Das Wachsen von Keimen in einer Petrischale ist ziemlich einfach – wischen Sie alles mit einem Wattestäbchen ab, lassen Sie es einige Tage in einem warmen Raum und fertig! Du hast neue pelzige Freunde gefunden.
Aber die Arten von Mikroben, die Sie in einer Petrischale kultivieren können, sind nur ein winziger Teil der Bakterien, Archaeen und anderer Mikroorganismen, die sich auf dem Tupfer niedergelassen haben – nur diejenigen, die für die Bedingungen geeignet sind, unter denen Sie sie gezüchtet haben.
Die überwiegende Mehrheit von ihnen mag die Umwelt, die wir bieten können, nicht und wächst daher nicht gehorsam in einer Petrischale.
Jetzt hat ein internationales Forscherteam 12.556 neue Arten von Bakterien und Archaeen entdeckt, die noch nie in einem Labor mit einer neuen Technik namens Metagenomik gezüchtet wurden.
“Wir konnten Tausende von Metagenom-abgeleiteten Genomen (MAG) direkt aus sequenzierten Umweltproben rekonstruieren, ohne dass eine mikrobielle Kultivierung in einem Labor erforderlich war”, sagte Stephen Knifach, Genetiker und Studienautor am Joint Genome Institute des US-Energieministeriums.
“Was diese Studie wirklich von früheren unterscheidet, ist die bemerkenswerte ökologische Vielfalt der von uns analysierten Proben.”
Das Team hatte Zugriff auf eine riesige Datenbank mit mehr als 10.000 Metagenomen – ein Begriff für das gesamte genetische Material aus Umweltproben. Jede DNA, die sie extrahieren können, wird kloniert und dann unter Verwendung winziger Stränge des Genoms sequenziert, bevor die Wissenschaftler erneut versuchen, diese kurzen DNA-Fragmente zu kombinieren.
Es ist, als würde man versuchen, ein Puzzle zusammenzusetzen, das gemischt wurde, aber mit einer Technik namens “Binning” konnte das Team 52.515 MAGs aus den Daten zusammensetzen – viele von ihnen sind von hoher Qualität und alle haben über 50 Prozent des gesamten Genoms.
Es ist nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler mithilfe von Metagenomik Mikroben entdecken – sie entdeckten 2018 16 Riesenviren und 2017 entdeckten sie mit neuen Methoden 20 neue evolutionäre Zweige am Baum des Lebens.
In dieser neuen Arbeit haben Forscher versucht, Proben aus einer Vielzahl von Bereichen zu analysieren, um einige Lücken in unserem Wissen über Mikroben zu schließen.
Konsistente Karte des Standorts und der MAG-Typen. (Naifach et al., Nature Biotechnology, 2020).
“Wir haben 10.450 weltweit verteilte Metagenome aus verschiedenen Lebensräumen, einschließlich des Ozeans und anderer aquatischer Umgebungen, Umgebungen mit Menschen und Tieren sowie des Bodens und anderer terrestrischer Umgebungen, metagenomisch zusammengesetzt und gruppiert, um 52.515 MAG zu gewinnen.” Genetik.
“Der Katalog erweitert die bekannte phylogenetische Vielfalt von Bakterien und Archaeen um 44 Prozent.”
Als die Wissenschaftler die Genome der Isolate, die MAGs aus früheren Studien und die Genome einzelner Zellen untersuchten, stellten sie fest, dass 12.556 der 50.000 MAGs noch nie zuvor sequenziert worden waren.
Nun ist es wichtig zu beachten, dass diese Genome nicht so gut sind wie das, was Sie durch das Wachsen von Bakterien und Archaeen in einem Labor und das anschließende Sequenzieren erhalten würden. Der Fusionsprozess kann Teile des Genoms zwischen Bakterienarten mischen, und Fragmente des Genoms fehlen häufig. ohne die Fähigkeit, solche Arten in einem Labor zu züchten, aber es ist immer noch eine großartige Möglichkeit, Mikroben in der Welt um uns herum zu erkennen.
Die Studie wurde in Nature Biotechnology veröffentlicht.
Quellen: Foto: (Rodolfo Parulan Jr / Getty Images)
