Een deel van de zoektocht van de mensheid om onszelf beter te begrijpen, is te begrijpen wat de genetische samenstelling is van de micro-organismen in onze omgeving.

Door middel van metagenomische analyse, die het kweken omzeilt om de extractie van genomische informatie uit omgevingsmicroben mogelijk te maken, kunnen wetenschappers dichter bij het ontsluiten van de geheimen van microbiële diversiteit komen.

Het belangrijkste obstakel bij deze reconstructie van metagenoom-geassembleerde genomen - of MAG's - techniek is echter het onderscheid kunnen maken tussen nauw verwante genomen van micro-organismen die naast elkaar in de omgeving voorkomen.

Nu is een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Kyoto een stap verder gegaan en heeft het een methode ontwikkeld die de genomische diversiteit, of microdiversiteit, van niet-gecultiveerd bacterieel DNA uitgebreid detecteert.

"Het vermogen van deze verbeterde MAG-methode om eerder over het hoofd geziene variaties te detecteren, stelt ons in staat om de genomische informatie te bestuderen met een focus op de DNA-sequentie en structurele eigenschappen van het genoom", zegt hoofdauteur Yusuke Okazaki.

Het spectrum van microdiversiteit in bacteriële genomen uit de omgeving blijkt breder te zijn dan verwacht. Terwijl sommige soorten kloonachtige populaties behouden, vertonen andere zo'n brede diversiteit dat de reconstructie van DNA-sequenties aanzienlijk wordt uitgedaagd. Daarom is het identificeren van microdiversiteit cruciaal om microbiële ecologie en evolutie te begrijpen.

"Omdat de meeste microben in de omgeving moeilijk te kweken zijn, is de identificatie van microdiversiteit onder microben in de omgeving beperkt", zegt Okazaki.

Om dit probleem aan te pakken, koos het team voor een aanpak in drie stappen, te beginnen met een uitgebreide metagenomische bemonstering van een ecosysteem, gericht op bacterio-planktongroepen die gedurende twaalf maanden op twee verschillende diepten zijn bemonsterd in een pelagisch station aan het Biwameer.

In de daaropvolgende stappen bleken genomische microvarianten inconsistenties te zijn tussen de geassembleerde genomische sequentie en de voorgeassembleerde DNA-sequentiebepalingen.

"Deze studie opent de toekomst van genomica met hoge resolutie in de microbiële ecologie, en helpt ons te doorzoeken wat hetzelfde lijkt, maar in werkelijkheid anders is", zegt de auteur.

Het artikel, "Lang gelezen, ecosysteembrede verkenning van nucleotide- en structurele microdiversiteit van bacterioplanktongenomen uit meren", verscheen op 8 augustus 2022 in mSystems . + Verder verkennen

Wetenschappers ontdekken verrassende verschillen in genomen van microbiële gemeenschappen