Пустыня Атакама, которая тянется вдоль побережья Тихого океана в Чили, является самым сухим местом на планете и, во многом из-за этой засушливости, враждебна большинству живых существ. Но не все — исследования песчаной почвы выявили разнообразные микробные сообщества. Однако изучение функций микроорганизмов в таких местах обитания является сложной задачей, поскольку трудно отделить генетический материал живой части сообщества от генетического материала мертвых.
Новая технология разделения может помочь исследователям сосредоточиться на живой части сообщества. На этой неделе в журнале Applied and Environmental Microbiology международная группа исследователей описывает новый способ разделения внеклеточного (eDNA) и внутриклеточного (iDNA) генетического материала . Этот метод обеспечивает лучшее понимание микробной жизни в средах с низкой биомассой, что ранее было невозможно при использовании традиционных методов извлечения ДНК, сказал Дирк Вагнер, доктор философии, геомикробиолог из Немецкого исследовательского центра по геонаукам GFZ в Потсдаме, который руководил исследованием.
Микробиологи использовали новый подход на образцах почвы Атакамы, собранных в пустыне вдоль полосы с запада на восток от кромки океана до предгорий Анд. Их анализы выявили множество живых и, возможно, активных микробов в самых засушливых районах. Лучшее понимание eDNA и iDNA, сказал Вагнер, может помочь исследователям исследовать все микробные процессы.
«Микробы — пионеры, колонизирующие такую среду и готовящие почву для следующей последовательности жизни», — сказал Вагнер. Эти процессы, по его словам, не ограничиваются пустыней. «Это также может относиться к новой местности, которая образуется после землетрясений или оползней, где у вас более или менее та же ситуация, минеральный или каменный субстрат».
Большинство коммерчески доступных инструментов для извлечения ДНК из почв оставляют смесь живых, спящих и мертвых клеток микроорганизмов, сказал Вагнер. «Если вы извлечете всю ДНК, у вас будет ДНК живых организмов, а также ДНК, которая может представлять организмы, которые только что умерли или умерли давно».
Метагеномное секвенирование этой ДНК может выявить специфические микробы и микробные процессы. Однако для этого требуется достаточное количество ДНК хорошего качества, добавил Вагнер, «что часто является узким местом в средах с низкой биомассой».
Чтобы решить эту проблему, он и его коллеги разработали процесс фильтрации целых клеток из смеси, оставляя генетические фрагменты eDNA, оставшиеся от мертвых клеток в осадке. Он включает в себя несколько циклов осторожного промывания, сказал он. В лабораторных тестах они обнаружили, что после 4 повторений почти вся ДНК в образце разделилась на 2 группы.
Когда они протестировали почву из пустыни Атакама, они обнаружили Actinobacteria и Proteobacteria во всех образцах как в группах eDNA, так и iDNA. Это неудивительно, сказал Вагнер, потому что живые клетки постоянно пополняют запас iDNA, поскольку они умирают и деградируют.
«Если сообщество действительно активно, то происходит постоянный оборот, и это означает, что 2 пула должны быть более похожи друг на друга», — сказал он. В образцах, собранных с глубины менее 5 сантиметров, они обнаружили, что бактерии Chloroflexota доминировали в группе iDNA.
Вагнер сказал, что в будущей работе он планирует провести метагеномное секвенирование образцов iDNA, чтобы лучше понять работу микробов, и применить тот же подход к образцам из других агрессивных сред. Изучая iDNA, сказал он, «вы можете получить более глубокое понимание реальной активной части сообщества».
