В 2008 году корпорация IBM и компания Mars создали объединенную команду для работы над расшифровкой генотипа какао. Стоит отметить, что расшифровка генотипа растений не является чем-то новым. Ученые уже получили карту генома риса, горчицы и некоторых других растений, включая какао (2010 год).
Расшифровка же генома какао проводилась с целью помочь индустрии выращивания какао получить более здоровые, устойчивые к негативным внешним факторам, растения. Начальная фаза этой работы закончилась с интересным результатом: оказывается, участок генома, отвечающий за цвет растения, может быть индикатором здоровья растения, а также вкуса зерен какао.
Почему индустрия какао/шоколада нуждается в поддержке?
• Около 70% текущего урожая какао получают в экваториальной Африке;
• 2 миллиона небольших какао-ферм в Западной Африке зависят от этого растения;
• 1/3 насаждений какао в Африке пропадает из-за засух, вредителей и грибковых заболеваний;
• Только в США «шоколадная» индустрия теряет 800 миллионов долларов в результате означенных выше проблем.
Как проводился анализ генома
Для того, чтобы секвенировать генетический материал какао, ученые взяли пробы листьев, стручков и некоторых других частей растения, отправив все это в лабораторию Службы сельскохозяйственных исследований США (Министерство сельского хозяйства США). Секвенатор ДНК выделил необходимые для анализа нуклеотиды. Ну, а работа IBM, Mars и Министерства сельского хозяйства уже заключалась в получении карты генома. Работа по расшифровке генотипа какао заняла три года, в ходе работы было декодировано более 30 тысяч генов.
После этого компьютерные системы приступили к анализу этих генов, используя алгоритмы для идентификации определенных паттернов генов. Команда в ходе исследований работала с образцами тканей какао из разных точек мира, стараясь сравнить геном различных видов какако, для идентификации критичных участков генома, отвечающих за важные для человека свойства этого растения, включая вкус, устойчивость к болезням, недостатку влаги и прочим факторам.
По словам доктора Лаксми Парида, главы отдела компьютерной геномики IBM, наиболее сложная часть — найти гены, ответственные за фенотип. Прорывом можно назвать определение генов, ответственных за цвет стручка.
Цвет, вкус и гены
Ученые, в ходе продолжительной работы по секвенированию генома какао, смогли не только определить гены, ответственные за цвет стручка какао, но и понять, где в ДНК какао эти гены находятся.
Затем гены были маркированы как «хорошие» (для генов, отвечающих за зеленый цвет стручка), и «плохие» (гены, отвечающие за красный цвет). Оказывается, зерна какао из зеленых стручков дают хороший вкус, а из красных — плохой.
Теперь, при помощи полученной информации, можно получать лучшие виды какао за очень короткий период времени. Ранее работа по выведению качественного вида какао занимала годы и годы. Кроме всего прочего, ученые ведут работу по выведению не только видов какао, которые дают плоды с хорошим вкусом, но и одновременно видов, устойчивых к негативным внешним воздействиям.
Роль IBM в исследованиях
Корпорация разработала алгоритмы для идентификации участков генома и отдельных генов, с целью определения тех генов, которые отвечают за фенотип растения. Это позволяет компании Mars проводить эффективную работу по улучшению вкуса какао и устойчивости растений к внешним факторам.
Что касается разработанных IBM алгоритмов, то они открыты для любого сообщества исследователей.
Геном какао также выложен в открытый доступ, для проекта создан собственный сайт.
