Каталог всех видов микроорганизмов живущих на Земле

Практически каждый человек знает, что на Земле существует невидимая невооруженному глазу микробиологическая жизнь, однако далеко не всем известны истинные масштабы этой жизни, с проявлениями которой мы сталкиваемся буквально каждый день.

Согласно предварительным оценкам на нашей планете существует более триллиона видов различных бактерий и других микроорганизмов, а общее количество этих микроорганизмов в 100 миллионов раз превышает количество звезд во Вселенной. И на этом фоне работа, затеянная группой ученых-энтузиастов семь лет назад, выглядит совершенно безумным занятием.

Организаторами вышеупомянутой затеи являются Роб Найт (Rob Knight), директор Центра микробиома Калифорнийского университета в Сан-Диего, и Джек Гильберт (Jack Gilbert), директор такого же центра, только Чикагского университета. А сама затея заключается в создании обширного каталога, в который будут включены описания абсолютно всех видов земных микроорганизмов.

Чуть позже к двум ученым присоединилась микробиолог Джанет Дженссен (Janet Janssen), директор Тихоокеанской Северо-западной Национальной лаборатории. А уже сейчас в данном проекте, который получил название Earth Microbiome Project, задействовано более 500 исследователей из 160 научных учреждений из 43 стран. Совместными усилиями этих ученых было собрано 27 751 образцов, взятых в самых различных местах, включая землю, морское дно, водоемы, кишечник людей, животных и даже жерло потухшего антарктического вулкана. Отметим, что некоторая часть из собранных образцов была использована и в других исследованиях, результатами которых стало более сотни сделанных научных открытий.

На основе данных, полученных в ходе анализа собранных образцов, был составлен первый вариант каталога, который находится в открытом доступе и данные которого доступны при помощи специализированного программного обеспечения. Следует отметить, его составление является весьма и весьма непростым делом. Для того, чтобы идентифицировать новый вид микроорганизмов, недостаточно только взглянуть в микроскоп и воскликнуть «Эврика!». Решение о «новизне» того или иного вида принимается только на основании анализа определенных генных последовательностей, в частности гена 16S rRNA.

Анализ всего собранного материала привел к накоплению огромной базы данных, в которой содержались 2.2 миллиарда записей генных последовательностей. И при помощи специализированных «умных» алгоритмов, ориентированных на эффективную обработку больших массивов информации, исследователям удалось классифицировать все последовательности, отнеся их к тому или иному виду микроорганизмов. В результате этого ученые получили 307 572 уникальных последовательности, 90 процентов из которых относится к видам микроорганизмов, неизвестных или не изученных ранее должным образом.

«Анализ 2.2 миллиардов генных последовательностей уже позволил расширить область наших знаний микробиологического мира более чем в 100 тысяч раз» — рассказывает Роб Найт, — «И я даже затрудняюсь спрогнозировать, насколько вырастет эта область к моменту завершения нашей работы. Ведь мы с вами живем на оккупированной микробами планете, где мы можем встретить еще миллионы и миллиарды неизвестных ранее видов».

В настоящее время ученые данного проекта занимаются привлечением к этому делу новых спонсоров и сотрудников, что позволит им в будущем расширить зону сбора образцов, собрать образцы с различных климатических поясов и высот над уровнем моря. Помимо этого, ведется разработка новых методов классификации микроорганизмов, основанных не только на анализе гена 16S rRNA, но и других частей генома. И последней частью выполняемой сейчас работы является интеграция данных нового каталога с данными других подобных каталогов и баз данных, к примеру, американской базы «Gut».