Powstał największy katalog oceanicznego DNA

Naukowcy utworzyli ogólnodostępną, największą jak dotąd bazę danych z informacjami o DNA mikroorganizmów żyjących w oceanach. Katalog zawiera ponad 300 mln klastrów genów.

Badacze z saudyjskiego Uniwersytetu Nauki i Techniki Króla Abdullaha (KAUST) opublikowali Global Ocean Gene Catalog 1.0 (https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2023.1038696/full). Ten ogólnodostępny, największy katalog tego typu zawiera 317 mln klastrów genów (grup genów położonych obok siebie kodujących spokrewnione białka), odkrytych w oceanicznych mikroorganizmach.

Jak tłumaczą naukowcy, to najstarsze formy życia na Ziemi.

Wykształciły one zdolność wykorzystywania różnych substancji kluczowych dla obiegu najważniejszych dla życia pierwiastków, takich jak azot, węgiel i siarka. Organizmy te interesują ekspertów nie tylko ze względu na ich biologiczne znaczenie dla Ziemi, ale także z powodu potencjału wykorzystania ich w biotechnologii. Na przykład enzymy pobrane z bakterii żyjących w pobliżu gorących kominów hydrotermalnych są używane w podstawowej biotechnologicznej metodzie kopiowania genów – PCR. Metodę tę wykorzystywały np. dobrze znane testy na Covid-19.

Różne genetyczne zasoby oceanów przynoszą przemysłowi łączne, roczne zyski w wysokości 6 mld dol – podkreślają badacze. Liczba ta podwaja się każdego roku wraz z odkrywaniem kolejnych przydatnych mikrobów.

"Naukowcy mogą mieć zdalny dostęp do katalogu, aby badać działanie różnych morskich ekosystemów, śledzić wpływ zanieczyszczeń i globalnego ocieplenia, a także szukać biologicznych zastosowań, takich jak tworzenie nowych antybiotyków czy metod rozkładania plastiku" – mówi prof. Ibn Sina z KAUST. - "Obserwowany obecnie rozwój sztucznej inteligencji prawdopodobnie odegra kluczową rolę w identyfikacji genów cennych dla biotechnologii opisanych w udostępnionym przez nas katalogu".

Katalog ukazał już np. wyraźne różnice między aktywnością mikroorganizmów na dnie i w oceanicznej wodzie. Uwidocznił też zaskakująco duży udział grzybów w różnorodności genetycznej mezopelagialu – wody na głębokości od 200 do 1000 m. Dostarczył też niezwykle bogatych informacji na temat organizmów żyjących przy dnie, które dotąd były słabo poznane.

Na powstanie tak rozległej bazy danych pozwoliły przede wszystkim dwie szybko rozwijające się dziedziny – nowoczesne metody sekwencji genetycznych i analiza komputerowa. Z pomocą działającego w KAUST komputera Shaheen II naukowcy przeanalizowali geny uzyskane z ponad 2 tys. próbek wody zebranych z różnych lokalizacji na świecie.

Mimo tego mówią, że to dopiero początek drogi.

"Choć wyniki mogą robić wrażenie, udokumentowane w Ocean Gene Catalog 1.0, 317 mln grup genów prawdopodobnie reprezentuje czubek ‘góry lodowej’ – próbkę ogromnej biblioteki z funkcjonalnymi potencjałami stworzonymi przez oceaniczną ewolucję" – mówi kierujący badaniem prof. Carlos Duarte. - "Przyszłe projekty obejmą pobieranie kolejnych próbek i masywne sekwencjonowanie słabo poznanych oceanicznych habitatów. Badania włączałyby nieuwzględnione jeszcze organizmy, takie jak koralowce i trawę morską, które zawierają potężne ilości różnych mikrobów. Badania tego typu ujawniłyby wielokrotnie więcej genów, niż opisano w tym katalogu". 

Marek Matacz

mat/ zan/

Fot. Depositphotos