Ученые из Университета Квинсленда восстановили геномы более 24 тысяч ранее неизвестных микроорганизмов — бактерий и архей, среди которых могут быть и очень древние линии, сформировавшиеся задолго до появления растений и животных. Эти данные позволяют точнее увидеть, как устроены экосистемы, и как формировалась жизнь на ранней Земле.
Микробный мир огромен, но большую его часть мы не различаем. Между тем он обеспечивает работу планеты — поддерживает плодородие почв, помогает морским организмам вырабатывать кислород и играет ключевую роль в круговороте веществ. Несмотря на десятилетия исследований, известно меньше 1% существующего микробного разнообразия.
Изменить ситуацию помогает метагеномика — метод, который извлекает фрагменты ДНК прямо из среды обитания и позволяет по этим кусочкам собирать геномы. Потоки таких данных стремительно растут, и для их анализа исследователи создали два новых инструмента.
Первый, SingleM, быстро определяет состав микробных сообществ и отмечает виды, не похожие на известные. После обработки более 700 тысяч наборов данных оказалось, что около 75% клеток в природных образцах принадлежат видам, которые раньше не удавалось описать.
Второй инструмент, Bin Chicken, собирает полные геномы этих скрытых организмов. Называется он в честь австралийского ибиса, который ищет ценные остатки в контейнерах — программа так же тщательно перебирает открытые базы данных. С ее помощью удалось получить тысячи новых геномов, включая представителей потенциально древних ветвей жизни.
Этот расширенный каталог уже включают в климатические модели. Микроорганизмы — важные участники углеродного цикла и крупнейшие природные источники метана, а новые данные позволяют точнее оценивать их вклад в климатические процессы. Геномы также пригодятся биотехнологиям и медицине — от анализа метаболических путей до поиска полезных ферментов.
Проект стал отправной точкой и для молодых специалистов. Студент Квинслендского технологического университета Джошуа Митчелл разработал методы искусственного интеллекта, которые помогают прогнозировать свойства микробных образцов, и продолжает развивать этот подход в рамках диссертации.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что раскрыт секрет устойчивости тихоходок к радиации.
