PREDSTAVITEV: EKOPOIEZA MARSA – PRILOŽNOSTI IN OVIRE, KI JIH PREDSTAVLJA INŽE...Nejc Draganjec
Bistveni korak ustvarjanja novega okolja, primernega za poselitev ljudi, je načrtna vzpostavitev stabilnega ekosistema (ekopoieza). Odnosi med organizmi v stabilnem ekosistemu so kompleksni in težko predvidljivi, dodatno pa ekopoiezo otežujejo še ekstremni okoljski pogoji, ki ožijo nabor potencialnih kandidatov in s tem biološko pestrost. Ekstremna okolja na Zemlji ponujajo nekaj odgovorov in nakazujejo, da se tudi v ekstremnih razmerah spletejo trdne simbiotske naveze, ki simbiontom celo omogočajo preživetje. V nalogi je raziskan potencial lišajev za ekopoiezo v Marsovih okoljskih razmerah.
Sonogenetic Locale Specific Activation of Universal Vectors for Xenobiotics -...Nejc Draganjec
The final goal of the project is to develop “BioBrick” for liposome produced by means of synthetic biology, that
has a construct for disintegration embedded in its membrane. Xenobiotic packaged in a liposome is not part
of pharmacodynamics since it is biologically unavailable. Which makes liposomes interesting candidates for
universal drug delivery vectors. In our case, liposome disintegration is initiated by non-invasive sonic signal
and carried out by a construct of a sensor and an active part embedded in a membrane. Sensor part of a
construct is mechanoreceptor/mechanotransducer which activates protein representing the active part of a
construct. After activation, active part carries out the dissolution of a compartmentalization function by means
of total disintegration of vector or only membrane perforation. After an opening of a vector, previously packed
xenobiotic becomes locally available with a high concentration in locale and thus high effect and low systemic
concentration and thus smaller chance of side effect. This approach is very specific for both, time and space
factors and at the same time has a very broad area of potential biomedical applications. Vector would be, in
a hypothetical scenario of practical use in oncology, first packed with chemotherapeutics/biological drugs,
administered intravenously and then medical staff would have an option of drug activation in specific locations.
Activation is very precise and at the same time offers an option of easy switching among many different
targets, for example between dominant tumor to many potential metastasis. Since location of activation is
not tied to biomarker, but rather takes advantage of other rapidly developing medical technologies, vector
remains universally and directly applicable for any patient and for a broad spectrum of pathologies in fields of
oncology (chemotherapeutics/biological drugs and other payloads, like local immune response enhancers),
autoimmune diseases (local immune suppressors, diabetes), parasitology (malaria drugs and plasmodium
sporozoite), local pathologies (ulcer, trauma healing) . . .
Gene expression control - practicum reportNejc Draganjec
Preverjanje izražanja gena za β-aktin v embriju
cebrice (izolacija celotne RNA embrija cebrice →
spektrofotometrično preverjanje uspešnosti izolacije →
reverzna transkripcija mRNA za gen β-aktin →
pomnoževanje cDNA v PCR → preverjanje na gelu)
SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Nejc Draganjec
V zadnjih nekaj letih smo bili pri\v ca vrtincu razvoja razumevanja osnovnih konceptov
biologije staranja. Med drugim so bili razviti kemi\v cni opona\k salci kalori\v cne restrikcije,
ki dokazano upo\v casni staranje pri sesalcih. Dose\v zen je bil velik napredek v kontroli-
ranju staranja pri sesalcih preko S6K1 in TOR poti. Po eni strani je bilo dokazano
upo\v casnjevanje staranja s TOR inhibitorjem rapamicinom, po drugi strani pa je nekaj
\k studij podalo rezultate, ki nasprotujejo ustaljeni resveratrol-sirtuin-kalori\v cna restrikcija-
staranje paradigmi (Anderson in Weindruch, 2013; Gems in Partridge, 2013; Martin,
2011; Selman in Withers, 2011).
Oksidativni stres ima v procesih staranja dvojno vlogo. Mo\v can oksidativni stres staranje
pospe\k suje, blag in ponavljajo\v c oksidativni stres pa \v zivljenjsko dobo organizmu podalj\k suje.
Inovativni pristop k zaviranju staranja predstavlja manipulacija endogenih celi\v cnih
obrambnih mehanizmov, kot je npr. antioksidativni odziv, preko planirane diete ali
preko farmakolo\k skih antioksidantov in/ali hormetinov. Pregled raziskav je razkril nekaj
klju\v cnih korakov in napotkov za zaviranje staranja:
1. Zmanj\k sevanje kalori\v cnega vnosa a hkrati skrb, da ne pride do podhranjenosti.
2. Prehrana s hormetini bogatimi \v zivili (sadje in zelenjava).
3. Uporaba prehrambenih dodatkov s hormetini (npr. resveratrolom).
4. Redna a zmerna fizi\v cna aktivnost in hkrati izogibanje naporni in iz\v crpavajo\v ci vadbi.
5. Izogibanje toksi\v cnim koncentracijam \k skodljivih snovi (npr. te\v zke kovine) (Anderson
in Weindruch, 2013; Gaman et al., 2011; Martin, 2011).
