Много веков назад Леонардо да Винчи писал, что мы, люди, знаем больше о движении небесных тел, чем о почве под своими ногами. Сегодня, после бесчисленных технологических и научных достижений человечества, эта фраза всё ещё остаётся актуальной.
Но вскоре это может измениться. В докладе, опубликованном в журнале Nature Communications, команда американских учёных подробно описала первое в истории успешное использование метода под названием BONCAT для изучения активных микробов, присутствующих в образце почвы. Эта методика может позволить провести огромное количество новых исследований.
Почвы скорее всего являются самыми большими сообществами микроорганизмов на нашей планете. В каждом грамме почвы миллиарды клеток десятков тысяч видов бактерий, которые работают все вместе, взаимодействуя друг с другом и с веществами, которые они продуцируют. Они являются основой наземных экосистем, а здоровые наборы почвенных бактерий являются ключом к устойчивому сельскому хозяйству.
Теперь у учёных появился механизм для того, чтобы увидеть, какие именно виды микроорганизмов активны в данный момент в данном образце почвы. Они смогут его использовать для выявления связи активных бактерий с различными происходящими процессами.
В течение последних двух лет большая группа учёных принимала участие в научном проекте под названием ENIGMA (это английская аббревиатура - "for Ecosystems and Networks Integrated with Genes and Molecular Assemblies"), углубившись в работу почвенных микробиомов (наборов микроорганизмов). ENIGMA стала приоритетной для биологов, энергетиков и экологов не только потому, что она помогает заполнить пробелы в наших знаниях о том, как функционирует окружающая среда, но и потому, что эти фундаментальные исследования могут помочь в прикладных областях.
Знания о почве могут повысить засухоустойчивость сельского хозяйства, помогут в удалении загрязняющих веществ из окружающей среды, наладят процессы производства биотоплива и т.д. и т.п.
Существует множество проблем при изучении почв, помимо того, что в каждом образце огромное количество видов микроорганизмов, в некоторых экосистемах до 95% из них неактивны. Прямыми наблюдениями в микроскоп всё это не определить, и приходится использовать косвенные методы, такие как секвенирование ДНК.
Технология BONCAT, аминокислотное мечение, было изобретено в 2006 году как способ выделения новых белков в клетках. В 2014 году адаптировали эту технологию для анализа активных микробов в симбиотических сообществах. Это и позволило изучать почвы.
В новом методе активные одноклеточные организмы опознаются на основе наличия флуоресцентных молекул, которые вносятся вместе с модифицированной версией аминокислоты метионина. Когда жидкость, содержащая такой метионин, вводится в образец почвы, только те микробы, которые активны, то есть создают новые белки, включают этот маркер в свои клетки.
Новый метод намного более оптимизирован и надежен, чем все предыдущие технологии, кроме того он занимает всего несколько часов. После трех месяцев экспериментов и оптимизации команда исследователей проекта ENIGMA разработала протокол, который работает надёжно и даёт воспроизводимые результаты.
Несколько исследовательских групп уже выразили готовность начать использовать новый инструмент для выполнения своих специализированных научных работ. Это выдающийся пример командной научной работы, потому что ни один человек не в состоянии в одиночку провести такой объём работы в разных областях знаний.
_________________________________________________________________
Подписывайтесь на Новости Науки :)