Samma metoder för att sekvensera DNA som gjorde det humana genomprojektet möjligt kan också användas för att studera diversitet och artrikedom i hela ekosystem.

Då man sekvenserade människans DNA utnyttjade man en metod som kallades shotgun-metoden: Man tog DNA från en människa eller en kromosom, bröt sönder DNAt i småbitar och lät ett stort antal DNA-sekvenseringsapparater i snabb följd sekvensbestämma massor av sådana småbitar utan att man brydde sig om var på kromosomen eller var i genomet de enskilda bitarna hörde hemma. Sedan matade man in de sekvenser som kom ut i stora datorer, som pusslade ihop överlappande sekvenser med varandra.

På precis samma sätt kan man göra med en burk vatten som tagits ur havet och som innehåller ett stort antal olika bakterier och andra levande varelser. Man centrifugerar burken så att alla levande organismer hamnar i dess botten, häller bort vattnet, slår sönder de levande varelserna, renar fram deras DNA, bryter sönder detta i småbitar och börjar sekvensbestämma småbitarna. Därefter används datorer för att jämföra och analysera all ade sekvenser som fåtts fram.

Den amerikanske sekvenseringsentusiasten Craig Venter har efter sitt försök att konkurrera ut det offentliga genomprojektet börjat göra sådana undersökningar i stor skala. I en personligt hållen artikel i New Scientist (050514) berättar han hur han nu kombinerar sin passion för segling och vetenskap genom att organisera en världsomsegling, där man tar vattenprover för DNA-analyser var 30:e mil.

De första analyserna gjordes av vatten från Sargassohavet, som är ett näringsfattigt område och som anses uppvisa liten biologisk variation. De DNA-snuttar som sekvenserades från någon halvliter vatten visade sig komma från över 1,2 miljoner olika gener, som kom från minst 1 800 olika arter, kanske från så många som 47 000.

Bland annat hittade de runt 800 olika varianter av genen för rodopsin, ett protein som fångar upp ljus och kan använda detta till att pumpa protoner över ett cellmembran. Därigenom uppkommer en energirik potentialskillnad över membranet, som kan användas för att bilda nytt ATP. Detta sätt att utvinna energi har man hittills trott bara förekommit hos enstaka saltälskande arkebakterier, men dessa resultat antyder att en betydande del av arterna i Sargassohavet kan använda detta sätt att utnyttja solenergi.

När tillräckligt mycket sekvenserande gjorts på detta sätt, skriver Venter, kan de bestämda DNA-sekvenserna användas till att designa enkla sk DNA-chips, med vars hjälp man snabbt och enkelt ska kunna analysera förändringar av den mikrobiologiska biodiversiteten på olika platser.

Dessa chips är små glasbrickor om några kvadratcentimeter, på vilka det finns tiotusentals olika små rutor, där maskiner i var ruta fäster ett antal exemplar av varsin enkelsträngad DNA-molekyl. I detta fall DNA-molekyler från olika arter som påträffats i havet.  Sedan kan man ta ett vattenprov, med några handgrepp rena fram DNA och göra det enkelsträngat och fluorescerande, droppa det på chipset, skölja och titta på chipset i mikroskop. Man ser då fluorescens på de ställen på chipset där en gen är fastsatt, från en art som finns i vattenprovet. Genom att studera hur många ställen som fluorescerar i olika prover kan man enkelt få en uppfattning om skillnaderna i artrikedom mellan proverna.

Om man en dag lyckas karaktärisera och namnge alla de arter man nu hittar DNA från kommer sådana chips dessutom att göra det mycket snabbt och enkelt att kartlägga mikrobiella ekosystem.

Henrik Brändén, juni 2005
Källa: New Scientist 050514
Bild: Sorcerer II, den jakt, som ska segla världen runt på DNA-jakt. Foto: J Craig Venter Institute.