PREDSTAVITEV: EKOPOIEZA MARSA – PRILOŽNOSTI IN OVIRE, KI JIH PREDSTAVLJA INŽE...Nejc Draganjec
Bistveni korak ustvarjanja novega okolja, primernega za poselitev ljudi, je načrtna vzpostavitev stabilnega ekosistema (ekopoieza). Odnosi med organizmi v stabilnem ekosistemu so kompleksni in težko predvidljivi, dodatno pa ekopoiezo otežujejo še ekstremni okoljski pogoji, ki ožijo nabor potencialnih kandidatov in s tem biološko pestrost. Ekstremna okolja na Zemlji ponujajo nekaj odgovorov in nakazujejo, da se tudi v ekstremnih razmerah spletejo trdne simbiotske naveze, ki simbiontom celo omogočajo preživetje. V nalogi je raziskan potencial lišajev za ekopoiezo v Marsovih okoljskih razmerah.
Sonogenetic Locale Specific Activation of Universal Vectors for Xenobiotics -...Nejc Draganjec
The final goal of the project is to develop “BioBrick” for liposome produced by means of synthetic biology, that
has a construct for disintegration embedded in its membrane. Xenobiotic packaged in a liposome is not part
of pharmacodynamics since it is biologically unavailable. Which makes liposomes interesting candidates for
universal drug delivery vectors. In our case, liposome disintegration is initiated by non-invasive sonic signal
and carried out by a construct of a sensor and an active part embedded in a membrane. Sensor part of a
construct is mechanoreceptor/mechanotransducer which activates protein representing the active part of a
construct. After activation, active part carries out the dissolution of a compartmentalization function by means
of total disintegration of vector or only membrane perforation. After an opening of a vector, previously packed
xenobiotic becomes locally available with a high concentration in locale and thus high effect and low systemic
concentration and thus smaller chance of side effect. This approach is very specific for both, time and space
factors and at the same time has a very broad area of potential biomedical applications. Vector would be, in
a hypothetical scenario of practical use in oncology, first packed with chemotherapeutics/biological drugs,
administered intravenously and then medical staff would have an option of drug activation in specific locations.
Activation is very precise and at the same time offers an option of easy switching among many different
targets, for example between dominant tumor to many potential metastasis. Since location of activation is
not tied to biomarker, but rather takes advantage of other rapidly developing medical technologies, vector
remains universally and directly applicable for any patient and for a broad spectrum of pathologies in fields of
oncology (chemotherapeutics/biological drugs and other payloads, like local immune response enhancers),
autoimmune diseases (local immune suppressors, diabetes), parasitology (malaria drugs and plasmodium
sporozoite), local pathologies (ulcer, trauma healing) . . .
Gene expression control - practicum reportNejc Draganjec
Preverjanje izražanja gena za β-aktin v embriju
cebrice (izolacija celotne RNA embrija cebrice →
spektrofotometrično preverjanje uspešnosti izolacije →
reverzna transkripcija mRNA za gen β-aktin →
pomnoževanje cDNA v PCR → preverjanje na gelu)
SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Nejc Draganjec
V zadnjih nekaj letih smo bili pri\v ca vrtincu razvoja razumevanja osnovnih konceptov
biologije staranja. Med drugim so bili razviti kemi\v cni opona\k salci kalori\v cne restrikcije,
ki dokazano upo\v casni staranje pri sesalcih. Dose\v zen je bil velik napredek v kontroli-
ranju staranja pri sesalcih preko S6K1 in TOR poti. Po eni strani je bilo dokazano
upo\v casnjevanje staranja s TOR inhibitorjem rapamicinom, po drugi strani pa je nekaj
\k studij podalo rezultate, ki nasprotujejo ustaljeni resveratrol-sirtuin-kalori\v cna restrikcija-
staranje paradigmi (Anderson in Weindruch, 2013; Gems in Partridge, 2013; Martin,
2011; Selman in Withers, 2011).
Oksidativni stres ima v procesih staranja dvojno vlogo. Mo\v can oksidativni stres staranje
pospe\k suje, blag in ponavljajo\v c oksidativni stres pa \v zivljenjsko dobo organizmu podalj\k suje.
