Океан является крупнейшей средой обитания в мире, однако большая часть его биоразнообразия до сих пор неизвестна. Исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Science, знаменует собой значительный прорыв, сообщая о самой крупной и наиболее полной на сегодняшний день базе данных морских микробов, сопоставленной с их биологическими функциями, местоположением и типом среды обитания.
«Глобальный каталог океанских генов KMAP 1.0 — это шаг к пониманию всего разнообразия океана, содержащий более 317 миллионов групп генов морских организмов со всего мира», — сказала ведущий автор Элиза Лайоло из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии. «Каталог посвящен морским микробам, которые сильно влияют на жизнь людей, влияя на здоровье океана и климат Земли».
«Каталог доступен бесплатно через платформу метагеномного анализа KAUST (KMAP)», — добавил старший автор исследования профессор Карлос Дуарте. «Ученые могут получить доступ к каталогу удаленно, чтобы исследовать, как работают различные океанские экосистемы, отслеживать влияние загрязнения и глобального потепления, а также искать биотехнологические приложения, такие как новые антибиотики или новые способы расщепления пластика — возможности безграничны».
Исследователи картировали морское биоразнообразие на протяжении сотен лет, но столкнулись с различными трудностями при создании полного атласа жизни океана. Во-первых, большинство морских организмов невозможно изучить в лаборатории. Появление технологий секвенирования ДНК позволило преодолеть эту проблему, позволив идентифицировать организмы непосредственно из океанской воды и отложений.
«Поскольку каждый вид имеет свой собственный набор генов, мы можем определить, какие организмы находятся в образце океана, проанализировав его генетический материал», — объяснила Лайоло. «Два технологических достижения сделали это возможным в больших масштабах. Во-первых, это огромное увеличение скорости и снижение стоимости технологий секвенирования ДНК. Это позволило исследователям секвенировать весь генетический материал в тысячах образцов океана. Второе — это развитие огромных вычислительных мощностей и технологий искусственного интеллекта, которые позволяют анализировать эти миллионы последовательностей».
Команда использовала KMAP для сканирования последовательностей ДНК из 2102 образцов океана, взятых на разных глубинах и в разных местах по всему миру. Эта передовая вычислительная инфраструктура идентифицировала 317,5 миллионов групп генов, из которых более половины можно классифицировать по типу организма и функции генов. Сопоставляя эту информацию с местоположением образца и типом среды обитания, итоговый каталог предоставляет беспрецедентную информацию о том, какие микробы, где живут и что они делают.
Каталог уже выявил разницу в микробной активности в толще воды и на дне океана, а также удивительное количество грибов, обитающих в «сумеречной» мезопелагической зоне. Эти и другие открытия помогут ученым понять, как микробы, живущие в разных средах обитания, формируют экосистемы, способствуют здоровью океана и влияют на климат.
Каталог также служит основой для отслеживания влияния антропогенного воздействия, такого как загрязнение окружающей среды и глобальное потепление, на морскую жизнь. И он предлагает богатый генетический материал, который исследователи могут сканировать в поисках новых генов, которые можно было бы использовать для разработки лекарств, энергетики и сельского хозяйства.
Каталог океанских генов KMAP 1.0 — это первый шаг на пути к разработке атласа глобального генома океана, в котором будет документирован каждый ген всех морских видов по всему миру — от бактерий и грибов до растений и животных.
«Наш анализ подчеркивает необходимость продолжать отбор проб океанов, уделяя особое внимание малоизученным областям, таким как глубокое море и дно океана. Кроме того, поскольку океан постоянно меняется — как из-за человеческой деятельности, так и из-за природных процессов — каталог будет нуждаться в постоянном обновлении», — сказала Лайоло.
______________
Источник: https://planet-today.ru