Ученые закончили первую фазу "всемирной переписи микробов"

Новая база данных, по словам авторов, аналогична сравнению Facebook с бумажной телефонной книгой

Москва. 2 ноября. INTERFAX.RU - Ученые закончили первую фазу проекта Микробиома Земли (The Earth Microbiome Project, EMP), сообщает N+1 со ссылкой на Nature.

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.

Микробиом - это совокупность микроорганизмов, живущих в определенной среде и представляющих собой экологическое сообщество. 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. В результате было получено более 300 тыс. 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".

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.

Практическое применение

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.

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.