Inovativni pristop k zaviranju staranja predstavlja manipulacija endogenih celi\v cnih
obrambnih mehanizmov, kot je npr. antioksidativni odziv, preko planirane diete ali
preko farmakolo\k skih antioksidantov in/ali hormetinov. Pregled raziskav je razkril nekaj
klju\v cnih korakov in napotkov za zaviranje staranja:
1. Zmanj\k sevanje kalori\v cnega vnosa a hkrati skrb, da ne pride do podhranjenosti.
2. Prehrana s hormetini bogatimi \v zivili (sadje in zelenjava).
3. Uporaba prehrambenih dodatkov s hormetini (npr. resveratrolom).
4. Redna a zmerna fizi\v cna aktivnost in hkrati izogibanje naporni in iz\v crpavajo\v ci vadbi.
5. Izogibanje toksi\v cnim koncentracijam \k skodljivih snovi (npr. te\v zke kovine) (Anderson
in Weindruch, 2013; Gaman et al., 2011; Martin, 2011).
ELEKTRONSKA MIKROSKOPIJA MIKROGRAFIJE IN ULTRASTRUKTURENejc Draganjec
Ker je valovna dolžina elektronskega žarka 100.000-krat krajša od valovne dolžine vidne svetlobe, je teoretična ločljivost elektronske mikroskopije 0,001 nm. Toda zaradi napak magnetnih leč je dejanska maksimalna ločljivost osnovnih tehnik elektronske miroskopije okoli 0,1 nm oz 1 \r A. Praktično ločljivost pa določa tudi vrsta vzorca in njegove značilnosti. Praktično dosegljiva ločljivost bioloških vzorcev je zaradi njihovih lastnosti okoli 1 nm (Echin, 2009; Egerton, 2005; Goodhew et al., 2001; Khan, 212; Watt, 1997). Poznamo dve osnovni vrsti elektronskih mikroskopov (presevni elektronski mikroskop oz. TEM in vrstični elektronski mikroskop oz. SEM), ki se po svojih značilnostih
in principu delovanja precej razlikujeta. Konstrukcija TEM je v osnovi podobna svetlobnemu mikroskopu. Vir ``svetlobe'' nadomesti elektronska puška oz. linearni pospeševalnik iz katode in anode. Katoda poskrbi za vir elektronov in anoda za pospeševanje v smeri preparata. Snop elektronov nato potuje po koloni, v kateri moramo vzdrževati visoki vakum. Za fokusiranje in radialno pospeševanje snopa poskrbi sistem elektromagnetnih leč, ki delujejo kot kondenzor, objektiv in projektiv. Med snopom elektronov in preparatom pride do interakcij (odboj, elastično in neelastično sipanje), katerih frekvenca je odvisna od elektronske gostote preparata. Klasična priprava preparatov za TEM je postopek iz 6 korakov: fiksacija, dehidracija, vklapljanje, rezanje, prenos na nosilec in kontrastiranje s težkimi kovinami (Echin, 2009; Egerton, 2005; Goodhew et al., 2001; Khan, 212; Watt, 1997).
LOKALIZACIJA CELIČNIH STRUKTUR V BIOLOŠKIH VZORCIH Z MIKROSKOPSKIMI TEHNIKAMI...Nejc Draganjec
K izrednemu napredku mikroskopije ni prispeval le razvoj orodij, torej razvoj novih mikroskopov in izboljšava že obstoječih tehnik mikroskopiranja. Ključno je k razvoju
prispeval tudi napredek metodologije in pojav novih postopkov priprave mikroskopskih preparatov. Kadar biološki vzorec pripravljamo za mikroskopijo moramo biti še posebej pozorni na ohranjanje celične strukture in bioloških delov/molekul, ki so predmet preučevanja. Dobre metode priprav vzorcev za lokalizacijo omogočajo selektivnost
v postopku priprave, postopek mora biti natančen in občutljiv, ohranjati rekacijski produkt in omogoča enostavno in kontrastno vizualizacijo preučevane strukture. Med
pripravo ne smemo pozabiti na pozitivne in negativne kontrole (Žnidaršič, 2014).
Nekateri postopki priprave mikroskopskih preparatov so znani že zelo dolgo, takšna so predvsem nespecifična barvanja in kontrastiranje vzorcev. Mnogo tehnik, ki jih
uporabljamo danes, pa je povsem novih. Zelo pogosto se uporabljajo selektivna barvanja, dokazovanje encimske aktivnosti, imunolokalizacija, hibridizacija in situ, označevanje s fluorescenčnimi proteini (npr. GFP) (Chopra et al., 2012; Žnidaršič, 2014)...
Na vajah smo za lokalizacijo uporabili barvanja s sudan črno B (lipidi), DAPI (nukleinske kisline), hematoksilin-eozin (jedra, citoplazma in kolagen) in trikromatsko barvanje po
Massonu.
EKOPOIEZA MARSA – PRILOŽNOSTI IN OVIRE, KI JIH PREDSTAVLJA INŽENIRING NOVEGA ...Nejc Draganjec
Bistveni korak ustvarjanja novega okolja, primernega za poselitev ljudi, je načrtna vzpostavitev stabilnega ekosistema (ekopoieza). Odnosi med organizmi v stabilnem ekosistemu so kompleksni in težko predvidljivi, dodatno pa ekopoiezo otežujejo še ekstremni okoljski pogoji, ki ožijo nabor potencialnih kandidatov in s tem biološko pestrost. Ekstremna okolja na Zemlji ponujajo nekaj odgovorov in nakazujejo, da se tudi v ekstremnih razmerah spletejo trdne simbiotske naveze, ki simbiontom celo omogočajo preživetje. V nalogi je raziskan potencial lišajev za ekopoiezo v Marsovih okoljskih razmerah.
