У Большого Барьерного рифа уникальный микробиом, включающий 800 000 геномов 

Фото из открытых источников

Микроорганизмы — это гораздо больше, чем просто крошечные вредители, которые иногда вызывают недомогание. Какими бы крошечными и, казалось бы, простыми они ни казались, их существование тесно переплетено со сложными формами жизни и комплексными экосистемами, включая, как представляется, крупнейшую в мире систему коралловых рифов.

В новом исследовании австралийские ученые взяли пробы морской воды из 48 точек вокруг Большого Барьерного рифа и идентифицировали более 800 000 микробных геномов, включая более 300 000 различных типов вирусов и более 500 новых видов бактерий. Результаты нового исследования опубликованы в журнале Nature.

Огромное разнообразие микробной жизни показывает, что коралловые рифы, подобно человеческому телу, являются домом для огромного количества бактерий, вирусов и других микроорганизмов, которые играют фундаментальную роль в их существовании.

«Эти микробы важны. Микроводоросли производят большую часть кислорода, которым мы дышим, и лежат в основе пищевых цепей в открытом океане», — сказал Юн Кит Йео из Австралийского института морских наук. «Их поедают криль и другие зоопланктонные организмы, которые затем становятся пищей для других животных, от самых маленьких коралловых полипов до самых крупных китов. Но до сих пор мы не могли наблюдать эти сообщества».

Это открытие стало возможным благодаря прорывным технологиям, позволяющим исследователям идентифицировать и секвенировать огромное количество микроорганизмов непосредственно из образцов окружающей среды.

«Океан любит все перемешивать. Одна капля воды может содержать тысячи различных, но часто очень близкородственных микробов — это действительно сложные сообщества», - объясняет соавтор исследования Стивен Роббинс из Университета Квинсленда. «Многие океанические микробы адаптированы к условиям низкой питательной ценности, характерным для океанических экосистем, что приводит к низкому содержанию G и C — двух из четырех оснований, образующих двойную спираль ДНК. Именно сочетание низкого содержания GC и сложности сообществ препятствует проведению подобных исследований».

«В этом исследовании, — добавил Роббинс, — мы использовали новые технологии секвенирования с длинными прочтениями, которые позволяют обойти эти проблемы и значительно упрощают сборку головоломки каждого микробного генома. То, что раньше было головоломкой с десятками тысяч деталей, превращается в простую головоломку с гораздо меньшим количеством деталей для среднего микробного генома».

Новые исследования рифов представляют собой сопоставимый шаг вперед с тем, чего ученые достигли в 2012 году, когда целая серия исследований задокументировала микробиом человека. 

Это совокупность триллионов и триллионов микробов, которые живут в нашем кишечнике, на коже, во рту и практически во всех уголках человеческого тела.

Этот важный этап способствовал значительному прогрессу в нашем понимании биологии человека. За последнее десятилетие стало совершенно очевидно, что наши микробные компаньоны влияют на многие аспекты здоровья человека, от пищеварения и иммунной функции до психического здоровья и метаболизма; что бы вы ни назвали, вероятно, найдется микроб, связанный с этим. 

Возможно, говорят исследователи, это новое открытие может привести к аналогичным изменениям в состоянии Большого Барьерного рифа и помочь ему противостоять многочисленным воздействиям, которым он сейчас подвергается.

«Теперь мы можем начать изучать, что составляет здоровый микробиом рифа и как эти невидимые сообщества реагируют на изменения на Большом Барьерном рифе, такие как обесцвечивание кораллов, штормы, осадки, рыболовство и другие стрессовые факторы», — отметил профессор Филип Хугенхольц из Университета Квинсленда.

Это также открывает заманчивую возможность использования этих микробов человеком в медицине, биотехнологиях или множестве других областях. 

Микроорганизмы уже подарили нам все: от антибиотиков и генной терапии до ферментов, используемых в ПЦР-тестировании, и кто знает, что еще могут предложить скрытые обитатели этого рифа.