Onderzoekers hebben twee diepe geslachten van bacteriën geïdentificeerd die nog nooit eerder zijn gekarakteriseerd - en ze vonden ze in de brede grijns van een dolfijn.

Deze diepe lijnen staan ​​bekend als phyla. Een phylum is een brede taxonomische rangorde die organismen groepeert die een reeks gemeenschappelijke kenmerken delen vanwege een gemeenschappelijke afkomst. De ontdekking van twee bacteriële phyla, evenals aanvullende nieuwe genen en voorspelde producten, geeft nieuwe inzichten in bacteriële diversiteit, de gezondheid van dolfijnen en de unieke aard van zeezoogdieren in het algemeen, zei David Relman, MD, hoogleraar geneeskunde en microbiologie en immunologie aan de School of Medicine.

Een paper waarin het onderzoek werd beschreven, werd op 16 november gepubliceerd in Huidige biologie . Relman, die het Thomas C. en Joan M. Merigan-hoogleraarschap bekleedt, is de senior auteur. De hoofdauteur is Natasha Dudek, een afgestudeerde student aan UC-Santa Cruz.

Het Marine Mammal Program van de Amerikaanse marine heeft meer dan 10 jaar geleden contact gezocht met Relman voor hulp bij het gezond houden van de dolfijnen. De dieren zijn hoog opgeleid en voeren missies uit op zee.

Eerder onderzoek door de groep van Relman, in samenwerking met het Marine Mammal Center, onthulde een verrassend aantal nooit eerder geziene bacteriën in dolfijn- en andere zeezoogdierenmonsters, vooral die van de dolfijnen's monden, zei Relman, die ook hoofd infectieziekten is bij het Veterans Affairs Palo Alto Health Care System. Sommige van de bacteriën die in het huidige onderzoek worden gevonden, zijn gelieerd aan slecht begrepen takken van de bacterieboom.

"Deze organismen, waarvan we nog maar een heel klein beetje weten, zijn in feite de donkere materie van de biologische wereld, ' zei hij. 'We wisten dat er goud in die dolfijnbekken zat, en we besloten dat het tijd was om er met meer uitgebreide methoden achter aan te gaan."

Opvallend goud

In de nieuwe studie de onderzoekers identificeerden bacteriële lijnen door hun genomen te reconstrueren uit korte stukjes DNA. Het genoom van een bepaalde cel dient als blauwdruk en bevat alle bedieningsinstructies, gecodeerd in DNA. De onderzoekers noemden een van de nieuw geïdentificeerde geslachten Delphibacteria, ter ere van de dolfijnen (Delphinidae is de Latijnse naam voor oceanische dolfijnen).

Door te kijken naar de genen die zijn gecodeerd in de genomen van vertegenwoordigers van Delphibacteria, de onderzoekers kregen inzicht in de levensstijl van de bacterie. Er wordt voorspeld dat de bacteriën een eigenschap, denitrificatie genaamd, tot uitdrukking brengen die de mondgezondheid van dolfijnen kan beïnvloeden:het chemische proces kan ontstekingen veroorzaken en kan verband houden met tandvleesaandoeningen. Denitrificatie komt ook voor in tandplak op menselijke tanden, wat suggereert dat iets over de mond van zoogdieren voor dit proces selecteert.

Onderzoek naar bacteriële levensstijl

De onderzoekers maakten onderscheid tussen bacteriën en voorspelden hun gedrag door breed naar hun genomen te kijken. "Wat we eerst doen, is het DNA in een aantal kleine stukjes en beetjes knippen, de mix van DNA wordt gesequenced en we proberen dan te achterhalen hoe de genomen oorspronkelijk werden geassembleerd, " zei Dudek. Als een gen een puzzelstukje is, de onderzoekers legden de hele puzzel in elkaar. Deze aanpak is geleid door medewerker en co-auteur Jillian Banfield, doctoraat, bij UC Berkeley.

"Typisch, mensen zijn geïnteresseerd in kleine Cas9-eiwitten die gemakkelijk kunnen worden gemanipuleerd en in cellen kunnen worden afgeleverd, "zei Relman. "Dit is het tegenovergestelde - ze zijn enorm groot." Verschillende structuren in de genen die voor deze eiwitten coderen, verklaren het verschil in grootte, en de onderzoekers suggereren dat deze grote Cas9-eiwitten andere eigenschappen hebben dan voorheen bekend waren. Dudek is van plan deze onderzoekslijn verder te zetten.

De studie past ook goed in het lopende werk in het laboratorium van Relman. Een grote, vergelijkende studie is aan de gang om te onderzoeken hoe aanpassing aan het leven in de zee het microbioom van zeezoogdieren kan beïnvloeden. Naast het ontdekken en karakteriseren van nieuwe bacteriën, Relman wil zijn onderzoek toepassen op conservering.

"Zeezoogdieren worden steeds meer bedreigd, "zei hij. "Het zijn schildwachtsoorten voor de gezondheid van de zee, en hoe meer we hun biologie kunnen begrijpen, hoe beter we kunnen anticiperen op veranderingen in de gezondheid van hun omgeving."