Endosimbiontski odnosi med gostitelji nevretenčarji in fotosimbiontom so že dolgo poznani. Precej dobro so raziskani primeri gostiteljev mehkužcev (npr. Elysia chlorotica) in členonožcev. Sedaj pa se prvič pojavlja primer endosimbiontskega odnosa, pri katerem je gostitelj vretenčar. Pisani aksolotel (Ambystoma maculatum) in njegov fotosimbiont zelena alga (Oophila amblystomatis) imata tesno mutualistično zvezo, ki se prične v samem začetku embrionalnega razvoja, določa potek le-tega in se nadaljuje v larvalni stadij ter ostaja pri odrasli živali, katere fitnes je v veliki meri odvisen tudi od uspeha simbiontske zveze.
Endosimbiontski odnosi med gostitelji nevretenčarji in fotosimbiontom so že dolgo poznani. Precej dobro so raziskani primeri gostiteljev mehkužcev (npr. Elysia chlorotica) in členonožcev. Sedaj pa se prvič pojavlja primer endosimbiontskega odnosa, pri katerem je gostitelj vretenčar. Pisani aksolotel (Ambystoma maculatum) in njegov fotosimbiont zelena alga (Oophila amblystomatis) imata tesno mutualistično zvezo, ki se prične v samem začetku embrionalnega razvoja, določa potek le-tega in se nadaljuje v larvalni stadij ter ostaja pri odrasli živali, katere fitnes je v veliki meri odvisen tudi od uspeha simbiontske zveze.
Puščave - seminarska naloga pri predmetu ekologijaNejc Draganjec
Sušna območja delimo v podkategorije na podlagi več faktorjev. Upošteva se indeks precipitacija in potencialne evapotranspiracije, povprečne temperature, geografske značilnosti … Na teh faktorjih temelji groba razdelitev puščav na vroče puščave, mrzle puščave, polsuhe puščave in priobalne puščave. Puščave nudijo zelo specifične okoljske pogoje. Značilno je pomanjkanje vode, visoke ali nizke temperature, velika dnevna nihanja temperature … Biomi puščavskih ekosistemov za spopadanje z okoljskimi omejitvami koristijo številne prilagoditve, kot so pospešen razvoj, anabioza, razni sistemi intenzivnega varčevanja z vodo. Zaradi specifičnih zahtev je biološka diverziteta v ekosistemih puščav praviloma nižja, kot v večini drugih ekosistemov. Zato intenzivno širjenje puščav (dezertifikacija) predstavlja precejšnji izziv v trenutnem, hitro spreminjajočem se podnebju.
Puščave- predstavitev seminarske naloge pri predmetu ekologijaNejc Draganjec
Sušna območja delimo v podkategorije na podlagi več faktorjev. Upošteva se indeks precipitacija in potencialne evapotranspiracije, povprečne temperature, geografske značilnosti … Na teh faktorjih temelji groba razdelitev puščav na vroče puščave, mrzle puščave, polsuhe puščave in priobalne puščave. Puščave nudijo zelo specifične okoljske pogoje. Značilno je pomanjkanje vode, visoke ali nizke temperature, velika dnevna nihanja temperature … Biomi puščavskih ekosistemov za spopadanje z okoljskimi omejitvami koristijo številne prilagoditve, kot so pospešen razvoj, anabioza, razni sistemi intenzivnega varčevanja z vodo. Zaradi specifičnih zahtev je biološka diverziteta v ekosistemih puščav praviloma nižja, kot v večini drugih ekosistemov. Zato intenzivno širjenje puščav (dezertifikacija) predstavlja precejšnji izziv v trenutnem, hitro spreminjajočem se podnebju.
One zoom - biološka podatkovna zbirka in predvsem orodje za vizualizacijoNejc Draganjec
One zoom je orodje za vizualizacijo po principu fraktalne periodične geometrije. Skupaj z orodjem pridejo tudi odlične biološke podatkovne zbirke filogenije sesalcev, dvoživk ...
Evolucija raka - vpliv naravne selekcije na evolucijo onkoloških obolenjNejc Draganjec
Rak je bolezen genoma. Klasični model karcinogeneze opisuje večkratno sosledno širjenje klonov, ki ga vodi nabiranje genetskih sprememb (mutacij) in pozitivna selekcija okolja v katerem se tumor pojavi. Toda z evolucijskimi metodami lahko raziskujemo onkološka obolenja tudi iz vidika makro in populacijske evolucije. Naravna selekcija je poskrbela za kompleksne in prepletene mehanizme regulacije in popravljanja genoma in abnormalne celične delitve. Toda, pogosto pride tudi do antagonistične koevolucije in posledičnih pleotropičnih učinkov genov, ki v določenem obdobju osebka njegov fitnes dvigujejo a imajo hkrati v kasnejših obdobjih življenja onkogeno vlogo. Na tak način mehanizmi Darwinove evolucije v populaciji ne izkoreninjajo bolezni kot je rak, ampak fiksirajo onkogene in gensko podlago za takšno delovanje senescence na sploh.
