Окружающая среда
Общая совокупность факторов окружающей среды, действующих на организм

«Envirome» — это концепция, которая связывает ядро ​​условий окружающей среды с успешным биологическим функционированием живых существ. Эта концепция была создана в генетической эпидемиологии , в которой envirome определяется как полный набор факторов окружающей среды, как настоящих, так и прошлых, которые влияют на состояние организма, и в частности на состояние болезни. [1] Изучение envirome и его эффектов называется enviromics . Термин был впервые введен в области психиатрической эпидемиологии JC Anthony в 1995 году. [2] [3] Совсем недавно использование термина было распространено на клеточную область, где клеточная функциональная enviromics изучает как геном, так и envirom с точки зрения системной биологии. [4] В растениях enviromics напрямую связана со сложной экофизиологией , в которой широкая окружающая среда растений в масштабе омики может быть расчленена и понята как мозаика возможных факторов роста и баланс разнообразных доступных ресурсов. [5] [6] В экологии эта концепция может быть связана с законом толерантности Шелфорда . [7] Энвайромика ( изучение окружающей среды) рассматривается как столп современной селекции растений , [8] способный связать проектирование и разработку селекционных целей, скрывая их, с агрономическими целями для климатически разумного сельского хозяйства . [9] Он также способен ликвидировать пробелы в знаниях между различными уровнями системной биологии и феномики в контексте взаимодействия генов и окружающей среды . [10]

Классификация среды обитания у людей

Хотя могут быть как положительные, так и отрицательные эффекты окружающей среды на организм, отрицательные эффекты часто подчеркиваются при обсуждении болезней. Типология опасностей окружающей среды для здоровья, предложенная Макдауэллом, - это естественные физико-химические, антропогенные физико-химические, биологические/органические, естественные или антропогенные, макросоциальные, микро- или психосоциальные. [3] Один из подходов к классификации окружающей среды - организовать факторы на основе их вероятной причинно-следственной связи с конкретным заболеванием, например, сердечно-сосудистым заболеванием [11]

Временная шкала опасности окружающей среды является еще одним возможным измерением классификации; опасностью окружающей среды считается внезапное изменение (например, катастрофа), быстрое изменение окружающей среды или медленное изменение или статическая ситуация. [3] В исследованиях близнецов влияние окружающей среды часто разлагается на общие факторы окружающей среды, общие для обоих близнецов, и не общие факторы окружающей среды, которые различаются между близнецами. [12]

Классификация среды обитания растений

В растениях термин «экология» был, вероятно, впервые научно упомянут Сюй [13] в его знаковой статье об экологическом типировании , а также подробно описан Резенде и др. [14] , которая является областью прикладной науки о данных , которая интегрирует базы данных факторов окружающей среды в количественную генетику . [7] Затем он может использовать важные знания об экофизиологии растений, способные заполнить пробелы в том, как окружающая среда действует на разных уровнях системной биологии ( гены , транскрипты , белки и метаболиты ). Следовательно, он может повысить способность лучше понимать/моделировать фенотипическую пластичность основных агрономических признаков в различных условиях выращивания. Сообщество селекционеров растений столкнулось с сокращением затрат на приобретение датчиков окружающей среды (например, метеостанций ), которые должны быть установлены в полевых испытаниях, при этом повышая надежность и разрешение методов дистанционного зондирования . [6] Сочетание этих двух факторов в последние годы положило начало селекции с использованием экологии. Недавно Коста-Нето и др. [7] представили концепцию геномного прогнозирования с использованием окружающей среды , включающую использование типологий адаптации для обработки необработанных данных об окружающей среде в надежный дескриптор разнообразия окружающей среды. Затем эти данные используются для обучения точных моделей прогнозирования GxE, в основном с использованием молекулярных протоколов селекции в сельском хозяйстве и улучшении лесного хозяйства .

Генетические методы могут быть применены для выяснения фенотипических изменений, вызванных факторами окружающей среды. [15]

Фенотипическая пластичность , способность организма выражать различные черты в ответ на внутренние и внешние факторы окружающей среды, находится под влиянием как генетических, так и экологических факторов. Подобно тому, как генетические подходы использовались для определения и прогнозирования производительности на основе генетических маркеров, вклад факторов окружающей среды в фенотипическую пластичность можно систематически анализировать и прогнозировать. [15] Критический регрессор окружающей среды посредством информированного поиска (CERIS [16] [17] [18] [19] ) использует варианты окружающей среды за весь сезон для определения основных явных условий окружающей среды, которые способствуют производительности, аналогично тому, как анализ QTL / GWAS идентифицирует основные гены из маркеров всего генома. Энвиромное прогнозирование может использоваться для прогнозирования того, как организм будет работать в новых условиях роста на основе анализа вариантов окружающей среды за весь сезон, сродни тому, как геномное прогнозирование используется для прогнозирования производительности новых генотипов.

