Исследователи используют возможности института геномики для изучения Великих озёр

Проект биологов из Университета Боулинг Грин Стейт и их коллеги позволит получить огромный массив данных, которые будут полезны для изучения парниковых газов и озёрных экосистем.

Исследование Великих озёр и «мёртвых зон» в озере Эри, проводимое докторами Джорджем Буллерджаном, Майклом Маккеем и Полом Моррисом, стало одним из 41 проекта, выбранного для поддержки в этом году Объединённым институтом геномики Министерства энергетики США (DOE JGI).

Институт проведёт секвенирование как ДНК, так и РНК микробных сообществ центрального бассейна озера Эри — области, где сезонно возникают «мёртвые зоны» с отсутствием кислорода.

Это естественное развитие нашей многолетней работы. Геномные данные дополнят наши текущие исследования круговорота азота в Великих озёрах, финансируемые Национальным научным фондом, а также мониторинг растворённых парниковых газов в озере Эри, который ведут наши коллеги из Environment Canada.

Новый проект будет включать данные, собранные летом, тогда как ранее группа больше концентрировалась на зимних условиях.

Конкурентные преимущества команды:

  • Более 30 лет данных от Агентства по охране окружающей среды США (EPA) и Environment Canada.
  • Поддержка Environment Canada, Береговой охраны США и Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA).
  • Студенты, обученные анализу геномов в рамках другого проекта DOE JGI.

Работа может дать ответы на важные экологические проблемы — от парниковых газов до очистки сточных вод. Экономическое значение Великих озёр, содержащих около 20% мировых запасов пресной воды, огромно:

  • Судоходство: $6,5 млрд в год.
  • Коммерческое и спортивное рыболовство: $700 млн в год.
  • Туризм: многомиллиардная индустрия.

Методология исследования

Проект соответствует задачам программы по изучению микробов, участвующих в захвате углерода и выбросах парниковых газов, а также метагеномике.

Исследователи сосредоточатся на гиполимнионе — самом глубоком, не перемешиваемом ветром слое воды, где в периоды низкого содержания кислорода (из-за микробных нитратных стоков и других факторов) могут вырабатываться значительные объёмы парниковых газов.

План работ:

  1. Отбор проб в месте установки буя NOAA, который непрерывно контролирует кислород и температуру в толще воды летом и осенью.
  2. Анализ образцов из гиполимниона и донных отложений до и после наступления условий низкого содержания кислорода.
  3. Секвенирование РНК и ДНК микробов из этих образцов.

Ожидаемые результаты

Секвенирование позволит:

  • Определить, какие гены активны в сообществе из тысяч организмов.
  • Оценить состав микробного сообщества по ДНК.
  • Сравнить периоды с кислородом (оксические) и без кислорода (аноксические) и увидеть, какие гены активны.
  • Обнаружить новые, неизвестные ранее типы организмов.

Этот проект стал возможен благодаря недавним достижениям в технологиях секвенирования и алгоритмах сборки геномов из сложных сред.

Термин «сообщество» здесь многогранен: это и сообщество изучаемых микробов, и сообщество учёных, которые будут десятилетиями анализировать полученные огромные массивы данных, чтобы собрать воедино интересные открытия.

2011-11-03