ELEKTRONSKA MIKROSKOPIJA MIKROGRAFIJE IN ULTRASTRUKTURENejc Draganjec
Ker je valovna dolžina elektronskega žarka 100.000-krat krajša od valovne dolžine vidne svetlobe, je teoretična ločljivost elektronske mikroskopije 0,001 nm. Toda zaradi napak magnetnih leč je dejanska maksimalna ločljivost osnovnih tehnik elektronske miroskopije okoli 0,1 nm oz 1 \r A. Praktično ločljivost pa določa tudi vrsta vzorca in njegove značilnosti. Praktično dosegljiva ločljivost bioloških vzorcev je zaradi njihovih lastnosti okoli 1 nm (Echin, 2009; Egerton, 2005; Goodhew et al., 2001; Khan, 212; Watt, 1997). Poznamo dve osnovni vrsti elektronskih mikroskopov (presevni elektronski mikroskop oz. TEM in vrstični elektronski mikroskop oz. SEM), ki se po svojih značilnostih
in principu delovanja precej razlikujeta. Konstrukcija TEM je v osnovi podobna svetlobnemu mikroskopu. Vir ``svetlobe'' nadomesti elektronska puška oz. linearni pospeševalnik iz katode in anode. Katoda poskrbi za vir elektronov in anoda za pospeševanje v smeri preparata. Snop elektronov nato potuje po koloni, v kateri moramo vzdrževati visoki vakum. Za fokusiranje in radialno pospeševanje snopa poskrbi sistem elektromagnetnih leč, ki delujejo kot kondenzor, objektiv in projektiv. Med snopom elektronov in preparatom pride do interakcij (odboj, elastično in neelastično sipanje), katerih frekvenca je odvisna od elektronske gostote preparata. Klasična priprava preparatov za TEM je postopek iz 6 korakov: fiksacija, dehidracija, vklapljanje, rezanje, prenos na nosilec in kontrastiranje s težkimi kovinami (Echin, 2009; Egerton, 2005; Goodhew et al., 2001; Khan, 212; Watt, 1997).
LOKALIZACIJA CELIČNIH STRUKTUR V BIOLOŠKIH VZORCIH Z MIKROSKOPSKIMI TEHNIKAMI...Nejc Draganjec
K izrednemu napredku mikroskopije ni prispeval le razvoj orodij, torej razvoj novih mikroskopov in izboljšava že obstoječih tehnik mikroskopiranja. Ključno je k razvoju
prispeval tudi napredek metodologije in pojav novih postopkov priprave mikroskopskih preparatov. Kadar biološki vzorec pripravljamo za mikroskopijo moramo biti še posebej pozorni na ohranjanje celične strukture in bioloških delov/molekul, ki so predmet preučevanja. Dobre metode priprav vzorcev za lokalizacijo omogočajo selektivnost
v postopku priprave, postopek mora biti natančen in občutljiv, ohranjati rekacijski produkt in omogoča enostavno in kontrastno vizualizacijo preučevane strukture. Med
pripravo ne smemo pozabiti na pozitivne in negativne kontrole (Žnidaršič, 2014).
Nekateri postopki priprave mikroskopskih preparatov so znani že zelo dolgo, takšna so predvsem nespecifična barvanja in kontrastiranje vzorcev. Mnogo tehnik, ki jih
uporabljamo danes, pa je povsem novih. Zelo pogosto se uporabljajo selektivna barvanja, dokazovanje encimske aktivnosti, imunolokalizacija, hibridizacija in situ, označevanje s fluorescenčnimi proteini (npr. GFP) (Chopra et al., 2012; Žnidaršič, 2014)...
Na vajah smo za lokalizacijo uporabili barvanja s sudan črno B (lipidi), DAPI (nukleinske kisline), hematoksilin-eozin (jedra, citoplazma in kolagen) in trikromatsko barvanje po
Massonu.
EKOPOIEZA MARSA – PRILOŽNOSTI IN OVIRE, KI JIH PREDSTAVLJA INŽENIRING NOVEGA ...Nejc Draganjec
Bistveni korak ustvarjanja novega okolja, primernega za poselitev ljudi, je načrtna vzpostavitev stabilnega ekosistema (ekopoieza). Odnosi med organizmi v stabilnem ekosistemu so kompleksni in težko predvidljivi, dodatno pa ekopoiezo otežujejo še ekstremni okoljski pogoji, ki ožijo nabor potencialnih kandidatov in s tem biološko pestrost. Ekstremna okolja na Zemlji ponujajo nekaj odgovorov in nakazujejo, da se tudi v ekstremnih razmerah spletejo trdne simbiotske naveze, ki simbiontom celo omogočajo preživetje. V nalogi je raziskan potencial lišajev za ekopoiezo v Marsovih okoljskih razmerah.
