Ученые создали наиболее полный каталог ДНК морских микробов, включая данные из более глубоких зон океана.
По состоянию на вторник учёные всего мира получили в своё распоряжение новый захватывающий инструмент: крупнейшую в истории коллекцию геномов морских микробов, организованную в онлайн-базе данных.
Каталог, описанный в журнале Границы в наукепредставляет собой цифровую библиотеку генетических кодов океанских организмов с открытым исходным кодом. Ученые говорят, что она может открыть двери для разработки лекарств или инноваций в энергетике и сельском хозяйстве.
«Гены и белки, полученные из морских микробов, имеют бесконечные потенциальные возможности применения», — говорит соавтор исследования Карлос Дуарте, морской эколог из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии. Новости природы‘ Карисса Вонг. «Мы можем исследовать новые антибиотики; мы можем найти новые ферменты для производства продуктов питания. Если они знают, что ищут, исследователи могут использовать нашу платформу, чтобы найти в стоге сена иголку, которая поможет решить конкретную проблему».
Чтобы создать базу данных, исследователи проанализировали тысячи морских образцов, собранных за последние 15 лет во всех пяти океанах и Средиземном море. Образцы были получены в результате различных прошлых экспедиций и исследований, таких как глобальная экспедиция по океану Тара, проходившая с 2009 по 2013 год. ДНК представляла собой бактерии, грибы и вирусы из различных географических регионов и океанических глубин.
В прошлом препятствия на пути секвенирования ДНК представляли собой серьезное препятствие для ученых — даже когда генетические образцы были собраны и находились в руках, их усилия могли быть сорваны из-за затрат, времени или состояния ДНК. По состоянию на 2022 год было секвенировано 303 миллиона уникальных генов морских микробов.
Прорыв команды произошел благодаря секвенированию и технологическим достижениям. Улучшения в скорости и точности суперкомпьютеров, а также разработки в области искусственного интеллекта и секвенирования ДНК позволили команде проанализировать более 2100 метагеномов или больших количеств генетического материала. В общей сложности они секвенировали около 317 миллионов уникальных групп микробных генов, чтобы создать наиболее полный каталог на сегодняшний день.
Команда собрала образцы, взятые на разной глубине из океанов по всему миру.
В частности, в исследовании внимательно рассмотрели жизнь, привыкшую к экстремальным условиям океанической «сумеречной зоны». Этот регион, простирающийся на глубину от 650 до 3300 футов под поверхностью — почти вне досягаемости солнечного света — является домом для некоторых из самых уникальных существ Земли, адаптация которых обусловлена такой суровой средой обитания.
В сумеречной зоне исследователи с удивлением обнаружили, что более половины обнаруженных уникальных кластеров генов принадлежали грибам.
«Раньше были некоторые признаки (обилия грибов на этом уровне), так что это еще одна часть головоломки», — говорит ведущий автор Элиза Лайоло, морской биолог из KAUST. ХранительЭто Софи Кевани.
Например, такие лекарства, как пенициллин, были созданы из грибов. А те, что были найдены в глубинах океана, развили редкие черты, которые могут быть полезны ученым, разрабатывающим лекарства. «Это потенциально может привести к открытию новых видов с уникальными биохимическими свойствами», — говорит Фабио Фаворетто, морской эколог из Океанографического института Скриппса, который не принимал участия в исследовании. Хранитель. «Мы могли бы найти что-то вроде пенициллина в этих океанских грибах».
Изучение морских микробов также проливает свет на роль вирусов в увеличении генетического разнообразия, что они и делают, перемещая гены между организмами.
Морфологическое разнообразие грибов, собранных с видов морских губок, Ирциния переменная.
Исследование предлагает направления для будущих исследований — например, ученые выявили большой пробел в знаниях о глубоководных участках моря и океана. Они также отмечают, что их каталог может служить основой для разнообразия морских микробов, что может позволить будущим исследователям оценить влияние человеческой деятельности, такой как глубоководная добыча полезных ископаемых или сжигание ископаемого топлива, на эти организмы. Новости природы.
По словам команды, чтобы каталог действительно был эффективным, странам и ученым необходимо расставить приоритеты в распространении знаний. «Договор об открытом море» 2023 года, который подписали почти 200 стран, утверждает, что морской ген принадлежит стране, которая его обнаружила, хотя его выгоды должны быть разделены. Тем не менее, в соглашении было неясно, как это будет работать.
«Подобная неопределенность должна быть решена сейчас, когда мы достигли точки, когда технологии генетического и искусственного интеллекта могут открыть беспрецедентные инновации и прогресс в синей биотехнологии», — говорится в заявлении Дуарте.
