Простейшие чрезвычайно разнообразны и, как известно, сложны для секвенирования и анализа, но они обладают невероятным потенциалом для применения в биотехнологиях, решения проблем изменения климата и биоразнообразия, а также ответа на фундаментальные вопросы об эволюции. Ученые обнаружили три ранее неизвестные линии простейшего вида Bodo, каждая из которых имеет свой собственный бактериальный эндосимбионт (симбиотический организм, живущий внутри тела хозяина).
Исследователи из Института Эрлхэма в сотрудничестве с кафедрой биологии Оксфордского университета опубликовали соответствующую статью «Секвенирование отдельных клеток выявляет неожиданное генетическое разнообразие среди жгутиковых простейших рода Bodo и их бактериальных эндосимбионтов» в журнале Microbial Genomics.
Бодо — это род гетеротрофных (живых организмов, получающих питание от других растений, животных или микроорганизмов) простейших, распространенных в пресных и солоноватых водах и почве. Они являются ближайшими известными свободноживущими родственниками трипаносомы, паразитического простейшего, вызывающего серьезные заболевания человека, включая африканский трипаносомоз (сонную болезнь).
До настоящего времени геномные исследования Bodo проводились на основе одного вида — Bodo saltans. В данном исследовании были выделены, секвенированы и собраны геномы семи некультивируемых отдельных клеток Bodo spp. из образца пресной воды, что позволило выявить три потенциально новых вида, значительно отличающихся от B. saltans. Кроме того, исследователи установили, что каждый новый вид имеет отдельный вид бактерий порядка Holosporales.
Новое исследование является частью проекта «Древо жизни Дарвина» и вносит вклад в программу Института по расшифровке биоразнообразия, в рамках которой разрабатывается надежный алгоритм секвенирования отдельных клеток простейших из образцов окружающей среды.
В большинстве исследований до настоящего времени для классификации микробных эукариот использовались культивированные клетки или образцы окружающей среды. Однако эти методы не позволяют различать близкородственные виды и полностью упускают из виду ассоциированных с ними бактериальных симбионтов, скрывая истинную сложность этих микроскопических экосистем.
Доктор Салли Уорринг, протистолог из группы микробной геномики в Институте Эрлхэма, сказала: «Разнообразие, которое мы можем культивировать в лаборатории, составляет лишь малую часть того, что существует в дикой природе, и в настоящее время у нас очень мало геномной информации для большинства этих организмов. Подходы, основанные на изучении отдельных клеток, сейчас меняют это, давая нам гораздо более глубокое понимание разнообразия микробных эукариот. Более ясная картина скрытого биоразнообразия поможет сообществу разработать стратегии сохранения биоразнообразия и окружающей среды, а также углубить наше фундаментальное понимание эволюции видов».
Полученные результаты были достигнуты в рамках Национальной научно-исследовательской инфраструктуры в области трансформативной геномики, где ученые использовали новейшие технологии и адаптировали существующие протоколы для секвенирования отдельных клеток из образцов окружающей среды.
Результаты показывают, как секвенирование отдельных клеток и сравнительная геномика могут выявлять сложное разнообразие и взаимосвязи внутри и между популяциями микробных эукариот и их хозяев.
Джим Липскомб, старший научный сотрудник группы технической геномики в Институте Эрлхэма, сказал: «Используя методы анализа отдельных клеток и изучая лишь несколько отдельных организмов, мы получили захватывающие данные о симбиозе, таксономическом разнообразии и даже вариабельности генетического кода. Однако это лишь малая часть того, что мы можем открыть, если продолжим совершенствовать и, что важно, масштабировать такие методы. Благодаря развитию таких технологий, как спектральная сортировка клеток, мы можем получать как визуальные, так и омиксные данные от отдельных клеток, что в сочетании с автоматизацией и другими инструментами поможет ускорить эти анализы».
Исследования простейших в Институте Эрлхэма направлены на разгадку сложной природы биологии простейших, чтобы лучше понять, как разные виды эволюционируют и взаимодействуют друг с другом и окружающей средой. Это новое исследование основывается на предыдущих работах в области микробной геномики и доктора Джейми Макгоуэна (в настоящее время работающего в Университетском колледже Дублина), которые выявили скрытые бактериальные угрозы для амеб.
Салли и исследовательская группа из Института Эрлхэма сейчас стремятся внедрить этот подход в более широкие исследования почв в Институте, изучая симбиотические связи между простейшими и почвенными бактериями.
Источник: Earlham Institute.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Канал в MAX | Дзен.новости.