Endosimbiontski odnosi med gostitelji nevretenčarji in fotosimbiontom so že dolgo poznani. Precej dobro so raziskani primeri gostiteljev mehkužcev (npr. Elysia chlorotica) in členonožcev. Sedaj pa se prvič pojavlja primer endosimbiontskega odnosa, pri katerem je gostitelj vretenčar. Pisani aksolotel (Ambystoma maculatum) in njegov fotosimbiont zelena alga (Oophila amblystomatis) imata tesno mutualistično zvezo, ki se prične v samem začetku embrionalnega razvoja, določa potek le-tega in se nadaljuje v larvalni stadij ter ostaja pri odrasli živali, katere fitnes je v veliki meri odvisen tudi od uspeha simbiontske zveze.
Endosimbiontski odnosi med gostitelji nevretenčarji in fotosimbiontom so že dolgo poznani. Precej dobro so raziskani primeri gostiteljev mehkužcev (npr. Elysia chlorotica) in členonožcev. Sedaj pa se prvič pojavlja primer endosimbiontskega odnosa, pri katerem je gostitelj vretenčar. Pisani aksolotel (Ambystoma maculatum) in njegov fotosimbiont zelena alga (Oophila amblystomatis) imata tesno mutualistično zvezo, ki se prične v samem začetku embrionalnega razvoja, določa potek le-tega in se nadaljuje v larvalni stadij ter ostaja pri odrasli živali, katere fitnes je v veliki meri odvisen tudi od uspeha simbiontske zveze.
Puščave - seminarska naloga pri predmetu ekologijaNejc Draganjec
Sušna območja delimo v podkategorije na podlagi več faktorjev. Upošteva se indeks precipitacija in potencialne evapotranspiracije, povprečne temperature, geografske značilnosti … Na teh faktorjih temelji groba razdelitev puščav na vroče puščave, mrzle puščave, polsuhe puščave in priobalne puščave. Puščave nudijo zelo specifične okoljske pogoje. Značilno je pomanjkanje vode, visoke ali nizke temperature, velika dnevna nihanja temperature … Biomi puščavskih ekosistemov za spopadanje z okoljskimi omejitvami koristijo številne prilagoditve, kot so pospešen razvoj, anabioza, razni sistemi intenzivnega varčevanja z vodo. Zaradi specifičnih zahtev je biološka diverziteta v ekosistemih puščav praviloma nižja, kot v večini drugih ekosistemov. Zato intenzivno širjenje puščav (dezertifikacija) predstavlja precejšnji izziv v trenutnem, hitro spreminjajočem se podnebju.
Puščave- predstavitev seminarske naloge pri predmetu ekologijaNejc Draganjec
Sušna območja delimo v podkategorije na podlagi več faktorjev. Upošteva se indeks precipitacija in potencialne evapotranspiracije, povprečne temperature, geografske značilnosti … Na teh faktorjih temelji groba razdelitev puščav na vroče puščave, mrzle puščave, polsuhe puščave in priobalne puščave. Puščave nudijo zelo specifične okoljske pogoje. Značilno je pomanjkanje vode, visoke ali nizke temperature, velika dnevna nihanja temperature … Biomi puščavskih ekosistemov za spopadanje z okoljskimi omejitvami koristijo številne prilagoditve, kot so pospešen razvoj, anabioza, razni sistemi intenzivnega varčevanja z vodo. Zaradi specifičnih zahtev je biološka diverziteta v ekosistemih puščav praviloma nižja, kot v večini drugih ekosistemov. Zato intenzivno širjenje puščav (dezertifikacija) predstavlja precejšnji izziv v trenutnem, hitro spreminjajočem se podnebju.
One zoom - biološka podatkovna zbirka in predvsem orodje za vizualizacijoNejc Draganjec
One zoom je orodje za vizualizacijo po principu fraktalne periodične geometrije. Skupaj z orodjem pridejo tudi odlične biološke podatkovne zbirke filogenije sesalcev, dvoživk ...
