Žemės mikrobiologijos projektas: žemėlapio mikrobio… visko

Anonim

"Earth Microbiome" projekte plati pasaulinė komanda, kuriai vadovavo mokslininkai Kalifornijos universitete San Diego, Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinė laboratorija, Čikagos universitetas ir Argonne nacionalinė laboratorija, surinko daugiau nei 27 000 pavyzdžių iš daugybės įvairiausių aplinkų visame pasaulyje. Jie išanalizavo unikalias mikrobų kolekcijas - kiekvienoje imtyje gyvenančias mikrobiomas - generuoti pirmąją etaloninę bakterijų, kurios kolonizuoja planetą, bazinę duomenų bazę. Dėl naujai standartizuotų protokolų, originalių analizės metodų ir atvirų dalijimosi duomenimis, projektas toliau augs ir gerės, nes bus pridėti nauji duomenys.

Popierius, apibūdinantis šias pastangas, paskelbtą lapkričio 1 d. " Nature", buvo bendrai autorius daugiau nei 300 mokslininkų daugiau nei 160 institucijų visame pasaulyje.

"Earth Microbiome" projektą 2010 m. Įkūrė Rob Knightas, doktorantas, UC San Diego medicinos mokyklos profesorius ir "Microbiome Innovation Center" direktorius UC San Diego mieste; Džekas Gilberas, mokslų daktaras, Čikagos universiteto mikrobiologijos centro profesorius ir fakulteto direktorius, Argono nacionalinės laboratorijos mikrobų ekologijos grupės vadovas; Rick Stevens, Ph.D., Argonne nacionalinės laboratorijos asociacijos laboratorijos direktorius ir Čikagos universiteto profesorius ir vyresnysis bendradarbis; ir Janet Jansson, mokslų daktaras, vyriausiasis biologijos mokslininkas ir Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinės laboratorijos mokslinis bendradarbis. Knight, Gilbert ir Jansson taip pat yra vienas iš vyresniųjų "Nature Paper" autorių ir Stevens yra bendraautoris.

"Galimos šios duomenų bazės programos ir tyrimo klausimų, kuriuos galime paprašyti, tipai yra beveik neribotos", - sakė Knight. "Štai tik vienas pavyzdys. Dabar daugiau kaip 90 proc. Atvejų galime nustatyti, kokios rūšies aplinką buvo imtas pavyzdys, tik žinodamas apie jo mikrobiomą ar joje gyvenančių mikrobų rūšis ir santykinį kiekį. Tai galėtų būti naudinga teismo ekspertizės informacijai nusikaltimo vietoje … manau "CSI". "

"Earth Microbiome" projekto tikslas - kuo daugiau mėginių iš Žemės mikrobų, kad būtų galima geriau suprasti mikrobus ir jų ryšius su jų aplinka, įskaitant augalus, gyvūnus ir žmones. Šiam užduotiui reikia mokslininkų iš viso pasaulio pagalbos. Iki šiol projektas apėmė septynis žemynus ir 43 šalis, nuo Arkties iki Antarkties, ir daugiau kaip 500 tyrėjų prisidėjo prie imties ir duomenų rinkimo. Projekto nariai šią informaciją naudoja kaip apie 100 studijų dalį, iš kurių pusė buvo paskelbta peržiūrėtuose žurnaluose.

"Mikrobukai yra visur", - sakė pirmasis autorius Lukas Thompsonas, doktorantas, kuris įgijo projekto vadovo vaidmenį, o vėliau - mokslininko laboratorijos postdoktorius ir šiuo metu yra Nacionalinės vandenyno ir atmosferos administracijos (NOAA) mokslinis bendradarbis. "Vis dėlto iki šios didžiulės įmonės mikrobų bendruomenės sudėties pokyčiai buvo nustatyti daugiausia atsižvelgiant į vieną imties tipą, vieną regioną vienu metu. Dėl to sunku nustatyti aplinkos ir geografijos modelius, kad būtų galima nustatyti bendruosius principus".

