vid Stanford University, Forskare har använt ett nytt mikrofluidanalyssystem för att extrahera 29 nya mikrobiella genom (den kompletta uppsättningen genetiskt material) från prover från två varma källor i Yellowstone National Park. De extraherade genomen samtidigt som de behöll encellsupplösning, vilket betyder att de visste vilka celler det genetiska materialet kom ifrån. Detta arbete möjliggjordes av en ny teknologi som delar upp provet för att möjliggöra noggrann analys av en mikrobs genetiska material. Specifikt, den ger detaljer om genomets funktion och överflöd. Arbetet möjliggjordes av Emerging Technology Opportunity Program, en del av U.S. Department of Energy Joint Genome Institute (DOE JGI), en DOE Office of Science-användaranläggning.

Denna nya teknik belyser mikrobiell "mörk materia, " genetisk information från majoriteten av planetens mikrobiella mångfald som inte har odlats i ett labb. Dessa mikrober lever på platser så olika som varma källor och öknar, under Antarktis is och i sura mindränering från Superfunds platser. Verktyg som kan bestämma mikrobers genetik och metabolism kommer att ha tillämpningar inom områden som sträcker sig från bioenergi till bioteknik till miljöforskning.

Det finns fler än 50, 000 mikrobiella genomsekvenser i DOE JGI:s Integrated Microbial Genomes allmänt tillgänglig databas, och många av dem har avslöjats med hjälp av metagenomisk sekvensering och encellsgenomik. Trots deras användbarhet, dessa sekvenserings- och genomiktekniker har begränsningar:enkelcellsgenomförstärkningar är tidskrävande, ofta ofullständig, och metagenomisk sekvensering fungerar i allmänhet bäst om miljöprovet inte är för komplext. I eLife, ett team av forskare från Stanford University rapporterar utvecklingen av en mikrofluidikbaserad, mini-metagenomics tillvägagångssätt för att mildra dessa utmaningar. Tekniken börjar med att minska miljöprovets komplexitet genom att separera det, använder mikrofluidik, i 96 delprov vardera med 5 till 10 celler. Sedan, genomen i cellerna i varje delprov amplifieras och bibliotek skapas för sekvensering av dessa mini-metagenom. De mindre delproverna kan hållas till encellsupplösning för statistiska analyser. Samförekomstmönster från många delprov kan också användas för att utföra sekvensoberoende genombinning. Tekniken utvecklades genom resurser från DOE JGI:s Emerging Technologies Opportunity Program, som lanserades 2013.

Syftet med JGI:s Emerging Technologies Opportunity Program är att använda dessa nya teknologier för att tackla energi- och miljötillämpningar, lägga till mervärde till den högkapacitetssekvensering och analys som görs för DOE JGI-användare. Teamet validerade tekniken med hjälp av en syntetisk mikrobiell gemenskap, och applicerade det sedan på prover från de varma källorna Bijah och Mound i Yellowstone National Park. Bland deras fynd var att mikroberna vid Mound Spring hade högre potential att producera metan än mikroberna från Bijah Spring. De identifierade också ett mikrobiellt genom från Bijah Spring som kunde reducera nitrit till kväve. Att tillämpa denna nya teknik på ytterligare provplatser kommer att lägga till utbudet av hittills okarakteriserade mikrobiella förmågor med potentiell DOE-uppdrag tillämplighet.