Ekstremali metagenomika: klaidų vaikymasis žemės gelmėse

Mikrobiologams tyrinėjant labiausiai nepasiekiamas žemės vietas, kad surastų vis keistesnių ir potencialiai naudingų mikroblakių, aš pusiau tikiuosi, kad mokslinės fantastikos kanale arba galbūt ESPN-5 pasirodys naujas realybės šou: Ekstremalūs mikrobai!

Mokslininkai, tyrinėjantys menkiausias klaidas, jau seniai keliavo į ypatingas vietoves, bet dabar visą sritį iš naujo pagyvino naujas metagenomikos amžius – bakterijų grupių, randamų, tarkime, vandens kibire, žmogaus odos lopinėlyje, tyrimas. , arba kastuvas, pilnas šlamšto. Apsiginklavę sudėtingomis naujomis technologijomis, leidžiančiomis atpažinti milijonus skirtingų bakterijų rūšių, gyvenančių konkrečioje mini aplinkoje, naujieji metagenetikai, ieškodami mikrobų bendruomenių, dislokuojasi užkampiuose ir plyšiuose – nuo ​​rūgšties išsiliejimo iki gilių urvų.

Į [email protected] , rašytojas Josie Glausiusz aprašo mikrobiologės Dianos Northup vadovaujamą spellų ekspediciją tūkstančio pėdų žemiau žemės, giliai į Naujosios Meksikos Lechuguilla urvą. Ji ir jos komanda iš Naujosios Meksikos universiteto žygiavo susiraizgiusiomis myliomis besidriekiančius praėjimus, lipdamos į duobes, per pavojingus uolų kraštus ir trypdamos aplink požeminius ežerus, rinkdamos bakterijas, kurios nusėda ant urvų sienų mangano plutą ir oksiduotą geležį. „Northup“ taip pat priklauso kelių universitetų konsorciumui, tinkamai pavadintam „SLIME – Subsurface Life in Mineral Environment“.

Ankstesnis Northup bandymas pagrobti manganą ir geležį išskiriančių gyvūnų partiją nedavė rezultatų, nes ji ir jos komanda netyčia užteršė savo mėginius grybais, kuriuos atsinešė ant žygio batų. Grįžus į laboratoriją, grybeliai kaip piktžolės išdygo agaro plokštelėse, kai Northup bandė auginti bakterijas. Šį kartą komanda atsinešė švarius kostiumus – tai klaidingas mikrobų medžiotojų, kurie po žygio po žeme buvo ypač nešvarūs nuo prakaito ir purvo, apgaulės.

Northup taip pat nusprendė nerizikuoti augindama savo mėginius, todėl ji atsinešė stiklinių vamzdelių, kad vabzdžiai atsirastų absoliučios tamsos, vėsios temperatūros ir didelės drėgmės aplinkoje. Mokslininkai išsiaiškino, kad klasikinis bakterijų auginimo būdas – mėginių įdėjimas į agaro turinčias Petri lėkštes – neveikia maždaug 99,9 procento mikrobų, kurie geriausiai klesti savo ekologiškoje sriuboje. Tai yra viena iš priežasčių, kodėl metagenomika auga. Kitas dalykas yra tai, kad technologijų pažanga dabar leidžia tyrėjams sekti visą DNR meta mėginyje, kad sužinotų, kiek rūšių ir genų variantų atsiranda tam tikroje ekonominėje nišoje.

Bene geriausiai žinomas metagenomikas yra J. Craigas Venteris, kurio Burtininkas II Pasaulinė vandenynų mėginių ėmimo ekspedicija kovo mėn. paskelbė atradusi šešis milijonus naujų genų ir tūkstančius naujų baltymų šeimų, kai kurios iš jų gali pasiūlyti naujus energijos saugojimo ir gamybos sprendimus, be kitų galimybių. Kiti randa mikrobų, kurie gali išvalyti taršą arba gaminti naujus antibiotikus.

Rašytoja Glausiusz savo straipsnyje aprašo antibiotikų paieškas, taip pat kylantį žingsnį komercializuoti atradimus, atsiradusius ieškant gleivių:

Tuo tarpu Kimas Lewisas ir Slava Epstein iš šiaurės rytų universiteto Bostone, Masačusetso valstijoje, bando ieškoti naujų antibiotikų nekultūringoje erdvėje, naudodami difuzijos kamerą, kurioje mikrobai patenka į jų natūralią aplinką – pavyzdžiui, dirvožemį ar jūros vandenį. plius jūrinės nuosėdos. Lewisas ir Epsteinas įkūrė kompaniją „NovoBiotic“, siekdami pasinaudoti savo kultūra. Lewisas sako, kad praktinė nauda yra didžiulė. Jei norite atrasti naujų dalykų, norite eiti į organizmus, kurių dar nematėte. Galima pagrįstai manyti, kad 99% likusių bakterijų turės bent keletą naudingų antibiotikų.

Buriaujanti Northup savo mėginiuose pradėjo rasti antibiotikų. Tačiau iš pradžių ji stengėsi auginti plutą formuojančias urvų bakterijas, kad suprastų pagrindinę jų biologiją. Viena iš priežasčių, kodėl mes kultivuojame, o ne darome DNR sekas, yra ta, kad norime jas sugauti, kai nusodiname mineralus, kad galėtume tvirtai pasakyti: „Šie vaikinai gali tai padaryti“, – sako ji.

Kviečiu perskaityti visą straipsnį apie [email protected] ; tai baisūs dalykai ir be galo žavūs. Taip pat siūlau dalyvauti Technologijų apžvalga Rugsėjo 25–27 d. MIT vyksiančioje naujų technologijų konferencijoje, kurioje vadovausiu metagenomikos grupei.

Glausiusz, Josie, Ekstremali kultūra: nuo rūgščių kasyklų drenažo iki žemės žarnų, Josie Glausiusz praneša, kaip mokslininkai labai stengiasi auginti nepaklusnias bakterijas, Gamta, Paskelbta internete: 2007 m. birželio 20 d.; | doi: 10.1038/447905a

paslėpti