下还有至少数十种树,考虑到地区等差异,类别划分至少要达到上百种。

为了研究它们各自的特征,自1978年以来,华盛顿州立大学的Gary Chastagner就开始每年在圣诞树种植庄园和各类零售店游走、拍照和咨询,并把各类圣诞树的枝条剪下带回去嫁接和研究。

和北卡罗来纳州立大学的研究合作者John Frampton一起,他们利用特有的转录RNA,将收集的DNA转化为蛋白质,从而找出对应于每一种特征的相关基因。

历经四十余年,他们从世界各地数百棵圣诞树中采集筛选了1200千兆字节的基因数据作为基本的样本数据。如今,康涅狄格大学的计算生物学家Jill Wegrzyn将对收集的数据进行分析。对于这一工作,Wegrzyn表示:“我们正在对基因列表进行一些序列上的调整,并且试图将它们组合在一起,以得到不同组合情况下的基因表达。不过这不是一件容易的事,尤其对松柏科植物来说。”

为什么难度这么高?

不像玉米或大豆等植物,松柏类植物基因组大约有20亿,是人类基因数据的7倍,所以想要获得它们的全套基因数据,研究人员需要花费大量的时间、金钱和精力来检测和筛选。此外,Chastagner在收集基因数据的过程中,同时观察和记录了第10天、第20天和第30天的细胞分裂状况与基因表达之间的关系。

关于这一绝不轻松的任务,Wegrzyn表示,这1200千兆字节基因数据的处理,大约需要他花费5年的时间。

圣诞树的变身:

量子计算或可为其提供新的转机

对于改进圣诞树这一研究,Chastagner表示:“这些物种的遗传改良潜力巨大,但实际情况是,使用基因工程对其进行改进,技术本身的复杂性是我们研究的阻碍。”所以要想研制出“完美”的圣诞树,还需至少几年。

不过镁客君觉得,既然AI是数据处理的引擎,而基因数据也是一种数据,所以AI或可为其解决难题。只是现在的难点在于,怎么将基因数据存储在计算机里?或许量子计算机是必由之路了。

原文发布于微信公众号 - 镁客网(im2maker)

原文发表时间:2017-12-23

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