Гены окислительно-восстановительных реакций лучше всего характеризуют глобальные микробные сообщества
Исследователи из Университета Консепсьона (UdeC) и Университета Адольфо Ибаньеса (UAI) определили ключевые признаки для характеристики микробных сообществ в различных экосистемах. Анализ огромного массива данных экологического микробного ДНК показал, что наилучшими атрибутами являются гены, кодирующие оксидоредуктазы.
Оксидоредуктазы — это ферменты, катализирующие реакции биологического переноса электронов, известные как редокс-реакции (окисление-восстановление). Эти энергетически выгодные реакции лежат в основе жизни всех известных организмов на Земле и обусловливают большинство биогеохимических циклов.
Проблема таксономического подхода
В микробной экологии традиционный таксономический подход, описывающий сообщества как совокупность видов, затруднён:
- Ограниченными знаниями о функциях большинства микроорганизмов.
- Процессом горизонтального переноса генов, в результате которого микроорганизмы часто обмениваются генетическим материалом.
Функциональный генетический подход
В качестве альтернативы некоторые экологи изучают весь пул функциональных генов на уровне сообщества. Однако этот подход сталкивается с категориями генов, не обязательно связанных с экологией (например, репликация ДНК или клеточное деление).
Сальвадор Рамирес-Фландес, ведущий автор исследования (UdeC, IMO, UAI), поясняет:
"В этом исследовании мы показали, что гены, кодирующие оксидоредуктазы, характеризуют микробные сообщества лучше, чем другие категории генов. Более того, с этим подходом роль микробных сообществ различных экосистем в биогеochemical циклах становится очевидной".
Практическое значение
Результаты исследования позволят в будущем лучше оценивать экосистемные услуги разных сред нашей планеты. Улучшенная диагностика станет возможной за счёт фокусировки на разнообразии редокс-функций, закодированных в метагеномах микробных сообществ, а не на их таксономической структуре.
Этот подход должен способствовать разработке более эффективной политики управления и сохранения, которая включает не только знаковые виды (например, белых медведей), но и микроорганизмы.
Освальдо Ульоа, соавтор статьи и директор IMO, заключает:
"В конце концов, микроорганизмы управляют физиологией планеты и позволяют существовать таким видам животных, как мы, так называемым высшим организмам".