Корреляция и взаимодействие генотипа и среды

Влияние окружающей среды на организм может потенциально модулироваться его генетическим составом, т. е. его геномом. Два основных способа взаимодействия генов и окружающей среды — это корреляция и взаимодействие генотипа и окружающей среды . [12] Корреляция генотипа и окружающей среды возникает, например, потому что дети наследуют гены от своих родителей и живут под их влиянием. [12] В контексте генетической эпидемиологии взаимодействие относится к генам и окружающей среде, которые участвуют в причинно-следственной связи, которая отходит от простой аддитивной модели эффектов. [3] Примером взаимодействия генотипа и окружающей среды является повышенный риск развития болезни Альцгеймера после черепно-мозговой травмы у лиц, несущих аллель APOE . [20] ϵ 4 {\displaystyle \epsilon 4}

Критика в области здоровья человека

Некоторые исследователи рассматривают среду как переименование уже хорошо известного компонента воспитания дихотомии природа -воспитание при объяснении психологического поведения. [3] Стивен Роуз утверждал, что в психиатрии пришло время полностью отказаться от дихотомии геном-среда в пользу интегративного взгляда на жизненный путь человека. [21]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "-Омес и -омика глоссарий и таксономия". Cambridge Healthtech Institute . Получено 25 апреля 2013 г.
  2. ^ Шейн Кокс Гэд (2008). Руководство по доклинической разработке: токсикология . John Wiley & Sons. стр. 778. ISBN 9780470249048.
  3. ^ abcde Купер, Брайан (2001). «Природа, воспитание и психические расстройства: старые концепции в новом тысячелетии». Британский журнал психиатрии . 178 (доп. 40): 91–102. doi : 10.1192/bjp.178.40.s91 . PMID  11315233.
  4. ^ Тейшейра, Ана П; М.Л. Диас, Жуан; Кариньяс, Нуно; Соуза, Маркос; Ж Клементе, Жоао; Э Кунья, Антониу; фон Штош, Мориц; М Алвес, Паула; Дж. Т. Каррондо, Мануэль; Оливейра, Руи (2011). «Клеточная функциональная энвиромика: раскрытие функции факторов окружающей среды». Системная биология BMC . 5 : 92–108. дои : 10.1186/1752-0509-5-92 . ПМЦ 3118353 . ПМИД  21645360. 
  5. ^ Резенде, Рафаэль Т.; Пьефо, Ханс-Петер; Роза, Гильерме; Сильва-Джуниор, Орзенил Б.; Резенде, Маркос Деон В.; Граттапалья, Дарио (2021). «Энвиромика в селекции: приложения и перспективы селекции с использованием средовых факторов». Теоретическая и прикладная генетика . 134 (4): 95–112. doi : 10.1007/s00122-016-2691-5 . PMC 4799247. PMID  26932121 . 
  6. ^ ab Costa-Neto, G., Galli, G., Carvalho, HF, Crossa, J. и Fritsche-Neto, R. (2021b). EnvRtype: программное обеспечение для взаимодействия экологической геномики и количественной геномики в сельском хозяйстве. G3 Genes|Genomes|Genetics. doi:10.1093/g3journal/jkab040.
  7. ^ abc Коста-Нето, Г., Кросса, Дж. и Фриче-Нето, Р. (2021a). Enviromic Assembly повышает точность и снижает затраты на геномное предсказание пластичности урожайности кукурузы. Frontiers in Plant Science 12. doi:10.3389/fpls.2021.717552.
  8. ^ Кросса Дж., Фриче-Нето Р., Монтесинос-Лопес О.А., Коста-Нето Г., Дрейзигакер С., Монтесинос-Лопес А. и др. (2021). Треугольник современной селекции растений: оптимизация использования данных геномики, феномики и энвиромики. Границы в науке о растениях 12, 1–6. doi:10.3389/fpls.2021.651480.
  9. ^ Купер, М. и Мессина, К. Д. (2021). Можем ли мы использовать «Enviromics» для ускорения улучшения сельскохозяйственных культур путем интеграции селекции и агрономии? Frontiers in Plant Science 12. doi:10.3389/fpls.2021.735143.
  10. ^ Коста-Нето, Г. и Фриче-Нето, Р. (2021). Энвиромика: объединение различных источников данных, создание единой структуры. Селекция сельскохозяйственных культур и прикладная биотехнология 21, https://cbab.sbmp.org.br/2021/07/06/article-enviromics-bridging-different-sources-of-data-building-one-framework/
