Vad finns i ett namn? För mikroorganismer, tydligen mycket.

Prokaryoter är encelliga mikroorganismer - bakterier är ett exempel - som finns i överflöd över hela världen. De finns i haven, i jordar, i extrema miljöer som varma källor, och till och med bredvid och inuti andra organismer inklusive människor.

Kort sagt, de finns överallt, och forskare över hela världen arbetar med att både kategorisera och kommunicera om dem. Men här är rubbet:de flesta har inget namn.

Mindre än 0,2% av kända prokaryoter har formellt namngetts eftersom nuvarande regler – som beskrivs i International Code of Nomenclature of Prokaryotes (ICNP) – kräver att nya arter odlas i ett labb och fritt distribueras som rena och livskraftiga kulturer i samlingar. I huvudsak, för att namnge det måste du ha flera fysiska exemplar för att bevisa det.

I en artikel publicerad 19 september i tidskriften Nature Microbiology , presenterar ett team av forskare ett nytt system, SeqCode, och en motsvarande registreringsportal som kan hjälpa mikrobiologer att effektivt kategorisera och kommunicera om det enorma antalet identifierade men oodlade prokaryoter.

"Vårt mål är att förena fält- och laboratoriestudier inom mikrobiologi och svara på betydande framsteg inom miljögenomik på senare tid genom att tillhandahålla en väg för att formellt namnge majoriteten av identifierade men icke namngivna prokaryoter", säger UNLVs mikrobiolog Brian Hedlund, huvudförfattare på tidningen och nyckeln. samarbetspartner i utvecklingen av SeqCode. "SeqCode bör tjäna samhället genom att främja höga genomkvalitetsstandarder, god namngivningspraxis och en välordnad databas."

Skapa SeqCode

Nästan 850 forskare som representerar flera discipliner från mer än 40 länder deltog i en serie NSF-finansierade online-workshops 2021 för att utveckla den nya SeqCode, som använder genomsekvensdata för både odlade och oodlade prokaryoter som grund för att namnge dem.

Sedan 2000-talet har forskare som studerar prokaryoter i miljöer över hela världen använt miljögenomiktekniker för att ta prov och studera dem, och hundratusentals genomsekvenser finns tillgängliga i offentliga databaser. Samhället som deltog i workshoparna, som organiserades av Hedlund och kollega Anna-Louise Reysenbach från Portland State University, stödde överväldigande utvecklingen av ett alternativ till ICNP som skulle acceptera DNA-sekvensdata och i slutändan förbättra resurserna för forskare.

"Nyckeldelarna är på plats för en ordnad expansion av prokaryotisk systematik till hela livets prokaryota träd", säger William B. Whitman, SeqCode motsvarande författare och University of Georgia mikrobiolog. "Denna expansion kommer att tjäna forskningen och det bredare samhället genom att tillhandahålla ett gemensamt språk för alla prokaryoter som systematiskt organiseras och stöds av datarika genomiska datauppsättningar och tillhörande metadata."

För att kvalificera sig för inkludering i SeqCode måste genom uppfylla rigorösa vetenskapliga standarder för att säkerställa kvalitet, stabilitet och öppen datadelning. Och även om den ännu inte är allmänt accepterad, överensstämmer SeqCode i grunden med etablerade internationella principer för namngivning av andra organismer, inklusive växter och djur.

"Varje organism som helst med en genomsekvens av hög kvalitet - från en ren kultur eller inte - kan namnges under SeqCode," sa Hedlund. "Vi kommer också automatiskt att acceptera alla namn som bildas under ICNP. Jag förväntar mig med tiden att SeqCode kommer att användas mycket oftare än ICNP."

Skapa klarhet bland kaos

Ett av de primära målen för det nya systemet, menar författarna, är att vända en trend inom området där "oreglerade" namn används i litteraturen av nödvändighet. Detta kan leda till misstag som ökar sannolikheten för senare namnbyte, vilket gör det svårt för forskare att granska och jämföra data och kommunicera effektivt. Omvänt hävdar författarna att SeqCode "omfattar principerna för hittabarhet, tillgänglighet, interoperabilitet och återanvändbarhet."

Hedlund hänvisade till klamydia och relaterade organismer som exempel. Eftersom dessa organismer inte kan odlas, lagras eller distribueras som rena kulturer, kan de för närvarande inte officiellt namnges.

"Det kan vara ganska förvirrande för läkare att inte ha giltiga namn för nyupptäckta klamydiaer", säger Hedlund. "Det finns en risk för att dessa namn är dåligt katalogiserade, vilket kan kväva spårning av sjukdomsutbrott och kommunikation mellan forskare, läkare och allmänheten."

Övervinna kontrovers

Trots sitt avsedda mål att skapa klarhet och synergi med accepterade standarder för namngivning, är flytten inte utan kontroverser.

SeqCode följer ett tidigare försök från forskare att modifiera ICNP för att tillåta oodlade prokaryoter att namnges baserat på att de har en DNA-sekvens som skulle fungera som bevis (eller 'typ') för organismen – i motsats till ICNP-reglerna som nu kräver en kultur till två permanenta samlingar.

År 2020 publicerade ett team under ledning av biologen Alison Murray från Desert Research Institute en artikel, också i Nature Microbiology , som var co-authored eller godkänd av nästan 120 forskare som representerar 22 länder som efterlyser åtgärder på de föreslagna ändringarna av ICNP för att acceptera DNA-sekvenser som typer eller att gå en alternativ väg. De föreslagna ändringarna avvisades dock av International Committee on Systematics of Prokaryotes, gruppen som ansvarar för att styra namngivningen av prokaryoter.

"Det är uppenbart att det globala forskarsamhället är redo för en paradigmförändring i hur vi namnger prokaryoter - för att inkludera bredden av prokaryot liv", sa Murray. "Modern genomteknik kan lösa genom från odlade organismer med den höga precision som krävs för att säkerställa integritet och ge stabilitet till mikrobiologiområdet. Att namnge dessa taxa är sättet att kommunicera deras existens, deras evolutionära historia och förutsäga deras fysiologiska förmågor."

Bakslaget 2020 ledde till en fördubbling av ansträngningarna bland den växande kadren av forskare och i slutändan den "alternativa vägen" som ledde till bildandet av SeqCode.

"Många människor kom till bordet för att dela med sig av sina perspektiv, sin energi och sin kompetens för att få det att hända", sa Hedlund. "Responsen på våra workshops från forskare över hela världen var otrolig och hjälpte till att bekräfta varför det är dags att formellt göra en förändring i hur prokaryoter namnges."

Spänningen existerar fortfarande bland vissa forskare, som hävdar att mindre kan veta om oodlade prokaryoter än de som kan odlas och manipuleras i ett labb som rena kulturer. Dessutom kan nyanser i bearbetning och tolkning av DNA-sekvensdata potentiellt leda till felaktiga slutsatser, en punkt som Hedlund hävdar även gäller studier av rena kulturer.

Författarna säger att detta nya system inte är avsett att avskräcka traditionell odling av prokaryoter, utan i stället är designat av forskarsamhället för att förbättra kommunikationen över mikrobiella vetenskaper.

"Vi ser denna 'SeqCode v.1.0' som ett nödvändigt första steg mot ett enhetligt nomenklatursystem för att kommunicera hela mångfalden av prokaryoter och vi kommer att samarbeta med samhället för att förverkliga denna vision", skriver författarna.

Uppsatsen "SeqCode:a nomenclatural code for prokaryotes description from sekvensdata" publicerades 19 september i tidskriften Nature Microbiology . + Utforska vidare

Forskare föreslår nytt namnsystem för oodlade bakterier och arkéer