Ekstrēmā metagenomika: kukaiņu vajāšana zemes zarnās

Kamēr mikrobiologi izpēta zemes visnepieejamākās vietas, lai atrastu arvien dīvainākas un potenciāli noderīgākas mikrobugs, es pa pusei gaidu, ka Sci-Fi kanālā vai varbūt ESPN-5 parādīsies jauns realitātes šovs: Ekstrēmi mikrobi!

Zinātnieki, kas pēta mazākās kļūdas, jau sen ir ceļojuši uz īpatnējām vietām, taču tagad visu jomu no jauna ir uzmundrinājusi jaunais metagenomikas laikmets — baktēriju grupu izpēti, kas atrodama, piemēram, ūdens spainī, cilvēka ādas plāksteri. , vai lāpsta pilna ar netīrumiem. Apbruņoti ar izsmalcinātām jaunām tehnoloģijām, lai identificētu miljoniem dažādu baktēriju veidu, kas mīt īpašā mini vidē, jaunie metaģenētiķi izvietojas dažādās vietās, sākot no skābes noplūdēm un beidzot ar dziļām dobēm, meklējot mikrobu kopienas.

In [email protected] , rakstnieks Džozijs Glausiušs apraksta burvestību ekspedīciju, ko vada mikrobioloģe Diāna Nortupa tūkstoš pēdu zem zemes, dziļi Ņūmeksikas Lečuviljas alā. Viņa un viņas komanda no Ņūmeksikas Universitātes devās pārgājienā pa samudžinātām jūdzēm garām ejām, kāpjot pa bedrēm, šķērsojot bīstamas klinšu malas un tramdot pa pazemes ezeriem, lai savāktu baktērijas, kas nogulsnē mangāna garozas un oksidētu dzelzi uz alu sienām. Northup ir arī daļa no vairāku universitāšu konsorcija, kas atbilstoši nodēvēts par SLIME-Subsurface Life in Mineral Environment.

Iepriekšējais Northup mēģinājums sagrābt mangānu un dzelzi saturošus dzīvniekus nedeva rezultātus, jo viņa un viņas komanda nejauši piesārņoja savus paraugus ar sēnītēm, kuras viņi bija ienesuši savos pārgājienu zābakos. Atgriežoties laboratorijā, sēnītes kā nezāles bija parādījušās agara plāksnēs, kad Nortups mēģināja audzēt baktērijas. Šoreiz komanda atnesa tīrus uzvalkus — tas ir nepareizs nosaukums mikrobu medniekiem, kuri pēc pārgājiena pa zemi bija ārkārtīgi netīri ar sviedriem un netīrumiem.

Nortupa arī nolēma neriskēt, audzējot savus paraugus, tāpēc viņa ienesa stikla stobriņus, lai radītu kukaiņus savā vidē ar absolūtu tumsu, vēsu temperatūru un augstu mitruma līmeni. Zinātnieki ir atklājuši, ka klasiskā baktēriju audzēšanas metode – paraugu pievienošana ar agaru bagātiem Petri trauciņiem – nedarbojas aptuveni 99,9 procentiem mikrobu, kas vislabāk plaukst savā ekoloģiskajā zupā. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc metagenomika attīstās. Vēl viens ir tas, ka tehnoloģiju attīstība tagad ļauj pētniekiem sekvencēt visu DNS meta paraugā, lai noskaidrotu, cik sugu un gēnu variantu parādās noteiktā ekonomikas nišā.

Iespējams, ka pazīstamākais metagenomiķis ir J. Kreigs Venters, kura Burvis II Globālā okeāna paraugu ņemšanas ekspedīcija martā paziņoja, ka ir atklājusi sešus miljonus jaunu gēnu un tūkstošiem jaunu proteīnu ģimeņu, no kurām dažas var piedāvāt jaunus risinājumus enerģijas uzglabāšanai un ražošanai, kā arī citas iespējas. Citi atrod mikrobus, kas varētu iztīrīt piesārņojumu vai ražot jaunas antibiotikas.

Rakstniece Glausiušs savā rakstā apraksta antibiotiku meklēšanu, kā arī topošo soli komercializēt atklājumus, kas radušies gļotu meklējumos:

Tikmēr Kims Lūiss un Slava Epšteina no Bostonas, Masačūsetsas štata Ziemeļaustrumu universitātes, velk nekulturālās zemes dziļumus, lai meklētu jaunas antibiotikas, izmantojot difūzijas kameru, kurā mikrobi tiek iepludināti to dabiskās vides apstākļos – piemēram, augsnē vai jūras ūdenī. plus jūras nogulumi. Lūiss un Epšteins ir nodibinājuši uzņēmumu NovoBiotic, lai gūtu labumu no savas kultūras. Lūiss saka, ka praktiskie ieguvumi ir milzīgi. Ja vēlaties atklāt jaunas lietas, jūs vēlaties doties uz organismiem, kurus iepriekš neesat redzējis. Ir saprātīgi pieņemt, ka 99% atlikušo baktēriju būs vismaz dažas noderīgas antibiotikas.

Burvīgā Nortupa savos paraugos ir sākusi atrast antibiotikas. Tomēr sākotnēji viņa centās audzēt garozas veidojošās alu baktērijas, lai izprastu to pamata bioloģiju. Viens no iemesliem, kāpēc mēs kultivējam, nevis veicam DNS sekvences, ir tas, ka mēs vēlamies tos notvert minerālu izgulsnēšanas procesā, lai mēs varētu droši teikt: 'Šie puiši to var izdarīt,' viņa saka.

Es iesaku jums izlasīt visu rakstu par [email protected] ; tas ir rāpojošs un ļoti aizraujošs. Iesaku arī jums apmeklēt Tehnoloģiju apskats Jauno tehnoloģiju konference MIT no 25. līdz 27. septembrim, kur es vadīšu paneli par metagenomiku.

Glausiušs, Džosijs, Ekstrēmā kultūra: no skābju raktuvju drenāžas līdz Zemes zarnām Džozijs Glausiušs ziņo, kā pētnieki ļoti cenšas audzēt nepaklausīgas baktērijas, Daba, Publicēts tiešsaistē: 2007. gada 20. jūnijā; | doi: 10.1038/447905a

paslēpties