Bakteerien kasvattaminen Petri-astiassa on melko yksinkertaista – pyyhi kaikki vanupuikolla, jätä se lämpimään huoneeseen muutamaksi päiväksi ja olet valmis! Olet saanut uusia karvaisia ystäviä.
Mutta mikrobityypit, joita voit viljellä petrimaljassa, ovat vain pieni osa bakteereista, arkeista ja muista mikro-organismeista, jotka ovat asettuneet vanupuikkoon – vain ne, jotka soveltuvat olosuhteisiin, joissa niitä kasvatit.
Suurin osa heistä ei pidä ympäristöstä, jota voimme tarjota, eikä siksi kasva tottelevaisesti petrimaljassa.
Kansainvälinen tutkijaryhmä on löytänyt 12 556 uutta bakteerilajia ja arkeumia, joita ei ole koskaan kasvatettu laboratoriossa käyttämällä uutta tekniikkaa nimeltä metagenomiikka.
“Olemme pystyneet rekonstruoimaan tuhansia metagenomiperäisiä genomeja (MAG) suoraan sekvensoiduista ympäristönäytteistä tarvitsematta mikrobien viljelyä laboratoriossa”, kertoi Stephen Knifach, geenitieteilijä ja tutkimuksen tekijä Yhdysvaltain energiaministeriön yhteisessä genominstituutissa.
“Mikä todella erottaa tämän tutkimuksen aikaisemmista, on analysoitujen näytteiden huomattava ekologinen monimuotoisuus.”
Ryhmällä oli pääsy valtavaan tietokantaan, jossa oli yli 10000 metagenomia – termi kaikille ympäristönäytteistä peräisin oleville geneettisille materiaaleille. Kaikki DNA: t, jotka he voivat purkaa, kloonataan ja sekvensoidaan käyttämällä pieniä genomin säikeitä, ennen kuin tutkijat yrittävät laittaa nuo lyhyet DNA-fragmentit takaisin yhteen.
Se on kuin yritettäisiin koota sekoitettu palapeli, mutta käyttämällä “binning” -tekniikkaa joukkue pystyi koottamaan datasta 52515 MAG: ta – monet heistä ovat korkealaatuisia, ja kaikilla on yli 50 prosenttia genomista täydellinen.
Se ei ole ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat löytäneet metagenomiikkaa käyttäviä mikrobeja – he löysivät 16 jättiläisvirusta vuonna 2018, ja vuonna 2017 he löysivät uusilla menetelmillä 20 uutta evoluutiohaaraa elämän puusta.
Mutta tässä uudessa työssä tutkijat ovat yrittäneet analysoida näytteitä valtavalta alueelta täyttääkseen joitain aukkoja mikrobeista.
Johdonmukainen sijaintikartta ja MAG-tyypit. (Naifach et ai., Nature Biotechnology, 2020).
'' Teimme metagenomisen kokoonpanon ja yhdistämisen 10 450 maailmanlaajuisesti jakautuneelle metagenomille erilaisista elinympäristöistä, mukaan lukien valtameri ja muut vesiympäristöt, ihmisiin ja eläimiin liittyvät ympäristöt sekä maaperä ja muut maaympäristöt, jotta saisimme talteen 52515 MAG: n. '' genetiikka.
'Luettelo laajentaa bakteerien ja arkkien tunnettua filogeneettistä monimuotoisuutta 44 prosentilla.'
Kun tutkijat tutkivat isolaattien genomeja, aiempien tutkimusten MAG-molekyylejä ja yksittäisten solujen genomeja, he havaitsivat, että 12556 50 000 MAG: sta ei ollut koskaan sekvensoitu aiemmin.
Nyt on tärkeää huomata, että nämä genomit eivät ole yhtä hyviä kuin mitä saisit bakteerien ja arkeoiden kasvattamisesta laboratoriossa ja sitten niiden sekvensoinnista. Fuusioprosessi voi sekoittaa genomin osia bakteerilajien välillä, ja genomin fragmentit puuttuvat usein; ilman kykyä kasvattaa tällaisia lajeja laboratoriossa, mutta se on silti loistava tapa havaita mikrobeja ympäröivässä maailmassa.
Tutkimus julkaistiin Nature Biotechnology -lehdessä.
Lähteet: Kuva: (Rodolfo Parulan Jr / Getty Images)
