Odkrycie nowych mikroorganizmów w oceanach. Naukowcy wiążą z nimi duże nadzieje
Don Walsh i Jackues Piccard byli pierwszymi ludźmi, którzy zeszli na dno Rowu Mariańskiego położonego w zachodniej części Oceanu Spokojnego. Osiągnęli głębokość niemal 11 kilometrów. Według Walsha lepiej znamy powierzchnię Marsa i Księżyca niż dno oceanów. Jak się okazuje, nie tylko dno, ale cały wszechocean skrywa przed nami jeszcze mnóstwo tajemnic.
Mimo, że znamy już wiele organizmów wodnych, od ogromnych płetwali błękitnych po mikroskopijne glony o wielkości 2 mikrometrów, jest jeszcze co odkrywać. Wśród niezliczonej liczby mikroorganizmów znajdziemy również te kluczowe dla całego systemu ekologicznego i klimatu. Przykładem mogą być fotosyntezujące sinice, które odpowiadają za wytwarzanie około 50 proc. tlenu w atmosferze. Jednocześnie mikroorganizmy te pochłaniają dwutlenek węgla, regulując jego ilość w środowisku.
Ta ogromna różnorodność drobnoustrojów nie miała jednak dotąd przełożenia na zakres badań, które były szczątkowe. Grupa naukowców pracująca w Instytucie Mikrobiologii Politechniki Federalnej w Zurychu (Szwajcaria) pod kierownictwem profesora Shinichi Sungawy przy współpracy zespołu pod kierunkiem Jörna Piela, postanowiła tę różnorodność zbadać. Badaniom przyświecała hipoteza, że mikrobiom oceaniczny kryje w sobie ogromny potencjał, który może być wykorzystany przez człowieka.
W badaniach zespół wykorzystał dostępne dane DNA z ponad tysiącem próbek wody zebranych w wodach oceanicznych całego świata, z różnych głębokości. Dane pozyskano dzięki ekspedycjom morskim i platformom obserwacyjnym.
Dzięki analizom komputerowym uzyskano 35 tys. genomów, z których badacze korzystali, aby szukać nowych gatunków, a zwłaszcza biosyntetycznych klastrów genów (ang. biosynthetic gene clusters, BGC)
Odkryto około 40 tys. BGC oraz nieznane dotąd bakterie z gromady Eremiobacterota. Do tej pory znano grupy tej bakterii żyjące w środowisku lądowym. Odkryto nową rodzinę Eudoremicrobiaceae, a jeden z gatunków o nazwie Eudoremicrobium malaspinii może stanowić nawet 6 proc. wszystkich obecnych gatunków bakterii w niektórych fragmentach oceanu. Ponadto jeden z jej bioaktywnych produktów hamuje enzym protelityczny, co może pomóc np. przy zmniejszaniu stanu zapalnego bez utrudniania zdolności organizmu do kontroli zakażenia.
Ze względu na ogromną ilość danych zdecydowana większość analiz wykonywana była z użyciem specjalistycznego oprogramowania. W nielicznych przypadkach, gdy prognozy komputerowe nie zgadzały się z wynikami eksperymentów, naukowcy sięgali po analizy laboratoryjne poszczególnych produktów aby zweryfikować wyniki. Jak podkreśla Sungawa, programy niestety mają swoje ograniczenia. Zespół pod jego kierownictwem chce w dalszej kolejności zająć się mechanizmem rozpraszania mikroorganizmów w oceanie oraz dowiedzieć się, jakie korzyści ewolucyjne, ale również środowiskowe zapewnią drobnoustrojom określone geny.
Źródło:
- L. Paoli, H.-J. Ruscheweyh, C. C. Forneris, F. Hubrich, S. Kautsar, A. Bhushan, A. Lotti, Q. Clayssen, G. Salazar, A. Milanese, C. I. Carlström, C. Papadopoulou, D. Gehrig, M.l Karasikov, H. Mustafa, M. Larralde, L. M. Carroll, P. Sánchez, A. A. Zayed, D. R. Cronin, S. G. Acinas, P. Bork, C. Bowler, T. O. Delmont, J. M. Gasol, A. D. Gossert, A. Kahles, M. B. Sullivan, P. Wincker, G. Zeller, S. L. Robinson, J. Piel, S. Sunagawa. Biosynthetic potential of the global ocean microbiome. Nature, 2022