Evolucija raka - vpliv naravne selekcije na evolucijo onkoloških obolenjNejc Draganjec
Rak je bolezen genoma. Klasični model karcinogeneze opisuje večkratno sosledno širjenje klonov, ki ga vodi nabiranje genetskih sprememb (mutacij) in pozitivna selekcija okolja v katerem se tumor pojavi. Toda z evolucijskimi metodami lahko raziskujemo onkološka obolenja tudi iz vidika makro in populacijske evolucije. Naravna selekcija je poskrbela za kompleksne in prepletene mehanizme regulacije in popravljanja genoma in abnormalne celične delitve. Toda, pogosto pride tudi do antagonistične koevolucije in posledičnih pleotropičnih učinkov genov, ki v določenem obdobju osebka njegov fitnes dvigujejo a imajo hkrati v kasnejših obdobjih življenja onkogeno vlogo. Na tak način mehanizmi Darwinove evolucije v populaciji ne izkoreninjajo bolezni kot je rak, ampak fiksirajo onkogene in gensko podlago za takšno delovanje senescence na sploh.
Gensko spremenjeni organizmi in potencialna tveganja poročilo diskusije(nej...
Pregled uporabe genetskih orodij v etologiji
1. GENETSKA ORODJA
Pregled uporabe genetskih orodij v etologiji.
UNIVERZA V LJUBLJANI
BIOTEHNIŠKA FAKULTETA
ODDELEK ZA BIOLOGIJO
Seminarska naloga pri predmetu Etoligija
(mentor: prof. dr. Janko Božič)
Ljubljana, 2013
Nejc DRAGANJEC
3. Does behavior reflect phylogeny in swiftlets (Aves: Apodidae)? A test using cytochrome b mitochondrial DNA sequences (1996, Lee et all)
Ključni pojmi
• kladogram
• končni razlogi vedenja
• posredni razlogi vedenja
• kvantitativni genski lokusi
• oznake izraženih zaporedij
• ekotip / podvrsta
• filogenetska vztrajnost
Transcriptional analysis of targets in multiple sclerosis (2003, Lawrence et all)
6. Viri
• Animal Behavior, Michael D. Breed in Janice Moore
(2012, Elsevier)
• Lee et all. 1996. Does behavior reflect phylogeny in
swiftlets (Aves: Apodidae)? A test using cytochrome b
mitochondrial DNA sequences. Evolution; 93:7091–7096
• McManus in Sharp. Gene silencing in mammals by small
interfering RNAs. Nature. 2002; 3:737–747
Jaz sem verjetno tisti, ki se mora res predstaviti. Nekateri me že poznate, večina pa verjetno še ne. Ime mi je Nejc Draganjec, tako kot piše zgoraj ! Sem še študent iz bivšega programa, svoje obveznosti pa sedaj zaključujem po bolonjskem sistemu. Moja naloga je, da predstavim pregled genetskih orodij, ki se uporabljajo v etologiji, medtem ko bosta nekatere metode bolj natančno predstavila še Špela in Samuel.
Tako, najprej si poglejmo, kako bo predstavitev potekala. Upam da po zgornji in ne po spodnji časovnici, a pustimo se presenetiti !Drugače pa bom, glede na to da moja predstavitev predstavlja uvod tudi v 2, ki še sledita, najprej definiral ključne pojme iz vedenjske genetike. Nato bom predstavil razporeditev genetskih metod glede na področje in namen raziskave. Nato pa znotraj 3 razvrstitev še nekatere posamezne metode. Kot že rečeno, tiste, ki jih bosta kasneje natančneje obdelala Špela in Samuel, bom samo omenil in uvrstil v večjo sliko.Zaključili bomo z vprašanji povezanimi z mojo temo. Prosim, držite se teme, kako je to pri delfinih pa si lahko potem povemo ob kavi !Gremo torej kar na glavne pojme s katerimi se srečujemo pri vedenjski genetiki…
KLADOGRAM – je filogenetsko drevo, ki raziskovalcu omogoča vizualizacijo, sledenje spremembam vedenjskih vzorcev in identifikacijo ključnih vedenjskih inovacij skozi evolucijo. Na primeru zgoraj lahko vidimo kladogram vedenja povezanega z izbiro materiala za gnezdenje pri vrstah hudournikov.Razliko med končnimi razlogi vedenja in posrednimi razlogi vedenja si poglejmo na primeru prerijskih psov. Če prerijski pes sliši opozorilni klic drugega člana se bo verjetno nemudoma skril v najbližjo luknjo. Skrivanje v luknjo je v tem primeru vedenjski vzorec in posredni razlog vedenja je opozorilni klic drugega prerijskega psa. Toda končni razlog skrivanja v luknjo je preživetje. Skriva se, ker hoče preživeti napad plenilca. Opozorilni klic ni vir nevarnosti, vendar pa opozori žival na potencialno bližnjo nevarnost, kot je orel, ki pa lahko ogrozi njegovo verjetnost preživetja.KONČNI RAZLOGI VEDENJA (ultimate causes)– razložijo lastnosti iz vidika evolucijskih pritiskovPOSREDNI RAZLOGI VEDENJA (proximatecauses) – razložijo biološke funkcije iz vidika trenutnih fizioloških