پایگاه داده جهانی تنوع و پتانسیل پنهان میکروب های اعماق دریا را نشان می دهد

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

منطقه آفوتیک اقیانوس - منطقه تاریک و پرفشار زیر سطح، جایی که نور خورشید نمی تواند به آن برسد - خانه ثروت عظیمی از حیات میکروبی است. با این حال، دانشمندان اطلاعات نسبتا کمی در مورد ساختار ژنتیکی، رشد و عملکرد بسیاری از این موجودات مرموز دارند.

برای کمک به پر کردن این شکاف دانش، دانشمندان مرکز ژنومیک تک سلولی آزمایشگاه بیگلو (SCGC) ژنوم مرجع جهانی اقیانوس تاریک (GORG-Dark)، اولین اطلس جهانی میکروب های تک سلولی ساکن در اقیانوس آفوتیک را رهبری کردند.

این منبع حاوی بیش از 9600 ژنوم از سلول‌های میکروبی منفرد است که در طیف وسیعی از اعماق و مکان‌ها، از جمله گودال ماریانا و قطب جنوب - عمیق‌ترین و سردترین مناطق اقیانوس، جمع‌آوری شده‌اند.

انتشار جدیدی در Cell قدرت این منبع را با استفاده از مجموعه ژنوم وسیع آن برای کشف بینش‌های شگفت‌انگیز در مورد توزیع و قابلیت‌های این میکروب‌های اعماق دریا که قبلا مورد مطالعه قرار نگرفته بودند، نشان می‌دهد.

تیانی چانگ، نویسنده اول و محقق سابق آزمایشگاه فوق دکتری در Bigelow گفت: «با تبدیل میکروارگانیسم‌های کشت‌نشده از بزرگترین و کم‌شناخته‌ترین زیستگاه زمین به یک کاتالوگ ژنومی مشترک و تک سلولی، GORG-Dark منبع قدرتمندی برای کشف اکولوژی میکروبی، تکامل و بیوتکنولوژی به ما می‌دهد.»

همراه با چانگ، این مطالعه دارای طیف وسیعی از محققان فعلی و سابق پسا دکتری آزمایشگاه بیگلو، از جمله آلینا واینهایمر، ماریا پاچیاداکی و کایر مکارتنی است. فرصتی برای محققان پسا دکترا برای انتشار کار خود در یک مجله نشان دهنده قدرت آموزش پسا دکترا و فرصت ها در آزمایشگاه Bigelow است که تمرکز اصلی برنامه آموزشی موسسه است.

برای ایجاد GORG-Dark، مرکز سیتومتری آبزیان آزمایشگاه بیگلو، سلول‌های فردی را از نمونه‌های اقیانوس جدا کرد، اندازه آنها را اندازه‌گیری کرد و محتوای DNA آنها را تخمین زد. سپس این تیم از فناوری‌ها و ابزارهای داده‌ای توسعه‌یافته توسط SCGC برای تعیین توالی ژنوم سلول‌ها استفاده کردند.

گرگوری گاولیس، بیوانفورماتیک در SCGC می گوید: «این رویکرد به ما امکان می دهد ژنوم را به یک سلول خاص مرتبط کنیم. این دقت محققان را قادر می‌سازد تا برخی از نادرترین چیزهای جهان را با جزئیات مطالعه کنند.»

ثروت رو به رشد SCGC از داده های ژنومی به چندین انتشارات اخیر کمک کرده است، از جمله مطالعه اخیر که تغییرات در جوامع میکروبی را با کاهش جنگل های کلپ مین نشان می دهد.

GORG-Dark مرحله دوم یک ابتکار بزرگتر بود که با GORG-Tropics آغاز شد، تلاشی برای تعیین توالی ژنوم از میکروب های ساکن در اقیانوس نور خورشید.

گسترش تلاش در اعماق اقیانوس، مبنایی حیاتی برای درک محیطی فراهم می‌کند که ممکن است با تغییرات بی‌سابقه‌ای با حرکت بیشتر فعالیت‌های انسانی در ستون آب مواجه شود.

گاولیس گفت: «پیدا کردن آنچه در آن پایین وجود دارد قبل از اینکه آن را تغییر دهیم بسیار مهم است.

با استفاده از پایگاه داده جدید، محققان عملکردها و قابلیت های غیرمنتظره ای را در میان برخی از فراوان ترین میکروارگانیسم های اقیانوس شناسایی کردند.

به عنوان مثال، آنها پتانسیل ژنتیکی گسترده ای برای شیمی اتوتروفی یافتند، فرآیندی مانند فتوسنتز، اما به جای نور خورشید، موجودات زنده از مواد شیمیایی معدنی برای سوخت رسانی به رشد خود استفاده می کنند. آنها این قابلیت را حتی در عمیق ترین مناطق نمونه برداری شده پیدا کردند و اهمیت بالقوه جوامع میکروبی اعماق دریا برای چرخه های کربن و مواد مغذی جهانی را برجسته کردند.

محققان همچنین ژن های مرتبط با تولید ترکیبات تخصصی با کاربردهای بالقوه دارویی و بیوتکنولوژی آبی را شناسایی کردند. این یافته ها فرصت های جدیدی را برای بررسی اعماق اقیانوس به عنوان منبع اکتشافاتی که می تواند سلامت انسان را بهبود بخشد، ارائه می دهد.

واینهایمر، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه بیگلو، می گوید: «این واقعیت که ما توانستیم از این حجم عظیم داده از آن سوی اعماق اقیانوس استفاده کنیم، واقعا هیجان انگیز است. وجود ژنوم‌های سلولی تا انتهای دریا، تحقیقات زیادی را باز می‌کند.»

تیانی چانگ و همکاران، اطلس ژنوم تک سلولی پروکاریوپلانکتون ساکن در داخل اقیانوس، سلول (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.08.036

ارائه شده توسط آزمایشگاه Bigelow برای علوم اقیانوس

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →