Официальный сайт журнала "Экология и Жизнь"

Всё об экологии ищите здесь:

   
Сервисы:
Каналы:
Каналы:
Блоги:
Дайджесты,
Доклады:

ЭКО-ВИДЕО



Реклама


Translate this page
into English

Translate.Ru PROMT©


Система Orphus


Главная О НАС / ABOUT US Статьи Археи: темная материя микробного мира

Археи: темная материя микробного мира

Микробиология всегда стремилась признать масштаб неизвестного. Вначале было неизвестно, что микробы вообще существуют.

Изобретение микроскопа доказало, что эти крошечные одноклеточные организмы живут вокруг нас. Затем изобретение секвенирования ДНК помогло выявить все разнообразие микробов в природе, 99 процентов которых невозможно вырастить и изучить в лаборатории.

Оказывается, не все разнообразие. Три области, из которых состоит вся жизнь на Земле, — это бактерии, археи и сложная жизнь (включая нас, людей). А новое исследование микробиомов кишечника обнаруживает, что обычный метод секвенирования ДНК не учитывает 90 процентов разнообразия архей — одноклеточных организмов, составляющих часто забываемый третий домен. Археи и бактерии являются микробами — микроскопическими и одноклеточными, но не совершайте ошибку, как когда-то  сделали ученые, полагая, что они в основном похожи.

Археи одновременно чужды и близко знакомы. Многие из самых известных из них — экстремофилы, которые живут в суровых условиях, например, в горячих источниках. Тем не менее, археи могут быть эволюционно более тесно связаны с нами — многоклеточными людьми, чем с бактериями. «Когда я говорю людям, что работаю с археями, большинство людей даже не знают, что это такое», — сказала Кэси Рэйманн, микробиолог из Техасского университета в Остине и автор исследования.

Рэйманн и ее коллеги хотели изучить архей, живущих в кишечнике людей, а также других видов крупных обезьян, таких как бонобо, гориллы и орангутаны. Поэтому они использовали типичный метод: во-первых, найдите обезьяньи помадки. А во-вторых, извлеките из него ДНК. Ученые, ищущие микробное разнообразие, обычно секвенируют участки одного конкретного гена, называемого 16S рРНК. Чтобы найти его, они используют праймеры, два коротких фрагмента ДНК, которые соответствуют началу и концу области, которую они хотят секвенировать. Праймеры прилипают к двум концам, а ферменты набрасываются, чтобы скопировать фланкированную область тысячи или миллионы раз. Именно эти копии секвенируются.

Что до сих пор типично, команда использовала «универсальные праймеры», которые должны улавливать как бактерии, так и археи. Но они также секвенировали свои образцы во второй раз, используя специфичные для архей праймеры. Разница была огромной. У людей универсальные праймеры обнаружили только один тип архей; специфических праймеров найдено 37. Орангутаны: от 161 до 7. Гориллы: от 135 до 7. Бонобо: от 71 до 6. Шимпанзе: с 69 до 7. Наиболее распространенной группой архей, обнаруженных командой, были метаногены, производящие метан.

Почему несоответствие? Во-первых, архей, как правило, меньше в кишечнике, чем бактерий, поэтому их сложнее найти способом, похожим на иголку в стоге сена. Во-вторых, могут быть дефектны сами праймеры. Если последовательность ДНК на праймерах не полностью совпадает с последовательностью гена, праймеры иногда не прилипают. «Универсальные грунтовки», как правило, разрабатываются с учетом хорошо известных бактерий. Неизвестные группы бактерий подвержены смещению праймеров, но особенно это касается архей.

«Это хороший шаг вперед и подтверждение», — сказал Джек Гилберт, эколог-микробиолог из Чикагского университета, не принимавший участия в исследовании. Гилберт сказал, что хотел бы, чтобы ученые использовали эти специфические для архей праймеры в различных средах — например, в океане или почве — чтобы увидеть, действительно ли там скрывается больше разнообразия архей, чем считалось ранее.

Архей действительно не замечали. На заре микробиологии ученые полагались на культивирование микробов. Археи, обитающие в экстремальных условиях, таких как горячие источники, не очень хорошо питаются чашками Петри в лабораториях. «Их очень трудно культивировать. Это очень сложно»,  — говорит Райманн.

Получается цикл: археи сложно изучать, поэтому ученые их не изучают. Поскольку они их не изучают, они мало о них знают. Поскольку они мало знают о них, они не знают, как лучше всего их изучать путем культивирования или секвенирования. И так далее. «Все это способствует предвзятости в базе знаний об архее», — говорит Таня Войке, микробиолог Объединенного института генома Министерства энергетики США.

В последние годы микробиология перешла к более продвинутой технике секвенирования, называемой метагеномикой, которая секвенирует весь генетический материал в образце, а не только часть гена 16S рРНК. Метагеномика все еще слишком дорога, если вы хотите сравнить тысячи образцов, но небольшие исследования микробиома сейчас часто полагаются на метагеномику. Но даже в этой новой причудливой технике могут быть предубеждения.

Метагеномика требует измельчения всего генетического материала в образце и объединения этих коротких фрагментов вместе с использованием геномов известных организмов для справки. Поэтому, если ваш образец содержит новый микроб, который никогда раньше не секвенировался, вы не найдете его, сравнивая его с известными геномами. Вы не можете искать то, о существовании чего не знаете. (Есть способы провести метагеномику без эталонных геномов, но они требуют больших вычислительных мощностей.)

Микробы, которые, скорее всего, не имеют эталонного генома, — это, конечно, археи. Например, база данных генома Объединенного института генома насчитывает около 50 000 бактерий и всего 1 000 архей. «Если у вас есть только 1000 ссылок на архей, то вероятность того, что вы найдете совпадение, будет намного ниже», — говорит Войке.

Вот почему Войк работает над проектом Microbial Dark Matter, который генерирует эталонные геномы малоизвестных микробов. «Темная материя» здесь включает в себя как бактерии, так и археи (но особенно археи), которые микробиологи не смогли культивировать и никогда полностью не секвенировали. Лаборатория Войка берет образцы из отдаленных мест — вентиляционных отверстий на дне океана или золотых рудников — и выделяет микробные клетки одну за другой. Команда секвенирует ДНК этих микробов, по одной клетке за раз, медленно заполняя неизвестное на древе жизни.


источник

археиученыебактерии 

13.11.2020, 274 просмотра.


Нравится

SKOLKOVO
10.11.2020 20:45:38

Антиоксиданты - причина рака?

Ученые Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании в США определили главную причину развития рака. О своем открытии они сообщили в статье, опубликованной в журнале Cell Metabolism.

вещества, обнаружили, ученые

05.11.2020 23:00:34

Где лекарства?

Фармкомпании заявили о проблемах с поставками 40 млн упаковок лекарств. Производители не могут передать товар дистрибьюторам и аптекам из-за сбоев в системе маркировки

течение, аптеки, компании

05.11.2020 22:25:56

Воздушная среда - главный путь передачи коронавируса / Свидетельствуют данные из Германии и тесты Роспотребнадзора

Хендрик Стрик, который является директором Института вирусологии Боннского университета (Prof. Dr. Hendrik Streeck, Institut für Virologie), рассказал, что в земле Северный Рейн-Вестфалия, в районе Хайнсберг были проведены исследования более 500 домохозяйств, где были случаи инфицирования. Наиболее репрезентативная выборка была взята из общины Гангельт (12 529 жителей) в районе Хайнсберг.  Уровень заражения (текущее или уже перенесенное) составил около 15%.

Institut für Virologie), Prof. Dr. Hendrik Streeck, Роспотребнадзор, воздушно-капельный путь передачи вируса

30.10.2020 12:53:19

Вирусологи сообщили о необычайно заразном виде COVID-19

Исследователи Базельского университета (Швейцария) совместно с испанскими коллегами объявили о новом виде COVID-19 под названием 20A.EU1.

COVID19, распространение, ученые

28.10.2020 21:05:43

Связь здоровья и экологии прояснил..коронавирус/Микрочастицы переносят нановирусы

Исследователи говорят, что смертельные случаи, связанные с COVID-19 и загрязнением воздуха, представляют собой «потенциально предотвратимую избыточную смертность».

Здоровье, экология, COVID-19

27.10.2020 22:49:29

Антитела возглавляют гонку в разработке препаратов для лечения COVID-19

Инъекции антител могут предотвратить развитие тяжелой формы COVID-19, но лечение стоит дорого и сложно.

COVID19, технология, лечение, препарат

26.10.2020 23:26:23

Лечение коронавируса COVID-19 без антибиотиков разработали в Твери

Руководитель инфекционного госпиталя в шестой тверской горбольнице Олег Иванов, изучив данные пациентов за весь период коронавирусной пандемии, разработал алгоритм максимальной защиты от коронавируса, а также алгоритм лечения, если заражения все-таки случилось.

инфекции, COVID19, рекомендации

RSS
Архив "#ПроЗдоровье"
Подписка на RSS
Реклама: