_ Cine este cine dintre bacterii: o modalitate fiabilă de a defini speciile și tulpinile

Ce este într-un nume? Multe, de fapt. Pentru comunitatea științifică, numele și etichetele ajută la organizarea organismelor lumii astfel încât acestea să poată fi identificate, studiate și reglementate. Dar pentru bacterii, nu a existat niciodată o metodă fiabilă de a le organiza în specii și tulpini în mod coeziv. Este o problemă, deoarece bacteriile sunt una dintre cele mai răspândite forme de viață, reprezentând aproximativ 75% din toate speciile vii de pe Pământ.

O echipă internațională de cercetare a încercat să depășească această provocare, care ia afectat de multă vreme pe oamenii de știință care studiază. bacterii. Kostas Konstantinidis, profesor Richard C. Tucker la Școala de Inginerie Civilă și de Mediu de la Institutul de Tehnologie din Georgia, a condus un studiu pentru a investiga diviziunile naturale ale bacteriilor cu scopul de a determina o metodă viabilă din punct de vedere științific pentru organizarea acestora în specii și tulpini. . Pentru a face acest lucru, cercetătorii au lăsat datele să le arate calea.

Cercetarea lor a fost publicată în revista Nature Communications.

„Deși există o definiție de lucru pentru specii și tulpini, acest lucru este departe de a fi acceptat pe scară largă în comunitatea științifică”, a spus Konstantinidis. „Aceasta se datorează faptului că acele clasificări se bazează pe standardele oamenilor care nu se traduc neapărat bine în tiparele pe care le vedem în mediul natural.”

De exemplu, a spus el, „Dacă ar fi să clasificăm primatele folosind aceleași standarde care sunt folosite pentru a clasifica E. coli, atunci toate primatele - de la lemuri la oameni la cimpanzei - ar aparține unei singure specii."

Există multe motive pentru care un sistem de organizare cuprinzător a fost dificil. pentru a concepe, dar adesea se rezumă la cine primește cea mai mare atenție și de ce. Mai multă atenție științifică duce, în general, la o definire mai restrânsă a acestor bacterii. De exemplu, speciile de bacterii care conțin tulpini toxice au fost studiate pe larg din cauza asocierii lor cu boala și sănătatea.

Acest lucru a fost din necesitatea de a diferenția tulpinile dăunătoare de cele inofensive. Descoperirile recente au arătat, totuși, că chiar și definirea tipurilor de bacterii prin toxicitatea lor este nesigură.

„În ciuda importanței de temelie a conceptelor de specii și tulpini pentru microbiologie, acestea rămân, totuși, prost definite. și confuz”, a spus Konstantinidis.

Echipa de cercetare a colectat bacterii de la două saline din Spania. Sarele sunt structuri construite în care apa de mare se evaporă pentru a forma sare pentru consum. Ele adăpostesc diverse comunități de microorganisme și sunt locații ideale pentru a studia bacteriile în mediul lor natural. Acest lucru este important pentru înțelegerea diversității în populații, deoarece bacteriile suferă adesea modificări genetice atunci când sunt expuse la medii de laborator.

Echipa a recuperat și a secvențiat 138 de izolate aleatorii de bacterii Salinibacter ruber din aceste săruri. Pentru a identifica lacunele naturale în diversitatea genetică, cercetătorii au comparat apoi izolatele cu ei înșiși, folosind o măsurătoare cunoscută sub numele de identitate medie de nucleotide (ANI) - un concept dezvoltat de Konstantinidis la începutul carierei sale. ANI este o măsură robustă a înrudirii dintre oricare doi genomi și este folosită pentru a studia relațiile între microorganisme și viruși, precum și animale. De exemplu, ANI între oameni și cimpanzei este de aproximativ 98,7%.

Analiza a confirmat observațiile anterioare ale echipei că speciile microbiene există și ar putea fi descrise în mod fiabil folosind ANI. Ei au descoperit că membrii aceleiași specii de bacterii au arătat o înrudire genetică, de obicei, variind de la 96 la 100% pe scara ANI și, în general, mai puțin de 85% înrudire cu membrii altor specii.

Datele au relevat un decalaj natural în valorile ANI de aproximativ 99,5% ANI în cadrul speciilor Salinibacter ruber, care ar putea fi utilizat pentru a diferenția specia în diferitele sale tulpini. Într-o lucrare însoțitoare publicată în mBio, echipa a examinat aproximativ 300 de specii bacteriene suplimentare pe baza a 18.000 de genomi care au fost secvenționați recent și au devenit disponibile în bazele de date publice. Ei au observat modele similare de diversitate la mai mult de 95% dintre specii.

„Credem că această lucrare extinde setul de instrumente moleculare pentru a descrie cu acuratețe unități importante de diversitate la nivel de specie și în cadrul speciilor și credem că va beneficiază de viitoarele studii de microdiversitate în medii clinice și de mediu”, a spus Konstantinidis.

Echipa se așteaptă ca cercetarea lor să fie de interes pentru orice profesionist care lucrează cu bacterii, inclusiv biologi evoluționiști, taxonomiști, ecologisti, ingineri de mediu, clinicieni, bioinformaticieni, agenții de reglementare și altele. Este disponibil online prin site-ul web al lui Konstantinidis și GitHub pentru a facilita accesul și utilizarea de către comunitățile științifice și de reglementare.

„Sperăm că aceste comunități vor îmbrățișa noile rezultate și metodologii pentru identificarea mai robustă și mai fiabilă a speciilor. și tulpinile pe care le oferă, în comparație cu practica actuală”, a spus Konstantinidis.

(Fluierul)