Forskare har identifierat två djupa släktlinjer av bakterier som aldrig har karaktäriserats tidigare - och de hittade dem i en delfins tandiga flin.

Dessa djupa släktlinjer är kända som phyla. En fil är en bred taxonomisk rang som grupperar organismer som delar en uppsättning gemensamma egenskaper på grund av gemensamma anor. Upptäckten av två bakteriefyla, liksom ytterligare nya gener och förutspådda produkter, ger ny inblick i bakteriell mångfald, delfins hälsa och marina däggdjurs unika karaktär i allmänhet, sa David Relman, MD, professor i medicin och i mikrobiologi och immunologi vid School of Medicine.

Ett papper som beskriver forskningen publicerades 16 november Nuvarande biologi . Relman, som innehar Thomas C. och Joan M. Merigan professorat, är seniorförfattaren. Huvudförfattare är Natasha Dudek, en doktorand vid UC-Santa Cruz.

US Navy's Marine Mammal Program kontaktade Relman för mer än 10 år sedan för att få hjälp med att hålla sina delfiner friska. Djuren är högutbildade och utför uppdrag till sjöss.

Tidigare forskning av Relmans grupp, i samarbete med Marine Mammal Center, avslöjade ett överraskande antal bakterier som aldrig tidigare setts i delfiner och andra marina däggdjursprover, särskilt de som har torkats ur delfinernas mun, sa Relman, som också är chef för infektionssjukdomar vid Veterans Affairs Palo Alto Health Care System. Några av de bakterier som finns i den aktuella studien är anslutna till dåligt förstådda grenar av bakterieträdet.

"Dessa organismer, som vi bara har känt lite till, är i grunden den biologiska världens mörka materia, "sa han." Vi visste att det fanns guld i de delfinmunnar, och vi bestämde att det var dags att gå efter det med mer omfattande metoder. "

Slående guld

I den nya studien, forskarna identifierade bakteriella släktlinjer genom att rekonstruera sina genomer från korta bitar av DNA. Genomet för en given cell fungerar som dess plan och innehåller alla dess bruksanvisningar, kodad i DNA. Forskarna namngav en av de nyligen identifierade släktlinjerna Delphibacteria, till ära för delfinerna (Delphinidae är det latinska namnet för oceaniska delfiner).

Genom att titta på generna som är kodade i genomerna för Delphibacteria -representanter, forskarna fick insikt i bakteriens livsstil. Bakterierna förutspås uttrycka en egenskap som kallas denitrifikation som kan påverka delfins munhälsa:Den kemiska processen kan orsaka inflammation och kan kopplas till tandköttssjukdom. Denitrifikation förekommer också i plack på mänskliga tänder, tyder på att något om däggdjursmunnar väljer ut för denna process.

Undersöker bakteriell livsstil

Forskarna differentierade mellan bakterier och förutspådde deras beteende genom att titta bredt på deras genomer. "Det vi gör först är att skära DNA i ett gäng små bitar, blandningen av DNA sekvenseras och vi försöker sedan ta reda på hur genomerna ursprungligen monterades, "sa Dudek. Om en gen är en pusselbit, forskarna sammanställde hela pusslet. Detta tillvägagångssätt har stått i spetsen av medarbetare och studieförfattare Jillian Banfield, Doktorsexamen, vid UC-Berkeley.

"Vanligtvis, människor är intresserade av små Cas9 -proteiner som kan vara lätta att manipulera och leverera till celler, "sa Relman." Det här är motsatsen - de är enormt stora. "Olika strukturer i generna som kodar för dessa proteiner står för storleksskillnaden, och forskarna föreslår att dessa stora Cas9 -proteiner har andra egenskaper än de som tidigare var kända. Dudek planerar att fortsätta denna forskningslinje ytterligare.

Studien matar också bra in på pågående arbete i Relmans laboratorium. En stor, jämförande studie pågår för att undersöka hur anpassning till livet i havet kan påverka marina däggdjursmikrobiomer. Utöver att upptäcka och karakterisera nya bakterier, Relman vill tillämpa sin forskning på bevarande.

"Marina däggdjur blir alltmer hotade, "sa han." De är sentinelarter för havets hälsa, och ju mer vi kan förstå deras biologi, desto bättre kan vi förutse förändringar i miljön. "