Ученые завершили первую фазу «всемирной переписи микробов»

Закончилась первая фаза проекта Микробиома Земли (The Earth Microbiome Project, EMP). Задачей проекта является составление наиболее полной картины биоразнообразия микроорганизмов на нашей планете. В ходе первой фазы было собрано и проанализировано 27 тысяч образцов из всевозможных сред обитания. Этот сбор продолжался в течение семи лет (в основном с помощью краудсорсинга) и затронул 43 страны на всех семь континентов. В рамках проекта сейчас идет около ста параллельных исследований. Новая база данных доступна на сайте earthmicrobiome.org. Статья о завершении первой фазы проекта опубликована в Nature.

Совокупность микроорганизмов, живущих в определенной среде и представляющих собой экологическое сообщество, называется микробиомом. Этой средой может быть участок почвы, водоем, воздушное пространство или, например, кишечник или кожа животных. В микробиом могут входить бактерии, археи, простейшие, одноклеточные грибы и вирусы, однако в каждом конкретном исследовании обычно уточняется, о какой именно группе идет речь. В рамках проекта EMP ученые подвергли мета-анализу наиболее многочисленную и разнообразную группу микроорганизмов (не считая вирусов), включающую бактерий и архей.

Ученые стремятся понять, как устроены микробные сообщества на планете и какие законы определяют их структуру и разнообразие. Для этого они проанализировали гены рибосомальных 16S РНК в 27,751 образцах со всего мира, собранных сотнями ученых, и получили более двух миллиардов «прочтений» их ДНК (DNA sequence reads). В результате было получено более 300 тысяч уникальных последовательностей 16S РНК, из которых почти 90 процентов ранее не было известно. По словам авторов, новая база данных в сравнении с предыдущими возможностями идентификации микробов аналогична сравнению Facebook с бумажной телефонной книгой.

Выяснилось, что тип среды гораздо сильнее влияет на биоразнообразие микробиома чем, например, географические факторы и многие другие экологические параметры. Так, микробиомы кожи китообразных (китов и дельфинов) и кожи рыб имеют гораздо больше сходства между собой, чем с микробиомами, например, окружающих вод. В свою очередь, микробиомы соленой воды и пресной воды различаются, но все равно больше похожи друг на друга, чем на микробиом кожи каких-либо водных животных. В целом, все микробиомы «свободных» сред оказались, как и ожидалось, гораздо более разнообразными, чем микробиомы каких-либо «хозяев».

Ученые сообщают, что полученные данные о биоразнообразии организмов в разных средах позволяют теперь, проанализировав состав и количественное соотношение разных представителей микробиома, в 90 процентов случаях верно определять среду, из которой он был получен. Такой «инструмент» может быть полезен, например, в криминалистике, полагают они.

Новая база данных содержит, во-первых, все полученные результаты, а во-вторых, позволяет удобным и унифицированным способом вносить и анализировать новые данные. Ученые подчеркивают, что соответствующий анализ основан на сравнении с точными последовательностями 16S РНК, а не с кластеризованными таксономическими единицами, как это принято в большинстве современных методах идентификации микробов. Ошибки в данном случае отфильтровываются с помощью программного обеспечения Deblur, которое нормализует результаты секвенирования и позволяет обойтись без кластеризации и связанных с этим процессом неизбежных обобщений. Это, полагают ученые, делает процедуру более четкой и позволяет отслеживать паттерны биоразнообразия и распространения тех или иных представителей микробиомов с беспрецедентной точностью.

В дальнейшем ученые планируют продолжать сбор данных и более полномерно изучать влияние на разнообразие микробиомов разных параметров среды, в том числе, высоты над уровнем моря, pH и температуры.

А о структуре микробиомов зубного налета и важности локальных микроскопических факторов можно прочитать здесь.

Анна Казнадзей

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
«Выживает самый дружелюбный»

Мнение редакции может не совпадать с мнением автора

В природе наиболее приспособленный — далеко не всегда самый большой, сильный и агрессивный. Но зачастую люди думают именно так и используют это, чтобы оправдывать несправедливость и жестокость по отношению к другим. В книге «Выживает самый дружелюбный. Почему женщины выбирают добродушных мужчин, молодежь избегает агрессии и другие парадоксы, которые помогут узнать себя лучше» (издательство «Бомбора»), переведенной на русский язык Евгенией Бирюзовой, профессор эволюционной антропологии Брайан Хэйр и антрополог Ванесса Вудс рассказывают, почему на самом деле наиболее выгодная стратегия выживания — это сотрудничество и сочувствие друг к другу. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным тому, как наши внешние признаки могут привлекать или отталкивать и что происходило с людьми в результате отбора по принципу дружелюбия.