  11. ^ Риггс, Дэниел В.; Йегер, Рэй А.; Бхатнагар, Аруни (27.04.2018). «Определение среды обитания человека: подход «Омикс» для оценки экологического риска сердечно-сосудистых заболеваний». Circulation Research . 122 (9): 1259–1275. doi : 10.1161/CIRCRESAHA.117.311230. ISSN  0009-7330. PMC 6398443. PMID  29700071 . 
  12. ^ abc Neiderhiser, Jenae M. (2018). «Понимание ролей генома и окружающей среды: методы в генетической эпидемиологии». British Journal of Psychiatry . 178 (S40): s12–s17. doi : 10.1192/bjp.178.40.s12 . ISSN  0007-1250. PMID  11315218.
  13. ^ Сюй, Юньби (2016). «Экологическое типирование для расшифровки воздействия окружающей среды на сельскохозяйственные растения». Теоретическая и прикладная генетика . 129 (4): 653–673. doi : 10.1007/s00122-016-2691-5 . PMC 4799247. PMID  26932121. 
  14. ^ Резенде, Рафаэль Т.; Пьефо, Ханс-Петер; Сильва-Джуниор, Орзенил Б.; Резенде, Маркос Деон В.; Граттапалья, Дарио (2019). «Энвиромика в селекции: применение и перспективы селекции с использованием средовых факторов». bioRxiv : 1–23. doi :10.1101/726513. S2CID  201196743.
  15. ^ ab Li, Xianran; Guo, Tingting; Bai, Guihua; Zhang, Zhiwu; See, Deven; Marshall, Juliet; Garland-Campbell, Kimberly A.; Yu, Jianming (2022-02-07). «Подходы, основанные на данных и вдохновленные генетикой, объясняют и предсказывают колебания урожайности сельскохозяйственных культур, связанные с изменением климатических условий». Molecular Plant . 15 (2): 203–206. doi : 10.1016/j.molp.2022.01.001 . ISSN  1752-9867. PMID  34999020.
  16. ^ Ли, Сяньрань; Го, Тинтин; Ван, Джиньюй; Бекеле, Вубишет А.; Сукумаран, Сивакумар; Ванус, Адам Э.; Макнелли, Джеймс П.; Тиббс-Кортес, Лора Э.; Лопес, Марта С.; Лэмки, Кендалл Р.; Вестгейт, Марк Э.; Маккей, Джон К.; Архонтулис, Сотириос В.; Рейнольдс, Мэтью П.; Тинкер, Николас А. (2021-06-07). «Комплексная структура, восстанавливающая экологическое измерение для GWAS и геномного отбора в сельскохозяйственных культурах». Molecular Plant . 14 (6): 874–887. doi : 10.1016/j.molp.2021.03.010 . ISSN  1674-2052. PMID  33713844.
  17. ^ Го, Тинтин; Му, Ци; Ван, Джиньюй; Ванус, Адам Э.; Оноги, Акио; Ивата, Хироёши; Ли, Сяньрань; Ю, Цзяньмин (2020-05-01). «Динамические эффекты взаимодействующих генов, лежащих в основе фенотипической пластичности периода цветения риса и глобальной адаптации». Genome Research . 30 (5): 673–683. doi :10.1101/gr.255703.119. ISSN  1088-9051. PMC 7263186 . PMID  32299830. 
  18. ^ Ли, Синь; Го, Тинтин; Му, Ци; Ли, Сяньрань; Ю, Цзяньмин (2018-06-26). «Геномные и экологические детерминанты и их взаимодействие, лежащие в основе фенотипической пластичности». Труды Национальной академии наук . 115 (26): 6679–6684. Bibcode : 2018PNAS..115.6679L. doi : 10.1073/pnas.1718326115 . ISSN  0027-8424. PMC 6042117. PMID 29891664  . 
  19. ^ Му, Ци; Го, Тинтин; Ли, Сяньрань; Ю, Цзяньмин (2022). «Фенотипическая пластичность высоты растений, определяемая взаимодействием между генетическими локусами и суточным диапазоном температур». New Phytologist . 233 (4): 1768–1779. doi : 10.1111/nph.17904 . ISSN  0028-646X. PMID  34870847.
  20. ^ Nicoll, JA; Roberts, GW; Graham, DI (1996). «Амилоидный бета-протеин, генотип APOE и травма головы (обзор)». Annals of the New York Academy of Sciences . 777 : 271–275. doi :10.1111/j.1749-6632.1996.tb34431.x. PMID  8624097. S2CID  84564798.
  21. ^ Роуз, С. (2001). «Двигаясь дальше от старых дихотомий: за пределами природы ^ воспитание к жизненно важной перспективе» (PDF) . British Journal of Psychiatry . 178 (suppl. 40): s3–s7. doi : 10.1192/bjp.178.40.s3 . PMID  11315221.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Envirome&oldid=1213421931"