Forskere opdager dårligt forståede bakterielle slægter i munden på delfiner

Forskere har identificeret to dybe slægter af bakterier, som aldrig er blevet karakteriseret før - og de fandt dem i en delfins tandede grin.

Disse dybe slægter er kendt som phyla. Et phylum er en bred taksonomisk rang, der grupperer organismer, der deler et sæt fælles egenskaber på grund af fælles aner. Fundet af to bakterielle phyla, samt yderligere nye gener og forudsagte produkter, giver ny indsigt i bakteriel mangfoldighed, delfins sundhed og havpattedyrs unikke karakter generelt, sagde David Relman, MD, professor i medicin og i mikrobiologi og immunologi på School of Medicine.

Et papir, der beskriver forskningen, blev offentliggjort 16. november i Nuværende biologi . Relman, der har Thomas C. og Joan M. Merigan professorat, er seniorforfatteren. Hovedforfatteren er Natasha Dudek, en kandidatstuderende ved UC-Santa Cruz.

U.S. Navy's Marine Mammal Program kontaktede Relman for mere end 10 år siden for at få hjælp til at holde sine delfiner sunde. Dyrene er højtuddannede og udfører missioner til søs.

Tidligere forskning af Relmans gruppe, i samarbejde med Marine Mammal Center, afslørede et overraskende antal aldrig før set bakterier i delfiner og andre havpattedyrsprøver, især dem, der er udhugget fra delfinernes mund sagde Relman, som også er chef for infektionssygdomme ved Veterans Affairs Palo Alto Health Care System. Nogle af de bakterier, der findes i den nuværende undersøgelse, er tilknyttet dårligt forståede grene af bakterietræet.

"Disse organismer, som vi kun har kendt lidt til, er dybest set den biologiske verdens mørke stof, "sagde han." Vi vidste, at der var guld i delfinmundene, og vi besluttede, at det var på tide at gå efter det med mere omfattende metoder. "

Slående guld

I den nye undersøgelse, forskerne identificerede bakterielle slægter ved at rekonstruere deres genomer fra korte stumper af DNA. Genomet for en given celle fungerer som dens plan og indeholder alle dens driftsinstruktioner, kodet i DNA. Forskerne navngav en af ​​de nyligt identificerede slægter Delphibacteria, til ære for delfinerne (Delphinidae er det latinske navn for oceaniske delfiner).

Ved at se på de gener, der er kodet i genomerne af Delphibacteria -repræsentanter, forskerne fik indsigt i bakteriernes livsstil. Bakterierne forudsiges at udtrykke en egenskab kaldet denitrifikation, der kan påvirke delfins mundhygiejne:Den kemiske proces kan forårsage betændelse og kan være forbundet med tandkødssygdomme. Denitrifikation forekommer også i plak på menneskelige tænder, tyder på, at noget ved pattedyrsmund vælger til denne proces.

Undersøgelse af bakteriel livsstil

Forskerne differentierede mellem bakterier og forudsagde deres adfærd ved at se bredt på deres genomer. "Det, vi først gør, er at skære DNA'et i en masse små stykker, blandingen af ​​DNA sekvenseres, og vi forsøger derefter at finde ud af, hvordan genomerne oprindeligt blev samlet, "sagde Dudek. Hvis et gen er et stykke af et puslespil, forskerne sammensatte hele puslespillet. Denne tilgang er blevet ledet af samarbejdspartner og studieforfatter Jillian Banfield, Ph.d., ved UC-Berkeley.

"Typisk, mennesker er interesserede i små Cas9 -proteiner, der kan være lette at manipulere og levere til celler, "sagde Relman." Det er det modsatte - de er enormt store. "Forskellige strukturer i generne, der koder for disse proteiner, tegner sig for størrelsesforskellen, og forskerne foreslår, at disse store Cas9 -proteiner har andre egenskaber end dem, man kendte før. Dudek planlægger at fortsætte denne forskningslinje yderligere.

Undersøgelsen føder også pænt til det igangværende arbejde i Relmans laboratorium. En stor, sammenlignende undersøgelse er i gang for at undersøge, hvordan tilpasning til livet i havet kan påvirke havpattedyrs mikrobiomer. Udover at opdage og karakterisere nye bakterier, Relman ønsker at anvende sin forskning til bevarelse.

"Havpattedyr bliver i stigende grad truet, "sagde han." De er vagtpostarter for havets sundhed, og jo mere vi kan forstå deres biologi, jo bedre kan vi forudse ændringer i deres miljøs sundhed. "