Глобальный каталог микробных генов: связывая бактериальные гены по всему миру

Группа Пера Борка из EMBL в Гейдельберге создала Глобальный каталог микробных генов — базу данных, содержащую более 2 миллиардов генов, выявленных из 14 различных сред обитания (организмы человека и животных, почва, вода и др.). Из них 303 миллиона классифицированы как унигены — последовательности ДНК, представляющие группы почти идентичных генов одного микробного вида.

Ключевые выводы исследования:

• Гены редко пересекают среды обитания. Лишь немногие унигены и микробные виды были обнаружены в разных средах. Некоторые из этих исключений связаны с устойчивостью к антибиотикам и способны перемещаться по геному или между видами.
• Генетическое разнообразие происходит от немногих предков. Большинство унигенов принадлежит к относительно небольшому числу семейств родственных генов. Это указывает, что большинство микробных генов на Земле эволюционировали путём модификации существующих генов, а не возникали с нуля.
• Новые гены появляются и исчезают быстро. Многообразие генов часто возникает случайно, без немедленной пользы для организма. Это означает постоянное образование новых штаммов.
• Необходим глобальный, а не изолированный подход. Микробиомы связаны между собой. Например, устойчивые к антибиотикам бактерии могут перемещаться из организма животного в почву, а затем на растения.

Значение и перспективы:

Каталог позволяет изучать микробную биологию в планетарном масштабе. В будущем учёные планируют расширять базу данных для детального изучения эволюции и распространения генов (например, генов устойчивости к антимикробным препаратам) в пространстве и времени.

«Это отправная точка для взгляда на всю жизнь планеты, а не только на отдельные среды обитания с их индивидуальными особенностями», — Профессор Пер Борк.

«Вместо того чтобы рассматривать микробы в изолированных точках, мы должны смотреть на них глобально, потому что они все связаны», — Профессор Луис Педро Коэльо.

Исследование опубликовано в журнале Nature.