גנומיקת נוף

גנומיקת נוף (באנגלית: Landscape genomics) היא אחת השיטות המשמשות לזיהוי קשרים בין גורמים סביבתיים ולהסתגלות גנטית של אורגניזמים בתגובה לגורמים סביבתיים אלו. גנומיקת נוף משלבת היבטים של אקולוגיה של נוף, גנטיקה של אוכלוסיות וגנטיקה של נוף. המונח גנטיקה של נוף מתייחס לאופן שבו מאפייני הסביבה משפיעים על מבנה האוכלוסייה וזרימת הגנים (מעבר של אללים מהמאגר הגנטי של אוכלוסייה אחת לאחרת) של אורגניזמים לאורך הזמן והמקום. תחום גנומיקת הנוף נבדל מגנטיקה של הנוף בכך שהוא אינו מתמקד בתהליכים הגנטיים הטבעיים, אלא מתייחס בנוסף לתהליכים טבעיים, כמו סחף וזרימת גנים, לתהליכים הסתגלותיים מובהקים, כלומר לתפקיד הברירה הטבעית. גנומיקת אוכלוסייה משתמשת במבחני חריגות יתר על מנת לזהות שונות גנטית, מבחנים אלו מסתמכים על זיהוי שונות גנטית גבוהה באוכלוסיות. אולם, בגנומיקת נוף ניתן לזהות מקרים בעלי פחות חריגות של שונות גנטית. בנוסף, מבחני החריגות אינם מכוונים להקל על זיהוי לחצי סלקציה מהסביבה המקומית שגורמים לשונות גנטית, ואכן הם אינם עושים זאת. להפך, גנומיקת נוף שואפת לזהות שינויים בגנום הנובעים ישירות מגורמים סביבתיים מקומיים. גנומיקת נוף היא תחום חדש יחסית, שהתפתח בזכות ההתקדמות הטכנולוגית שחלה בשנים האחרונות בתחום המיפוי הגנטי. גנומיקה היא חקר הגנום, הידוע גם כאוסף כל הגנים באורגניזם אחד. גנטיקת נוף עושה שימוש בטכנולוגיה המסוגלת לנטר 5-20 מרקרים גנטיים בכל פעם, בעוד שהטכנולוגיה התקדמה כך שהיא מסוגלת כעת למפות גנום שלם, כולל סוגים נוספים של מרקרים גנטיים. גנומיקת נוף מנתחת מרקרים אדפטיביים, בעוד שגנטיקה של נוף מנתחת רק מרקרים נייטרליים. תחום הגנומיקה החל לצמוח בשנות ה-70 כאשר טכנולוגיה חדשה התגלתה על ידי A.M. Maxam ו-W. Gilbert, והמשיך להתפתח בזכורת פרויקט הגנום האנושי המוכר בעולם. היישום של הטכנולוגיות והאסטרטגיות המשמשות בגנומיקה לגנטיקה של נוף הם אלו שיצרן את תחום נפרד של גנומיקת נוף. גנומיקת נוף עושה שימוש במספר תחומי מחקר. אנליזה של אסוציאציות סביבתיות משמשת לקשר בין תהליכי הסתגלות וסמנים גנטיים לבין גורמים סביבתיים מקומיים. האנליזה נעשית לרוב על ידי בחירת גורם סביבתי אחד, דוגמת מליחות מים או גובה. נתונים רציפים של הגורם הסביבתי הנבחר מיוצבים לאחר מכן לצד נתוני פולימורפיזמים גנטיים מאורגניזם בסביבה זו באותו זמן ומקום. לאחר מכן ניתן לבצע ניתוח נתונים על מנת לזהות קוהרלציות פוטנציאליות. ריצוף גנים היא טכנולוגיה נחוצה גם כן על מנת לזהות את המרקרים הגנטיים שיש לחקור בהתאמה לגורמים הסביבתיים. גנומיקת נוף סיפקה הזדמנות לבחון השלכות פוטנציאליות של שינויי אקלים בהתבסס על האופן בו אורגניזמים מגיבים לשינויים בטמפרטורות ובאקלים. דוגמה לכך היא חוקרים אשר חקרו מספר אוכלוסיות של עץ האלמון (שם מדעי Alnus; נקרא לעיתים בשמו האנגלי אלדר - Alder) השחור, ובאמצעות גנומיקת נוף מצאו שהוא מתאים עצמו מאוד לשינויי טמפרטורה. למחקר זה יש לכך השלכות משמעותיות, שכן הוא יכול לסייע לחוקרים לחזות כיצד האלמון השחור יגיב לשינויי אקלים בעתיד. יחד עם מחקר משלים על תפקידו האקולוגי של האלמון השחור, ניתן גם לחזות כיצד תשתנה הסביבה המקיפה את אוכלוסיות האלמון השחור. Rellstab, Christian; Gugerli, Felix; Eckert, Andrew J.; Hancock, Angela M.; Holderegger, Rolf (2015). "A practical guide to environmental association analysis in landscape genomics". Molecular Ecology (באנגלית). 24 (17): 4348–4370. doi:10.1111/mec.13322. ISSN 1365-294X. PMID 26184487free{{cite journal}}: תחזוקה - ציטוט: postscript (link) Li, Yong; Zhang, Xue-Xia; Mao, Run-Li; Yang, Jie; Miao, Cai-Yun; Li, Zhuo; Qiu, Ying-Xiong (דצמ' 2017). "Ten Years of Landscape Genomics: Challenges and Opportunities". Front. Plant Sci. 8: 2136. doi:10.3389/fpls.2017.02136. PMC 5733015. PMID 29312391free {{cite journal}}: (עזרה)תחזוקה - ציטוט: postscript (link) Schwartz, Michael K.; McKelvey, Kevin S.; Cushman, Samuel A.; Luikart, Gordon (2010), Cushman, Samuel A.; Huettmann, Falk (eds.), "Landscape Genomics: A Brief Perspective", Spatial Complexity, Informatics, and Wildlife Conservation (באנגלית), Springer Japan: 165–174, doi:10.1007/978-4-431-87771-4_9, ISBN 978-4-431-87770-7 Maxam, A. M.; Gilbert, W. (1977-02-01). "A new method for sequencing DNA". Proceedings of the National Academy of Sciences (באנגלית). 74 (2): 560–564. doi:10.1073/pnas.74.2.560. ISSN 0027-8424. PMC 392330. PMID 265521free{{cite journal}}: תחזוקה - ציטוט: postscript (link) De Kort, Hanne; Vandepitte, Katrien; Bruun, Hans Henrik; Closset-Kopp, Déborah; Honnay, Olivier; Mergeay, Joachim (באוקטובר 2014). "Landscape genomics and a common garden trial reveal adaptive differentiation to temperature across Europe in the tree species Alnus glutinosa". Molecular Ecology (באנגלית). 23 (19): 4709–4721. doi:10.1111/mec.12813. PMID 24860941. {{cite journal}}: (עזרה)