O colaborare masivă de cercetare globală, cunoscută sub numele de Earth Microbiome Project, cataloghează diversitatea microbiană a planetei la o scară fără precedent.
În cadrul acestui proiect, o echipă extinsă la nivel global, condusă de cercetători de la Universitatea California, San Diego, Pacific Northwest National Laboratory, Universitatea Chicago și Argonne National Laboratory, a colectat peste 27.000 de eșantioane din numeroase și diverse medii de pe toată suprafața globului pământesc. Au analizat colecții unice de microbi -microbiomi- ce trăiau în fiecare monstră pentru a genera prima bază de date de referință a bacteriilor care colonizează planeta.
Studiul ce descrie acest efort, publicat pe data de 1 noiembrie, în Nature, a fost redactat de peste 300 de cercetători, din mai mult de 160 de instituții din întreaga lume.
Proiectul a fost înființat în anul 2010, de către Rob Knight, profesor la UC San Diego School of Medicine și director al Centrului pentru Inovare Microbiomică la UC San Diego; Jack Gilbert, PhD, profesor și director la The Microbiome Center din cadrul Universității din Chicago; Dr. Rick Stevens, director asociat la Argonne National Laboratory; și Janet Jansson, doctor și cercetător la Pacific Northwest National Laboratory.
După spusele lui Knight, ” potențialele aplicații pentru această bază de date și tipurile de întrebări de cercetare pe care le putem pune acum sunt aproape nelimitate […] Iată doar un exemplu – acum putem identifica din ce fel de mediu a provenit un anumit eșantion în mai mult de 90% din cazuri, doar prin cunoșterea microbiomului său sau a tipurilor și a cantităților relative de microbi care trăiesc în el”.
Scopul proiectului este de a preleva cât mai multe comunități microbiene ale Pământului pentru a avansa înțelegerea științifică a microbilor și a relațiilor lor cu mediile din care provin, inclusiv plantele, animalele și oamenii. Această sarcină necesită ajutorul oamenilor de știință din întreaga lume. Până la momentul actual, proiectul a parcurs 7 continente și 43 de țări, de la Arctic până la Antarctica, mai mult de 500 de cercetători contribuind la eșantionarea și colectarea datelor. Membrii proiectului folosesc aceste informații ca parte a aproximativ 100 de studii, dintre care jumătate au fost publicate în reviste.
„Microbii sunt pretutindeni”, a spus primul autor Luke Thompson, PhD, care a preluat rolul de manager de proiect, în timp ce era cercetător postdoctoral în laboratorul lui Knight și este în prezent asociat la Administrația Națională Oceanică și Atmosferică (NOAA). “Cu toate acestea, înainte de aceasta întreprindere masivă, schimbări în structura microbiomului au fost identificate în principal prin concentrarea pe un tip de eșantion, câte o regiune în parte. Din această cauză a fost dificil de identificat tipare în rândul mediilor înconjurătoare și de dedus principia generalizate. ”
Membrii proiectului analizează diversitatea bacteriană în diverse medii geografice și chimice, prin secționarea genei Rrna 16S, un specific marker genetic pentru bacterii. Secvențele de ARN 16S servesc drept “coduri de bare” pentru a identifica diferitele tipuri de bacterii, permițând cercetătorilor să le urmărească în întreaga lume. Cercetătorii de la Earth Microbiome Project au utilizat o nouă metodă pentru a elimina erorile din date, putând astfel să obțină un număr exact al secvențelor unice din microbiomi.
În cadrul acestei prime date de lansare a datelor, echipa Earth Microbiome Project a identificat aproximativ 300 000 de secvențe în 16S rRNA, dintre care aproape 90% nu au potriviri exacte în bazele de date existente.
Sectoarele pre-existente de 16S rRNA sunt limitate, deoarece nu au fost concepute pentru a permite cercetătorilor să adauge date ce vor putea fi utile în viitor.
Potrivit lui Jack Gilbert, una dintre cele mai surprinzătoare observații este că secvențele 16S sunt mult mai specifice pentru mediile individuale decât sunt unitățile tipice ale speciilor folosite de cercetători. Diversitatea mediilor eșantionate în cadrul acestui proiect demonstrează cât de mult mediul local formează microbiomul. De exemplu, microbiomul din pielea cetaceelor (balene și delfini) și a peștilor se aseamănă între ele mai mult decât cu cel al apei în care trăiesc. În ansamblu, microbiomul unei gazde, cum ar fi omul sau animalul, au fost destul de distincte de microorganisme, cum ar fi cele găsite în apă și sol.
„Aceste tipare ecologice globale oferă doar o privire asupra a ceea ce este posibil cu prelevarea coordonată și cumulată”, a spus Jansson. „Mai multe eșantionări sunt necesare pentru a lua în calcul factori precum latitudinea și înălțimea și pentru a urmări schimbările de mediu în timp. Proiectul Earth Microbiome oferă o resursă pentru explorarea nenumăratelor întrebări.”
