Исследователи из Объединенного института генома (JGI) Министерства энергетики США (DOE), пользовательского центра Управления науки DOE, расположенного в лаборатории Беркли, опубликовали исследование в журнале Science Advances, в котором оценивается текущее состояние микробного геномного биоразнообразия. Используя общедоступные данные о последовательности генома, полученные за последние три десятилетия, их исследование оценивает, какую часть микробного разнообразия мы знаем, и предлагает путь вперед к курированию и культивированию того, что еще неизвестно.
«Мы глубоко погрузились в более чем 1,8 миллиона бактериальных и архейных геномов, чтобы увидеть, какую часть их разнообразия мы на самом деле охватили», — сказал соавтор Дуньин Ву, член группы функциональной аннотации в группе микробиомных данных JGI. «Оказывается, несмотря на все геномы, которые мы секвенировали, мы только поцарапали поверхность».
По словам соавтора Рехи Шешадри, это исследование — призыв к возрождению искусства практической микробиологии и экспериментальной проверки.
Микробы управляют миром, играя ключевые роли в регулировании глобальных циклов питательных веществ. Информация, полученная в результате понимания взаимодействия между микробами, хозяевами и их средой, может быть применена в различных областях исследований, включая сельское хозяйство, биотопливо и биопродукты, а также медицину. Продираясь через 30 лет данных секвенирования, команда в составе Ву, Сешадри, Никоса Кирпидеса и Натальи Ивановой провела перепись общедоступных бактериальных и архейных последовательностей. Кирпидес возглавляет группу по микробиомным данным JGI, а Иванова возглавляет группу функциональной аннотации.
С филогенетическим разнообразием в качестве репрезентативной меры биоразнообразия они использовали пять универсально сохраняющихся, кодирующих белок маркерных генов на почти 2 миллионах геномов, включая изоляты, собранные метагеномом геномы (MAG) с различными показателями качества, представляющие потенциальные геномы, и почти 44 000 метагеномов. Все данные находятся в открытом доступе в коллекции GenBank Национального центра биотехнологической информации (NCBI) и в базе данных Integrated Microbial Genomes & Microbiomes (IMG/M) JGI.
В своем анализе команда обнаружила, что геномы бактериальных изолятов представляют 9,73% от общего оценочного разнообразия доступных наборов данных. Попытки извлечь MAG путем извлечения данных непосредственно из образцов окружающей среды на протяжении многих лет значительно расширили известное разнообразие микробных геномов, составив почти 49% от общего оценочного бактериального разнообразия. Команда консервативно подсчитала, что около 42% бактериального разнообразия не имеют геномного представления в общедоступных базах данных.
За последние несколько десятилетий достижения в области технологий секвенирования привели к тому, что обилие микробных геномов стало доступно мировому исследовательскому сообществу. В аналогичном анализе для Archaea группа обнаружила, что изолированные геномы составляют всего 6,55%, в то время как MAG составляют около 57% предполагаемого разнообразия доступных наборов данных. Это оставляет 36% разнообразия архей без геномного представления.
«Когда дело доходит до выделения геномных данных, наших реальных контрольных камней, мы просто царапаем пресловутую чашку Петри», — сказал Сешадри. «Это напоминание о срочности выращивания новых видов микроорганизмов».
Автор-корреспондент Иванова сказала, что JGI продолжает работать в направлении увеличения геномного представления бактериального и архейного разнообразия, проливая свет на неизвестное микробное пространство. Хотя MAG значительно расширили известное разнообразие микробных геномов в наборах данных, однако, команда добавила, что эта информация по-прежнему выводится вычислительным путем. Необходимы экспериментальные исследования культивируемых изолятов, чтобы преобразовать потенциальные последствия в прикладную науку, способствуя устойчивой биоэкономике.
«Хотя вычислительно полученные MAG стали революционным инструментом для микробиологии, это призыв к балансу», — добавила Сешадри. Она отметила, что метагеномные наборы данных, используемые в этом исследовании, могут помочь исследователям повысить свои шансы на восстановление конкретных видов изолятов для культивирования. «Мы нарисовали карту сокровищ», — сказала она. «По сути, мы можем указать конкретные образцы окружающей среды, куда люди могут пойти и реинвестировать время и усилия в восстановление».
Талые воды Гренландии усиливают европейскую жару
Таяние ледяного щита Гренландии приводит к более экстремальной жаре в Европе, способствуя возникновению крупных волн жары, наблюдавшихся там в этом году. Как показало исследование, опубликованное в Research Square, приток холодной…
В Китае в 4300-летней гробнице нашли древнейшие фигурки дракона и феникса
Археологи, проводившие раскопки поздненеолитической гробницы во Внутренней Монголии, обнаружили две глиняные фигурки, идентифицированные как дракон и феникс, которые, по словам исследователей, представляют собой самую раннюю из когда-либо найденных в Северном…
Ядерные испытания показали, что ядро Земли имеет большую массу, чем считалось
Многие в детстве на уроках естествознания изучали внутренние слои Земли: сверхгорячее, твердое внутреннее ядро, окруженное расплавленным металлическим внешним ядром, и твердая, но вязкая мантия, состоящая из расплавленных горных пород. Поверх…
МО: за ночь над регионами России сбили 351 украинский БПЛА
Российские силы ПВО за ночь перехватили и ликвидировали над регионами России и над акваториями Черного и Азовского морей 351 беспилотник ВСУ самолетного типа. Об этом сообщили в МО РФ. По…
Трое погибших детей и 12 пострадавших. Главное об атаке ВСУ на Кубань
Во время ночной атаки БПЛА ВСУ на Краснодар пострадали 12 человек. 10 из них, в том числе 6 детей, госпитализировали, сообщает в Telegram-канале оперштаб Краснодарского края. От атаки ВСУ на…
Ozon под ударом. Что известно об атаках украинских БПЛА на склады компании
В ночь на 24 августа серия атак беспилотников пришлась на логистические объекты Ozon в нескольких регионах России. На некоторых из них произошли пожары, другие - эвакуировали из-за угрозы. ТАСС собрал…
Чего украинцам стоили 35 лет незалежности
После распада Советского Союза Украина получила едва ли не лучший старт среди союзных республик: мощ...
Ученые впервые стали свидетелями образования нового океанического дна
Примерно две трети поверхности Земли покрыто океанической корой, и вся она образовалась одинаковым о...
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".