Extreme Metagenomics: Chasing Bugs in the Bowels of the Earth

Mens mikrobiologer gennemsøger jordens mest utilgængelige steder for at finde stadig flere mærkelige – og potentielt nyttige – mikrobugs, forventer jeg halvt, at et nyt reality-program dukker op på Sci-Fi Channel, eller måske ESPN-5: Ekstreme mikrober!

Forskere, der studerer de mindste insekter, har længe rejst til ejendommelige lokaliteter, men nu er hele feltet blevet pustet op igen af ​​den nye tidsalder af metagenomics - studiet af grupper af bakterier fundet i for eksempel en spand vand, en plet af menneskelig hud , eller en spade fuld af møg. Bevæbnet med sofistikerede nye teknologier til at identificere millioner af forskellige slags bakterier, der bor i et specifikt minimiljø, sætter de nye metagenetikere ud i afkroge, lige fra syreudslip til dybe huler på jagt efter mikrobielle samfund.

I [email protected] , beskriver forfatteren Josie Glausiusz en sprudlende ekspedition ledet af mikrobiolog Diana Northup tusind fod under jorden, dybt ind i New Mexicos Lechuguilla-hule. Hun og hendes team fra University of New Mexico vandrede gennem sammenfiltrede miles af gange, mens de rappede ned af gruber, krydsede farlige kanter af klipper og trampede rundt underjordiske søer på vej for at indsamle bakterier, der aflejrer manganskorper og oxideret jern på hulens vægge. Northup er også en del af et multiuniversitetskonsortium, der passende kaldes SLIME–Subsurface Life in Mineral Environments.

Et tidligere forsøg fra Northup på at snuppe et parti mangan- og jerndråberende væsner gav ikke resultater, fordi hun og hendes team utilsigtet forurenede deres prøver med svampe, som de havde bragt ind på deres vandrestøvler. Tilbage i laboratoriet var svampene dukket op som ukrudt i agarpladerne, da Northup forsøgte at dyrke bakterierne. Denne gang bragte holdet rene dragter – en misvisende betegnelse for en besiddelse af mikrobejægere, der var usædvanligt beskidte af sved og snavs efter deres underjordiske vandring.

Northup besluttede heller ikke at tage nogen chancer med at dyrke sine prøver, så hun tog glasrør ind for at få sine insekter i gang i deres eget miljø med absolut mørke, kølige temperaturer og høj luftfugtighed. Forskere har fundet ud af, at den klassiske metode til at dyrke bakterier - at tilføje prøver til agar-rige petriskåle - ikke virker for anslået 99,9 procent af mikroberne, som trives bedst i deres egen økologiske suppe. Dette er en af ​​grundene til, at metagenomikken tager fart. En anden er, at fremskridt inden for teknologi nu gør det muligt for forskere at sekventere alt DNA i en metaprøve for at finde ud af, hvor mange arter og genvarianter der optræder i en given øko-niche.

Den måske bedst kendte metagenomiker er J. Craig Venter, hvis Troldmand II Global Ocean Sampling Expedition meddelte i marts, at den havde opdaget seks millioner nye gener og tusindvis af nye proteinfamilier, hvoraf nogle kan tilbyde nye løsninger til lagring og produktion af energi, blandt andre muligheder. Andre finder mikrober, der kan rense forurening eller producere nymodens antibiotika.

Forfatteren Glausiusz beskriver søgningen efter antibiotika i sin artikel, såvel som et begyndende træk for at kommercialisere opdagelser, der er et resultat af søgningen efter slim:

I mellemtiden trolder Kim Lewis og Slava Epstein fra Northeastern University i Boston, Massachusetts, i dybderne af de ukulturerede efter nye antibiotika ved hjælp af et diffusionskammer, hvori mikrober bliver oversvømmet under betingelserne i deres naturlige miljø - for eksempel jord eller havvand plus marine sedimenter. Lewis og Epstein har grundlagt virksomheden NovoBiotic for at udnytte deres kulturer. De praktiske fordele er enorme, siger Lewis. Hvis du vil opdage nye ting, vil du gå til organismer, du ikke har set før. Det er rimeligt at antage, at 99% af de resterende bakterier vil have i det mindste nogle nyttige antibiotika.

Den sprudlende Northup er begyndt at finde antibiotika i sine prøver. Til at begynde med stræbte hun efter at dyrke skorpedannende hulebakterier for at forstå deres grundlæggende biologi. En af grundene til, at vi dyrker frem for at lave DNA-sekvenser, er, fordi vi ønsker at fange dem i færd med at udfælde mineralerne, så vi bestemt kan sige: 'Disse fyre kan gøre det,' siger hun.

Jeg opfordrer dig til at læse hele artiklen om [email protected] ; det er uhyggelige ting og fuldstændig fascinerende. Jeg foreslår også, at du deltager Teknologigennemgang 's Emerging Technologies Conference på MIT fra 25. til 27. september, hvor jeg skal moderere et panel om metagenomics.

Glausiusz, Josie, ekstrem kultur: Fra dræning af syreminer til jordens indvolde, Josie Glausiusz rapporterer, hvordan forskere gør sig store anstrengelser for at dyrke genstridige bakterier, Natur, Udgivet online: 20. juni 2007; | doi:10.1038/447905a

skjule