Projekto dalyviai analizuoja bakterijų įvairovę įvairiose aplinkose, geografinėse vietovėse ir cheminėse medžiagose, paskirstydami 16S rRNR geną, genetinį žymenį, būdingą bakterijoms ir jų artimiesiems, archejoms. 16S rRNR sekos yra "brūkšniniai kodai", skirti nustatyti skirtingų tipų bakterijas, leidžiančias mokslininkams sekti jų mėginius iš viso pasaulio. "Earth Microbiome" projekto tyrėjai taip pat naudojo naują metodą, kad pašalintų duomenų sekos nustatymo klaidas, leidžiančias jiems gauti tikslesnį vaizdą apie unikalias mikrobiomų sekų skaičių.

Per šį pirmąjį duomenų išleidimą, "Earth Microbiome" projekto komanda nustatė apie 300 000 unikalią 16S rRNR serijos mikrobų seką, beveik 90 procentų iš kurių nėra tikslios atitikties esančiose duomenų bazėse.

Ankstesnės 16S rRNR sekos yra ribotos, nes jos nebuvo sukurtos siekiant leisti mokslininkams pridėti duomenis tokiu būdu, kuris būtų naudingas ateičiai. Projekto bendraautoris Jonas Sandersas, daktaro laipsnis, Knight's laboratorijos daktaras, palygina šių kitų duomenų bazių ir "Earth Microbiome" projekto skirtumą tarp telefono knygos ir "Facebook" skirtumo. "Prieš jums reikėjo parašyti, kad jūsų seka būtų išvardyta, ir sąraše būtų pateikta labai mažai informacijos apie tai, iš kur seka atsirado ar kokios kitos sekos buvo rasta", - sakė jis. "Dabar mes turime sistemą, kuri palaikytų visas šias papildomas aplinkybes ir kurios gali ekologiškai augti, kad būtų palaikyti nauji klausimai ir įžvalgos".

"Kataloguose yra daugybė mikrobų įvairovės, tačiau mes" atkovėjome "apie pusę visų žinomų bakterijų sekų", - sakė Gilbertas. "Ši informacija rodo, kad žemės drebėjimo mikrobų pasiskirstymas jau vyksta".

Pasak Gilberto, vienas iš stebuklingiausių pastebėjimų yra tai, kad unikali 16S seka yra kur kas konkretesnė atskiroms aplinkoms nei tipiniai mokslininkų naudojami rūšių vienetai. "Earth Microbiome" projekto imties aplinkos įvairovė padeda parodyti, kiek vietos aplinka formuoja mikrobiomą. Pavyzdžiui, banginių šeimos gyvūnų (banginių ir delfinų) ir žuvų odos mikrobiomos yra labiau panašios į kitas nei jie plaukioja vandenyje; Savo ruožtu druskos sūraus vandens mikrobiomoje druska skiriasi nuo gėlo vandens, tačiau jie vis dar yra panašesni negu vandens gyvūnų odai. Apskritai šeimininko mikrobiomos, tokios kaip žmogus ar gyvūnas, gana skiriasi nuo laisvai gyvenančių mikrobiomų, tokių kaip vandens ir dirvožemio. Pavyzdžiui, laisvai gyvenančios mikrobiomos buvo daug įvairios, apskritai, nei mikrobiozės, susijusios su šeimininku.

"Šie globalūs ekologiniai modeliai suteikia tik tai, kas įmanoma, su koordinuotais ir kaupiamais atranka", - sakė Janssonas. "Kad būtų galima atsižvelgti į tokius veiksnius, kaip platumas ir pakilimas, reikia stebėti aplinkos pokyčius laikui bėgant." "Earth Microbiome" projektas yra tiek daugybė klausimų ieškojimo šaltinis, tiek pradinių punktų, skirtų naujiems duomenims įsigyti. atsakyk jiems. "

menu
menu