Mokslo ir technologijų pasaulis

Mikrobų auginimas Petri lėkštelėje yra gana paprastas - perbraukite tamponu iš esmės bet ką, nuvalykite jį ant agaro plokštelės, leiskite keletą dienų pabūti šiltoje patalpoje ir pasiruoškite! Turite kelis pūkuotus draugus. Tačiau mikrobų rūšys, kurias galite auginti Petri lėkštelėje, yra tik maža bakterijų, archėjų ir kitų mikroorganizmų dalis, kurias būtų paėmęs tamponas - tai tik tos, kurios tinka toms sąlygoms, kuriose jas auginote.

Didžioji dauguma jų nemėgsta aplinkos, kurią galime suteikti, todėl paklusniai neaugs Petri lėkštelėje.

Dabar tarptautinė tyrėjų grupė, naudodama nepaprastai šaunią techniką, vadinamą metagenomika, rado 12 556 naujas bakterijų ir archėjų rūšis, kurios niekada nebuvo auginamos laboratorijoje.

„Mes sugebėjome atkurti tūkstančius metagenome surinktus genomus (MAG) tiesiai iš sekvenuotų aplinkos mėginių, be mikrobų auginimo laboratorijoje“, – sakė JAV energetikos departamento Jungtinio genomo instituto genetikas ir pagrindinis tyrimo autorius Stephenas Nayfachas.

„Tai, kas iš tikrųjų išskiria šį tyrimą iš ankstesnių, yra nepaprasta mūsų analizuotų mėginių aplinkos įvairovė.“

Komanda turėjo prieigą prie didžiulės daugiau nei 10 000 metagenomų (terminas, reiškiantis visą genetinę medžiagą iš aplinkos mėginio) duomenų bazės. Bet kuri DNR, kurią galima išgauti, klonuojama ir sekvenuojama (DNR sekos nustatymas) naudojant mažas genomo sruogas, kol šios mažytės DNR dalys vėl sujungiamos į vieną darinį.

Tai skamba taip, lyg bandytum surinkti į maišytuvą įdėtą dėlionę, tačiau, naudodama „sujungimą“, komanda sugebėjo iš duomenų surinkti 52 515 MAG – daugelis jų buvo aukštos kokybės ir visi turėjo daugiau nei 50 proc. jų genomo.

Komanda ne pirmoji randa mikrobus, naudodamasi metagenomika – dar 2018 m. mokslininkai atrado 16 milžiniškų virusų, o 2017 m. mokslininkai, naudodami šį metodą, gyvybės medyje rado 20 naujų evoliucinių šakų.

Tačiau šiame naujame darbe tyrėjai bandė analizuoti mėginius iš daugybės sričių, kad užpildytų kai kurias spragas.

„Mes surinkome ir sujungėme 10 450 visame pasaulyje pasklidusius metagenomus iš įvairių buveinių, įskaitant vandenyną ir kitas vandens aplinkas, su žmonių ir gyvūnų šeimininkų susijusias aplinkas, taip pat dirvožemį ir kitą sausumos aplinką, kad gautume 52 515 MAG“, – savo darbe rašo komanda.

„Katalogas padidina žinomą filogenetinę bakterijų ir archėjų įvairovę 44 proc.“

Kai komanda patikrino izoliuotus genomus, ankstesnių tyrimų MAG ir atskirų ląstelių genomus, jie nustatė, kad 12556 iš 50 000 MAG dar nebuvo sekvenuoti.

Dabar svarbu pažymėti, kad šie genomai nėra tokie geri, kokius gautumėte augindami bakterijas ir archėjas laboratorijoje ir paskui juos sekvenuodami. Susiejimo procesas gali sumaišyti kai kurias genomo dalis tarp bakterijų rūšių, o genomo gabaliukų dažnai trūksta. Bet neturint galimybės auginti šias konkrečias rūšis laboratorijoje, tai vis tiek yra neįtikėtinas būdas atrasti mikrobus mus supančiame pasaulyje.

„Nors šie genomų juodraščiai yra netobuli, jie vis tiek gali daug atskleisti apie neauginamų mikrobų biologiją ir įvairovę“, – sakė Nayfachas.

Tyrimas buvo paskelbtas „Nature Biotechnology“.