Att lägga pusslet med mikrobergenomiska sekvenser. Kredit:KyotoU Global Comms/Yusuke Okazaki
En del av mänsklighetens strävan att bättre förstå oss själva är att förstå vad som utgör den genetiska sammansättningen av mikroorganismerna i vår miljö.
Genom metagenomisk analys, som kringgår odling för att möjliggöra extraktion av genomisk information, från miljömikrober, kan forskare komma närmare att låsa upp hemligheterna bakom mikrobiell mångfald.
Det främsta hindret för denna rekonstruktion av metagenom-sammansatta genom – eller MAG – teknik är dock att kunna skilja mellan närbesläktade genom från mikroorganismer som samexisterar i miljön.
Nu har ett team av forskare under ledning av Kyoto University gått ett steg längre och utvecklat en metod som heltäckande detekterar genomisk mångfald inom arter, eller mikrodiversitet, av oodlat bakteriellt DNA.
"Den här förbättrade MAG-metodens förmåga att upptäcka tidigare förbisedda variationer gör det möjligt för oss att studera den genomiska informationen med fokus på DNA-sekvensen och strukturella egenskaper hos genomet", säger huvudförfattaren Yusuke Okazaki.
Spektrum av mikrodiversitet i bakteriegenom i miljön har visat sig vara bredare än förväntat. Medan vissa arter upprätthåller klonliknande populationer, visar andra en sådan bred mångfald som avsevärt utmanar rekonstruktionen av DNA-sekvenser. För detta ändamål är identifiering av mikrodiversitet avgörande för att förstå mikrobiell ekologi och evolution.
"Eftersom de flesta mikrober i miljön är svåra att odla, är identifieringen av mikrodiversitet bland miljömikrober begränsad", säger Okazaki.
För att ta itu med detta problem tog teamet en trestegsmetod, som började med en omfattande metagenomisk provtagning av ett ekosystem, inriktad på bakterieplanktongrupper som provades på två olika djup under tolv månader vid en pelagisk station vid sjön Biwa.
I efterföljande steg visade sig genomiska mikrovarianter vara inkonsekvenser mellan den sammansatta genomiska sekvensen och de förmonterade DNA-sekvensläsningarna.
"Denna studie öppnar upp framtiden för högupplöst genomik inom mikrobiell ekologi, och hjälper oss att sortera igenom det som verkar vara detsamma men som faktiskt är annorlunda", säger författaren.
Uppsatsen "Långläst-upplöst, ekosystemomfattande utforskning av nukleotider och strukturell mikrodiversitet i sjöns bakterioplanktongenom" publicerades den 8 augusti 2022 i mSystems . + Utforska vidare