in okoljskih pogojevČeprav je vedenjski vzorec v obeh primerih enak, razlaga temelji na različnih okoliščinah. Končni razlogi razlagajo vedenje iz vidika evolucijskih pritiskov, ki so razlog za dedovano vedenje. Posredni razlogi pa iz vidika trenutnih fizioloških in okoljskih faktorjev, ki vedenjski vzorec omogočajo.KVANTITATIVNI GENSKI LOKUSI – so deli DNA, ki nosijo ali pa so povezani z geni, ki določajo kvantitativne lastnosti. Kvantitativna lastnost je fenotipska lastnost, ki močno variira in je odvisna od komulativnega efekta dveh ali več genov. Verjetno vsesplošno najbolj znan primer je npr. odtenek naše kože, ki ga določa okoli 60 različnih genov.Tudi bolezni kot sta alzheimerjeva, osteoporoza in verjetno kar večina, če ne praktično vsi dedovani vedenjski vzorci.OZNAKE IZRAŽENIH ZAPOREDIJ – Označeno izraženo zaporedje, ali s tujo kratico EST je kratka pod-sekvenca cDNAzaporedja. Uporabljajo se za ugotavljanje aktivnega genskega prepisovanja in kot metoda pri odrivanju novih genov.EKOTIP / PODVRSTA – Verjetno ni potrebno prav posebej razlagati. V zadostni geografski izoliranosti se začnejo oblikovati geografske vrstne variante, ekotipi in podvrste. To je prvi korak v speciaciji. Tukaj imamo na sliki primer vseh 6 ekotipov velike pliskavke.FILOGENETSKA VZTRAJNOST – je pojavljanje lastnosti, ki so prilagoditev na prejšnje okolje, a v novem in spremenjenem okolju nimajo več pomena. Npr. vsi smo že kdaj videli psa, kako se zavrti predno se usede ali uleže, ne glede na to, da na kavču ali preprogi ni trave, ki bi jo moral poteptati da si pripravi udobno ležišče.
Vedenjski genetiki za razvozlanje povezave med genotipom in izraženim vedenjem uporabljajo kopico orodij. Tukaj v tabeli jih vidimo razdeljene v 3 skupine glede na to kaj hočemo raziskati. Orodja so razdeljena glede na primernost za raziskovanje končnih ali posrednih razlogov vedenja in glede na pristop, ki je lahko holističen tako, da zajame celotni organizem, ali pa podroben tako da se osredotoči na posamezne mehanizme, ki vodijo vedenjski vzorec.V prvo skupino orodij, primernih za testiranje končnih razlogov vedenja, spadajo: raziskave geografskih variant, podvrst in ekotipov; Primerjalna filogenija; tehnika navzkrižne reje; analiza dvojčkov; umetna in naravna selekcija vedenja.V drugo skupino orodij, primernih za testiranje posrednih razlogov vedenja, a s holističnim pristopom k celemu organizmu, spadajo: Študije mutacij; študije stopnje dednosti, študije kvantitativnih genskih lokusov.V tretjo skupino orodij, prav tako primernih za testiranje posrednih razlogov vedenja, a tokrat s fokusiranim pristopom na posamezen mehanizem udeležen v izraženo vedenje, spadajo: oznake izraženih zaporedijin mikromreže/biočipi, iskanje kandidatnih genov in RNA utišanje genov.
Testi končnih razlogov vedenja odkrivajo evolucijo vedenjskega fenotipa. Vedenjski genetiki preučujejo geografske variacije, podvrste in ekotipe, ki so nastale naravno ali preko umetne selekcije. Primerjava geografskih variacij, podvrst in ekotipov in iskanje razlik med njimi nam pomaga razumeti v kakšnem obsegu genotip vpliva na določeno vedenje. Če na primer osebke različnih podvrst vzgojimo v skupnem ali identičnem okolju in osebki izkazujejo različno vedenje, je to zelo dober pokazatelj genetske podlage za izkazane vedenjske razlike.Večje vzorce vedenjske evolucije lahko dobro prikažemo na filogenetskih modelih. Ob izdelavi kladograma lahko že upoštevamo vedenjske vzorce, a se nam v tem primeru lahko kaj hitro zgodi da se ujamemo v začarani krog, v kolikor kladogram tudi izdelujemo z razlogom raziskave vedenja. Običajno se kladogramski model izdela na podlagi morfoloških in molekularnih podatkov in nato se opazuje kako se vedenjski vzorci ujemajo z narejenim modelom. Kladogramske analize so ključne pri ugotavljanju ali se je vedenjski vzorec skozi evolucijo razvil le enkrat ali večkrat neodvisno. Pogosto lahko razkrije tudi evolucijsko zaporedje dogodkov, ki so pripomogli k razvoju raziskovanega vedenja.Bolj natančno, predvsem navzkrižno rejo, analizo dvojčkov in umetno selekcijo bo predstavila Špela, medtem ko so testi posrednih razlogov vedenja predvideno za seminarsko nalogo Samuela.Da ne posegam na tuj zelnik bom jaz na tem mestu zaključil in vam dal priložnost za vprašanja…