Исследователи обнаружили малоизученные бактериальные линии в пасти дельфинов
Ученые идентифицировали две глубокие линии бактерий, которые ранее никогда не описывались, — и нашли их в зубастой улыбке дельфина.
Эти глубокие линии известны как типы (phyla). Тип — это широкий таксономический ранг, объединяющий организмы, которые имеют общий набор характеристик из-за общего происхождения. Открытие двух бактериальных типов, а также дополнительных новых генов и прогнозируемых продуктов, дает новое понимание бактериального разнообразия, здоровья дельфинов и уникальной природы морских млекопитающих в целом, заявил Дэвид Релман, профессор медицины, микробиологии и иммунологии.
Статья с результатами исследования была опубликована 16 ноября в журнале Current Biology. Старшим автором является Дэвид Релман. Ведущий автор — Наташа Дудек, аспирант UC-Santa Cruz.
Программа ВМС США по морским млекопитающим обратилась к Релману более 10 лет назад за помощью в поддержании здоровья своих дельфинов. Эти животные высоко обучены и выполняют миссии в море.
Предыдущие исследования группы Релмана в сотрудничестве с Центром морских млекопитающих выявили удивительное количество никогда ранее не виданных бактерий в образцах от дельфинов и других морских млекопитающих, особенно в мазках из их пасти. Некоторые из бактерий, обнаруженных в текущем исследовании, относятся к плохо изученным ветвям бактериального древа.
«Эти организмы, о которых мы знали лишь самую малость, по сути, являются темной материей биологического мира. Мы знали, что в этих дельфиньих пастях есть золото, и решили, что пора взяться за него более комплексными методами», — сказал он.
Находка
В новом исследовании ученые идентифицировали бактериальные линии, реконструируя их геномы из коротких фрагментов ДНК. Геном данной клетки служит ее чертежом и содержит все инструкции по функционированию, закодированные в ДНК. Исследователи назвали одну из вновь идентифицированных линий Delphibacteria в честь дельфинов (Delphinidae — латинское название океанических дельфинов).
Изучая гены, закодированные в геномах представителей Delphibacteria, исследователи получили представление об образе жизни этих бактерий. Предполагается, что бактерии обладают свойством денитрификации, которое может влиять на здоровье полости рта дельфинов: этот химический процесс может вызывать воспаление и быть связан с заболеванием десен. Денитрификация также происходит в зубном налете человека, что позволяет предположить, что в ротовой полости млекопитающих есть что-то, что отбирает этот процесс.
Изучение образа жизни бактерий
Исследователи дифференцировали бактерии и предсказывали их поведение, широко изучая их геномы. «Сначала мы разрезаем ДНК на множество маленьких фрагментов, смесь ДНК секвенируют, а затем мы пытаемся выяснить, как геномы были изначально собраны», — сказала Дудек. Если ген — это один кусочек пазла, исследователи собирают весь пазл. Этот подход был разработан соавтором исследования Джиллиан Банфилд из UC-Berkeley.
«Обычно люди интересуются маленькими белками Cas9, которыми легко манипулировать и доставлять в клетки. Эти — противоположность, они огромны», — сказал Релман. Разные структуры в генах, кодирующих эти белки, объясняют разницу в размере, и исследователи предполагают, что эти крупные белки Cas9 обладают свойствами, отличными от известных ранее. Дудек планирует продолжить эту линию исследований.
Исследование также хорошо вписывается в текущую работу лаборатории Релмана. Ведутся масштабные сравнительные исследования, посвященные тому, как адаптация к жизни в море может влиять на микробиомы морских млекопитающих. Помимо открытия и характеристики новых бактерий, Релман хочет применить свои исследования для целей сохранения видов.
«Морские млекопитающие становятся все более исчезающими. Они являются видами-индикаторами здоровья моря, и чем больше мы понимаем их биологию, тем лучше можем предвидеть изменения в состоянии их среды обитания», — сказал он.