211service.com
Extreme Metagenomics: Op jacht naar insecten in de ingewanden van de aarde
Terwijl microbiologen de meest ontoegankelijke plaatsen op aarde afspeuren om steeds vreemdere en potentieel nuttige microbugs te vinden, verwacht ik half dat er een nieuwe realityshow op het Sci-Fi-kanaal verschijnt, of misschien ESPN-5: Extreme microben!
Wetenschappers die de kleinste beestjes bestuderen, hebben lang naar bijzondere locaties gereisd, maar nu is het hele veld nieuw leven ingeblazen door het nieuwe tijdperk van metagenomica - de studie van groeperingen van bacteriën die worden aangetroffen in bijvoorbeeld een emmer water, een stukje menselijke huid , of een schop vol modder. Gewapend met geavanceerde nieuwe technologieën om miljoenen verschillende soorten bacteriën te identificeren die in een specifieke mini-omgeving leven, zetten de nieuwe metagenetici zich in in hoeken en gaten, variërend van zuurlekkages tot diepe grotten op zoek naar microbiële gemeenschappen.
In [email protected] , beschrijft schrijver Josie Glausiusz een speleologie-expeditie onder leiding van microbioloog Diana Northup, duizend voet onder de aarde, diep in de Lechuguilla-grot in New Mexico. Zij en haar team van de Universiteit van New Mexico trokken door verstrengelde kilometerslange gangen terwijl ze afdalen in kuilen, gevaarlijke kliffen doorkruisten en rond ondergrondse meren struinden op hun weg om bacteriën te verzamelen die mangaankorsten en geoxideerd ijzer op grotwanden afzetten. Northup maakt ook deel uit van een consortium van meerdere universiteiten met de toepasselijke naam SLIME–Subsurface Life in Mineral Environments.
Een eerdere poging van Northup om een partij mangaan- en ijzerdruppelende beestjes te bemachtigen, leverde geen resultaat op omdat zij en haar team hun monsters per ongeluk besmetten met schimmels die ze met hun wandelschoenen hadden meegebracht. Terug in het laboratorium waren de schimmels als onkruid in de agarplaten opgedoken toen Northup probeerde de bacteriën te laten groeien. Deze keer had het team schone pakken mee - een verkeerde benaming voor een groep microbenjagers die na hun onderaardse trektocht uitzonderlijk smerig waren van het zweet en de modder.
Northup besloot ook geen risico te nemen bij het kweken van haar monsters, dus bracht ze glazen buizen mee om haar insecten op gang te brengen in hun eigen omgeving van absolute duisternis, koele temperaturen en hoge luchtvochtigheid. Wetenschappers hebben ontdekt dat de klassieke methode voor het kweken van bacteriën – het toevoegen van monsters aan agarrijke petrischalen – niet werkt voor naar schatting 99,9 procent van de microben, die het beste gedijen in hun eigen ecologische soep. Dit is een van de redenen dat metagenomics een vlucht neemt. Een andere is dat technologische vooruitgang onderzoekers nu in staat stelt om al het DNA in een metamonster te sequensen om erachter te komen hoeveel soorten en genvarianten in een bepaalde eco-niche voorkomen.
Misschien wel de bekendste metagenomicist is J. Craig Venter, wiens... Tovenaar II Global Ocean Sampling Expedition maakte in maart bekend dat het zes miljoen nieuwe genen en duizenden nieuwe eiwitfamilies had ontdekt, waarvan sommige nieuwe oplossingen kunnen bieden voor onder meer de opslag en productie van energie. Anderen vinden microben die vervuiling kunnen opruimen of nieuwerwetse antibiotica kunnen produceren.
Schrijver Glausiusz beschrijft de zoektocht naar antibiotica in haar artikel, evenals een ontluikende stap om ontdekkingen die voortkomen uit de zoektocht naar slijm te commercialiseren:
Ondertussen zoeken Kim Lewis en Slava Epstein van de Northeastern University in Boston, Massachusetts, de diepten van de niet-gecultiveerde voor nieuwe antibiotica met behulp van een diffusiekamer waarin microben worden overgoten met de omstandigheden van hun natuurlijke omgeving - bodem, bijvoorbeeld, of zeewater plus mariene sedimenten. Lewis en Epstein hebben het bedrijf NovoBiotic opgericht om te profiteren van hun culturen. De praktische voordelen zijn enorm, zegt Lewis. Als je nieuwe dingen wilt ontdekken, wil je naar organismen gaan die je nog niet eerder hebt gezien. Het is redelijk om aan te nemen dat 99% van de resterende bacteriën op zijn minst enkele bruikbare antibiotica zullen hebben.
De speleologie Northup is begonnen met het vinden van antibiotica in haar monsters. Aanvankelijk streefde ze echter naar het kweken van korstvormende grotbacteriën om hun basisbiologie te begrijpen. Een van de redenen waarom we DNA-sequenties kweken in plaats van maken, is omdat we ze willen betrappen op het neerslaan van de mineralen, zodat we definitief kunnen zeggen: 'Deze jongens kunnen het', zegt ze.
Ik moedig je aan om het hele artikel te lezen op [email protected] ; het is griezelig spul en volkomen fascinerend. Ik raad je ook aan om aanwezig te zijn Technologie beoordeling 's Emerging Technologies Conference bij MIT van 25 tot 27 september, waar ik een panel over metagenomics zal modereren.
Glausiusz, Josie, Extreme cultuur: Van de drainage van zuurmijnen tot de ingewanden van de aarde, Josie Glausiusz rapporteert hoe onderzoekers veel moeite doen om weerbarstige bacteriën te kweken, Natuur, Online gepubliceerd: 20 juni 2007; | doi:10.1038/447905a