Морские микроорганизмы представляют собой исследовательскую проблему для биологов, поскольку многие из этих микроорганизмов невозможно вырастить в лаборатории. Один из способов их изучения - собрать воду из океана и изучить генетический материал (ДНК), содержащийся в образце.
В статье от 27 апреля, опубликованной в журнале Current Biology, исследователи из Израильского технологического института Технион представляют полученные таким образом новые данные о вирусах, атакующих микроорганизмы одной из групп морских архей (Euryarchaeota). Эта группа очень распространена в океанах и может производить энергию из солнечного света, используя механизм, отличный от фотосинтеза. Но мало что известно об этой группе, и результаты исследования впервые проливают свет на взаимодействие между ключевыми группами в морской экосистеме.
В ходе исследования, проведенного доктором Алоном Философом под руководством профессора Одеда Бежа с биологического факультета Техниона, образцы объемом в десятки литров были взяты из поверхностного слоя воды в Эйлатском заливе, из которого Сегменты ДНК секвенировали. Команда использовала сегменты ДНК для идентификации микроорганизмов, живущих в этих водах. Это было сделано с помощью метагеномики - биоинформатического подхода, сочетающего алгоритмы информатики с биологическими знаниями.
Исследователи собрали сегменты ДНК с помощью вычислений - метод, похожий на сборку пазла из миллионов кусочков без картинки, которая служит ориентиром. При этом им удалось реконструировать геномы вирусов, атакующих морских архей. Эта сложная реконструкция стала возможной благодаря использованию вычислительной системы ATLAS (которая также используется для анализа результатов ускорителя частиц CERN в Швейцарии).
Всего в ходе исследования было обнаружено 26 ранее неизвестных науке вирусов.
«На основании сходства между сегментами генетического материала вирусов и морских архей мы начали расследование и пришли к выводу, что эти вирусы атакуют эти микроорганизмы», - сказал доктор Философ. «Это было достигнуто без возможности выращивания вирусов или архей в лаборатории».
Микробиология окружающей среды, особенно в океанах, является одним из последних рубежей экологии. Методы, используемые в этом исследовании, позволяют исследователям исследовать эту terra incognita. Результаты этого исследования проливают новый свет на эволюцию важной группы архей и их вирусов.