Первый том микробной энциклопедии опубликован

На Земле, по оценкам, обитает около нониллиона (10³⁰) микробов, состоящих из неизвестного, но очень большого числа различных видов. Несмотря на широкую доступность данных о микробных геномах — на сегодняшний день расшифровано около 2000 микроорганизмов — перед учёными остаётся огромная неизведанная область.

Через две тысячи лет после того, как Плиний Старший составил один из первых сохранившихся энциклопедических трудов, и в духе его цели — "пролить свет на неясное" — Объединённый институт генома Министерства энергетики США (DOE JGI) опубликовал начальный "том" Геномической энциклопедии бактерий и архей (GEBA). Анализ первых 56 геномов, представляющих два из трёх доменов древа жизни, опубликован 24 декабря в журнале Nature.

"Микробы опосредуют почти каждый мыслимый биологический процесс на планете, а секвенирование генома произвело революцию в нашем понимании их разнообразных ролей", — сказал директор DOE JGI Эдди Рубин.

Большинство микробиологических исследований использовали узкое подмножество известного эволюционного разнообразия бактерий и архей, выбранное скорее для удобства (или из-за патогенности), чем для развития науки. Из древа микробного разнообразия секвенированы геномы лишь с нескольких ветвей. DOE JGI исследует микробную "тёмную материю" Земли, секвенируя малоизученные виды.

"Отличие GEBA в том, что это не столько об отдельных геномах, сколько о создании более сбалансированного каталога разнообразия геномов на планете, что облегчит поиск новых функций и понимание сложных процессов биосферы", — сказал старший автор Джонатан Айзен, руководитель программы филогеномики DOE JGI.

Проект прольёт свет на разнообразие семейств генов и улучшит понимание того, как микробы приобретают новые функции. Вновь секвенированные организмы станут важными "якорями" для улучшенной аннотации данных от проектов по изучению целых микробных сообществ (метагеномика). Ключевым результатом станут новые, ранее неизвестные биологам генные продукты и ферменты.

"Микробы управляют миром. Это так просто", — этими словами начинается отчёт Национальной академии наук США 2007 года.

Некоторые микробы из первого "тома" GEBA уже приносят пользу. Исследователи DOE JGI Наталья Иванова и Афанасий Ликидис обнаружили новый набор целлюлаз — ферментов, расщепляющих растительный материал в сахара для производства биотоплива — в различных организмах GEBA. Эти ферменты представляют особый интерес, поскольку должны быть активны в высококислотной среде, что ценно для предварительной обработки биомассы.

Пилотный проект GEBA был запущен в мае 2007 года в сотрудничестве с Немецкой коллекцией микроорганизмов и клеточных культур (DSMZ) для секвенирования 100 геномов на основе филогенетического положения организмов.

"GEBA — это триумф передовой науки от двух государственных институтов с идеальной взаимодополняемостью", — сказал Никос Кирпидес, руководитель программы биологии генома JGI.

"Это только начало", — подчеркнул Айзен. — "Известное филогенетическое разнообразие бактерий и архей огромно... Мы лишь слегка поскребли по поверхности". Айзен и его коллеги надеются расширить GEBA за рамки пилотной фазы, чтобы секвенировать сотни, а возможно, и тысячи геномов дополнительных неизвестных микробов.