Analyse af den strukturelle mikrodiversitet af søbakterioplanktongenomer

En del af menneskehedens søgen efter bedre at forstå os selv er at forstå, hvad der udgør den genetiske sammensætning af mikroorganismerne i vores miljø.

Gennem metagenomisk analyse, som omgår dyrkning for at muliggøre udvinding af genomisk information, fra miljømikrober, kan forskerne komme tættere på at låse op for hemmelighederne bag mikrobiel mangfoldighed.

Den største hindring for denne rekonstruktion af metagenom-samlede genomer-eller MAG'er-teknik er imidlertid at kunne skelne mellem tæt beslægtede genomer af mikroorganismer, der eksisterer side om side i miljøet.

Nu er et team af forskere ledet af Kyoto University gået et skridt videre og udviklet en metode, der omfattende detekterer intraarts genomisk diversitet, eller mikrodiversitet, af udyrket bakterielt DNA.

"Denne forbedrede MAG-metodes evne til at detektere tidligere oversete variationer giver os mulighed for at studere den genomiske information med fokus på DNA-sekvensen og genomets strukturelle træk," siger hovedforfatter Yusuke Okazaki.

Spektret af mikrodiversitet i miljømæssige bakterielle genomer har vist sig at være bredere end forventet. Mens nogle arter opretholder klonlignende populationer, udviser andre en så bred diversitet, der betydeligt udfordrer rekonstruktionen af ​​DNA-sekvenser. Til dette formål er identifikation af mikrodiversitet afgørende for at forstå mikrobiel økologi og evolution.

"Fordi de fleste mikrober i miljøet er vanskelige at dyrke, er identifikation af mikrodiversitet blandt miljømikrober begrænset," siger Okazaki.

For at løse dette problem tog holdet en tre-trins tilgang, der startede med en omfattende metagenomisk prøvetagning af et økosystem, målrettet bakterieplanktongrupper, der blev prøvet på to forskellige dybder over tolv måneder på en pelagisk station ved Biwa-søen.

I de efterfølgende trin viste det sig, at genomiske mikrovarianter var uoverensstemmelser mellem den samlede genomiske sekvens og de præmonterede DNA-sekventeringsaflæsninger.

"Denne undersøgelse åbner op for fremtiden for højopløsningsgenomik i mikrobiel økologi, og hjælper os med at sortere igennem, hvad der ser ud til at være det samme, men faktisk er anderledes," siger forfatteren.

Artiklen, "Langlæst-opløst, økosystemdækkende udforskning af nukleotid og strukturel mikrodiversitet af søbakterioplanktongenomer," udkom den 8. august 2022 i mSystems . + Udforsk yderligere

Forskere opdager overraskende forskelle i genomer af mikrobielle samfund