Baza de date globală dezvăluie diversitatea ascunsă a microbilor din adâncuri
O echipă de cercetători a creat primul atlas global al microbilor unicelulari care trăiesc în zona afotică a oceanului, regiunea întunecată, cu presiune ridicată, aflată sub suprafață, unde lumina soarelui nu pătrunde. Resursa, numită Global Ocean Reference Genomes Dark (GORG-Dark), cuprinde peste 9.600 de genomuri provenite de la celule microbiene individuale, colectate dintr-o gamă largă de adâncimi și locații, inclusiv din Groapa Marianelor și din regiunile antarctice.
Studiul, publicat în revista Cell, demonstrează utilitatea acestei resurse, folosind colecția vastă de genomuri pentru a descoperi noi informații despre distribuția și capacitățile microbilor din adâncuri, care au fost puțin studiați până acum.
„Transformând microorganismele necultivate din cel mai mare și mai puțin înțeles habitat al Pământului într-un catalog genomic partajat, cu rezoluție la nivel de celulă, GORG-Dark ne oferă o resursă puternică pentru explorarea ecologiei, evoluției și biotehnologiei microbiene”, a declarat Tianyi Chang, primul autor al studiului și fost cercetător postdoctoral la Bigelow Laboratory.
Pentru a construi GORG-Dark, cercetătorii au izolat celule individuale din probe oceanice, le-au măsurat dimensiunea și au estimat conținutul de ADN. Apoi, au folosit tehnologii dezvoltate de Single Cell Genomics Center pentru a secvenția genomurile fiecărei celule în parte.
„Această abordare ne permite să asociem un genom cu o anumită celulă”, a explicat Gregory Gavelis, bioinformatician. „Această precizie le permite cercetătorilor să studieze în detaliu unele dintre cele mai rare lucruri din lume.”
GORG-Dark reprezintă a doua fază a unei inițiative mai ample, care a început cu GORG-Tropics, un efort de secvențiere a genomurilor microbilor din zona iluminată a oceanului. Extinderea demersului în oceanul adânc oferă o bază de referință esențială pentru înțelegerea unui mediu care ar putea suferi schimbări fără precedent pe măsură ce activitățile umane pătrund tot mai adânc în coloana de apă.
„Este esențial să înțelegem ce se află acolo înainte de a schimba acel mediu”, a spus Gavelis.
Folosind noua bază de date, cercetătorii au identificat funcții și capacități neașteptate în rândul unora dintre cele mai abundente microorganisme oceanice. De exemplu, au descoperit un potențial genetic răspândit pentru chemoautotrofie, un proces asemănător fotosintezei, dar în care organismele folosesc substanțe chimice anorganice, nu lumina solară, pentru a-și susține creșterea. Această capacitate a fost identificată chiar și în cele mai adânci regiuni studiate, subliniind importanța potențială a comunităților microbiene din adâncuri pentru ciclurile globale ale carbonului și nutrienților.
Cercetătorii au identificat, de asemenea, gene asociate cu producerea de compuși specializați, cu potențiale aplicații farmaceutice și în biotehnologia albastră. Aceste descoperiri oferă noi oportunități de investigare a oceanului adânc ca sursă de descoperiri care ar putea îmbunătăți sănătatea umană.
„Faptul că am reușit să folosim această cantitate vastă de date din întregul ocean adânc este cu adevărat captivant”, a declarat Alaina Weinheimer, cercetător postdoctoral. „Genomurile individuale ale celulelor, până la fundul mării, deschid calea către o mulțime de cercetări.”
