Группа биологов из Австралии, Германии, Канады и США поставила на
поток выделение ДНК и прочтение генома из всего одной бактериальной
клетки. Новый метод позволил ученым проанализировать 201 вид бактерий,
каждый из которых никогда не удавалось культивировать в лаборатории. Статья ученых, опубликована в журнале Nature, а ее краткий пересказ приводит Nature News.
Микробиологи исследовали девять образцов, взятых в различных
условиях: от подземных вод из золотой шахты в Южной Дакоте и гейзеров до
жидкости из химического реактора на заводе в Мехико. Ученые выделили из
образцов фрагменты ДНК, размножили их при помощи полимеразной цепной
реакции, а затем проанализировали методом дробовика
(шотган-секвенированием). Все эти этапы как таковые были известны и
раньше, но ученые смогли добиться ранее недоступного сочетания точности и
чувствительности с широтой охвата. Если раньше удавалось читать по
одной клетке ДНК какого-то одного вида, то в новой работе речь идет уже о
десятках видов бактерий на образец. В одном образце может быть
несколько десятков разных видов бактерий.
Прочтение геномов бактерий без предварительного культивирования
микроорганизмов в лаборатории позволило исследователям определить ряд их
особенностей. Биологи обнаружили несколько бактерий с уникальными
свойствами: например, один из микроорганизмов использует комбинацию
нуклеотидов UGA не в качестве стоп-кодона (места прекращения трансляции
РНК), а в качестве кодона, обозначающего аминокислоту глицин. Другая
бактерия оказалась обладателем типичного для архей фермента,
катализирующего синтез пуринов, а трое из представителей архей, напротив, оказались обладателями типичных для бактерий сигма-факторов,
необходимых для синтеза РНК белков. Эти данные говорят о том, что
граница между двумя царствами, архей и бактерий, далеко не столь
однозначна, как считалось ранее.
По оценкам экспертов, не вовлеченных в новое исследование, новый
метод может быть охарактеризован как революционный. Большинство бактерий
не удается культивировать в лабораторных условиях, поэтому все
традиционные методы исследования оказываются бесполезными. Появление
методов молекулярно-генетического анализа привело к открытию «микробной
темной материи», однако без должного повышения чувствительности и
снижения стоимости прочтения генома эти организмы все равно оставались
недоступны для изучения.