GENOMURILE A 24.000 DE MICROBIALI NEIDENTIFICAȚI REVELATE DE UN NOU SET DE UNELETE
Un grup de cercetători de la Queensland University of Technology (QUT) a reușit să recupereze genomurile a peste 24.000 de specii microscopice complet necunoscute până acum, dintre care unele provin din ramuri complet noi ale vieții, ce par a fi evoluat înainte de apariția plantelor și animalelor. Această descoperire remarcabilă este detaliată în două studii publicate în revistele de prestigiu Nature Biotechnology și Nature Methods.
Unul dintre liderii cercetării, Profesorul Ben Woodcroft, care activează în cadrul Centrului de Cercetare a Microbiomului și la Școala de Științe Biomedicale din cadrul QUT, a subliniat importanța comunităților microbiene de bacterii și arhee în susținerea întregului ecosistem al vieții de pe Pământ. „Știm că microbiota din intestin sunt esențiale pentru digestie și sănătate, însă microbii joacă un rol vital și în mediu, sprijinind creșterea plantelor în soluri și producând oxigen în oceane,” a declarat Profesorul Woodcroft. „Cu toate acestea, în pofida decadelor de cercetare, mai mult de 99% din speciile microbiene rămân necunoscute.”
METAGENOMICA ȘI CĂUTAREA NOILOR FORMELOR DE VIAȚĂ
Un instrument esențial în căutarea noilor forme de viață microbiană este metagenomica, care implică extragerea datelor din secvențele de ADN direct din mostrele de mediu. Aceasta metodă este extrem de utilă datorită aplicabilității sale în diverse medii. Provocarea majore constă în procesarea datelor și reconstrucția genomurilor complete din fragmentele scurte de ADN obținute prin metagenomică.
Pentru a închide această lacună, echipa de cercetare a dezvoltat două unelte software menite să identifice și să analyzeze microbii necunoscuți în datele metagenomice.
UNELTE SOFTWARE NOU PENTRU DESCOPERIRI MICROBALE
Pirma unelte, denumită SingleM, analizează rapid o mostră microbală, identificând organismele prezente, inclusiv specii extrem de diferite de tot ce a fost văzut anterior. Echipa a aplicat SingleM pe mai mult de 700.000 de seturi de date metagenomice disponibile public, descoperind că aproximativ 75% din celulele din mostrele de mediu aparțin unor specii necunoscute.
A doua unealtă, Bin Chicken, se concentrează mai profund asupra unor mostre promițătoare, având rolul de a reconstrui genomurile complete din microbii anterior necharacterizați. Dr. Sam Aroney, autor principal și cercetător postdoctoral, explică: „Bin Chicken a fost numită afectuos după ibisul alb australian care răscolește prin bazinele de gunoi în căutare de hrana, similar modului în care uneltele noastre răscolesc datele metagenomice disponibile public.” Utilizând Bin Chicken, cercetătorii au reconstruit 24.000 de genomuri microbiene noi, dintre care multe aparțin unor ramuri complet noi ale arborelui vieții, ajutând la o mai bună înțelegere a evoluției timpurii a vieții.
IMPLICAȚII PENTRU CLIMAT, BIOTEHNOLOGIE ȘI CERCETARE VIITOARE
Profesorul Woodcroft a menționat că acest catalog extins de genomuri dezvăluie deja noi perspective asupra ecosistemelor globale. „Microorganismele sunt centrale în schimbările climatice, fiind cei mai mari producători de metan de pe Pământ,” a declarat el. „Acum integrăm aceste genomuri noi în modelele climatice și studiile evoluționiste. De asemenea, aceste descoperiri au implicații largi pentru cercetarea în biotehnologie și sănătate.”
De asemenea, cercetarea a oferit oportunități pentru următoarea generație de oameni de știință. Studentul undergraduate Joshua Mitchell a dezvoltat metode AI pentru a prezice caracteristicile mostrelor, cum ar fi originea microbilor dintr-un gazdă umană, și a început un doctorat pentru a extinde această cercetare. Echipa completă de cercetători include pe Associate Profesor Woodcroft, Dr. Aroney, Rossen Zhao, Joshua Mitchell, Rizky Nurdiansyah, Dr. Rhys Newell și Profesorul Gene Tyson de la QUT; precum și Mitchell Cunningham și Profesorul Linda Blackall de la Universitatea din Melbourne.
Primele studii, „Identificarea taxonomică cuprinzătoare a speciilor microbiene în datele metagenomice folosind SingleM și Sandpiper,” publicate în Nature Biotechnology, sunt însoțite de un site web dedicat care oferă mai multe informații.
