Pěstování choroboplodných zárodků v Petriho misce je velmi jednoduché – vše otřete vatovým tamponem, nechejte to několik dní v teplé místnosti a máte hotovo! Získal jsi několik nových chlupatých přátel.
Ale typy mikrobů, které můžete pěstovat v Petriho misce, jsou jen nepatrným zlomkem bakterií, archea a dalších mikroorganismů, které se na tamponu usadily – pouze ty, které jsou vhodné pro podmínky, ve kterých jste je pěstovali.
Drtivá většina z nich nemá ráda prostředí, které můžeme poskytnout, a proto nebudou poslušně růst v Petriho misce.
Nyní mezinárodní tým vědců objevil 12 556 nových druhů bakterií a archea, které nebyly nikdy pěstovány v laboratoři pomocí nové techniky zvané metagenomika.
„Byli jsme schopni rekonstruovat tisíce genomů odvozených z metagenomu (MAG) přímo ze sekvenovaných vzorků prostředí bez nutnosti mikrobiální kultivace v laboratoři,“ řekl Stephen Knifach, genetik a autor studie ze Společného institutu genomu pro americké ministerstvo energetiky.
„To, co tuto studii skutečně odlišuje od předchozích, je pozoruhodná ekologická rozmanitost vzorků, které jsme analyzovali.“
Tým měl přístup k obrovské databázi více než 10 000 metagenomů, což je termín pro veškerý genetický materiál ze vzorků životního prostředí. Jakákoli DNA, kterou mohou extrahovat, je klonována a poté sekvenována pomocí malých pramenů genomu, než se vědci pokusí tyto krátké fragmenty DNA dát dohromady.
Je to jako pokusit se sestavit skládačku, která byla smíchána, ale pomocí techniky zvané „binning“ byl tým schopen sestavit dohromady 52 515 MAG z dat – mnoho z nich je vysoce kvalitních a všechny mají více než 50 procent genomu hotových.
Není to poprvé, co vědci objevili mikroby pomocí metagenomiky – objevili 16 obrovských virů v roce 2018 a v roce 2017 pomocí nových metod objevili 20 nových evolučních větví na stromě života.
V této nové práci se ale vědci pokusili analyzovat vzorky z široké škály oblastí, aby vyplnili některé mezery v našich znalostech mikrobů.
Konzistentní mapa umístění a typů MAG. (Naifach et al., Nature Biotechnology, 2020).
„Provedli jsme metagenomickou montáž a binování na 10 450 globálně distribuovaných metagenomech z různých stanovišť, včetně oceánu a dalších vodních prostředí, prostředí spojených s lidmi a zvířaty, stejně jako půdy a jiných suchozemských prostředí, abychom získali 52 515 MAG,“ genetika.
“Katalog rozšiřuje známou fylogenetickou rozmanitost bakterií a archea o 44 procent.”
Když vědci zkoumali genomy izolátů, MAG z předchozích studií a genomy z jednotlivých buněk, zjistili, že nikdy nebylo sekvenováno 12 556 z 50 000 MAG.
Nyní je důležité si uvědomit, že tyto genomy nejsou tak dobré jako to, co byste získali z pěstování bakterií a archea v laboratoři a jejich následného sekvenování. Proces fúze může míchat části genomu mezi bakteriálními druhy a fragmenty genomu budou často chybět; bez možnosti pěstovat takové druhy v laboratoři, ale stále je to skvělý způsob, jak detekovat mikroby ve světě kolem nás.
Studie byla publikována v Nature Biotechnology.
Zdroje: Foto: (Rodolfo Parulan Jr / Getty Images)
