Metagenomica estrema: a caccia di insetti nelle viscere della Terra

Mentre i microbiologi perlustrano i luoghi più inaccessibili della terra per trovare microbug sempre più strani e potenzialmente utili, mi aspetto quasi che un nuovo reality show appaia sul canale Sci-Fi, o forse ESPN-5: Microbi estremi!

Gli scienziati che studiano il più piccolo degli insetti hanno viaggiato a lungo in luoghi particolari, ma ora l'intero campo è stato rinvigorito di nuovo dalla nuova era della metagenomica, lo studio dei raggruppamenti di batteri trovati, ad esempio, in un secchio d'acqua, in un pezzo di pelle umana , o una vanga piena di letame. Armati di nuove e sofisticate tecnologie per identificare milioni di diversi tipi di batteri che abitano un mini ambiente specifico, i nuovi metagenetisti si stanno schierando in angoli e fessure che vanno dalle fuoriuscite di acido alle caverne profonde alla ricerca di comunità microbiche.

In [email protected] , la scrittrice Josie Glausiusz descrive una spedizione speleologica guidata dalla microbiologa Diana North a mille piedi sotto terra, nelle profondità della grotta di Lechuguilla nel New Mexico. Lei e il suo team dell'Università del New Mexico hanno camminato attraverso chilometri intricati di passaggi mentre si calavano in corda doppia, attraversando pericolosi bordi di scogliere e calpestando laghi sotterranei sulla strada per raccogliere batteri che depositano croste di manganese e ferro ossidato sulle pareti delle caverne. Northup fa anche parte di un consorzio multiuniversitario opportunamente soprannominato SLIME–Subsurface Life in Mineral Environments.

Un precedente tentativo di Northup di catturare un lotto di creature che rilasciano manganese e ferro non ha prodotto risultati perché lei e il suo team hanno inavvertitamente contaminato i loro campioni con funghi che avevano portato con gli scarponi da trekking. Di nuovo in laboratorio, i funghi erano spuntati come erbacce nelle piastre di agar quando Northup ha cercato di far crescere i batteri. Questa volta la squadra ha portato abiti puliti, un termine improprio per un gruppo di cacciatori di microbi che erano eccezionalmente sporchi di sudore e letame dopo il loro viaggio sotterraneo.

Northup ha anche deciso di non correre rischi nella coltivazione dei suoi campioni, quindi ha portato dei tubi di vetro per avviare i suoi insetti nel loro ambiente di oscurità assoluta, temperature fresche e alta umidità. Gli scienziati hanno scoperto che il metodo classico per far crescere i batteri, aggiungendo campioni a piastre di Petri ricche di agar, non funziona per circa il 99,9 per cento dei microbi, che prosperano meglio nella propria zuppa ecologica. Questo è uno dei motivi per cui la metagenomica sta decollando. Un altro è che i progressi della tecnologia ora consentono ai ricercatori di sequenziare tutto il DNA in un meta campione per scoprire quante specie e varianti genetiche compaiono in una determinata eco nicchia.

Forse il metagenomista più noto è J. Craig Venter, il cui Stregone II Global Ocean Sampling Expedition ha annunciato a marzo di aver scoperto sei milioni di nuovi geni e migliaia di nuove famiglie di proteine, alcune delle quali potrebbero offrire nuove soluzioni per immagazzinare e produrre energia, tra le altre possibilità. Altri stanno trovando microbi che potrebbero ripulire l'inquinamento o produrre nuovi antibiotici.

La scrittrice Glausiusz descrive la ricerca di antibiotici nel suo articolo, nonché una nascente mossa per commercializzare le scoperte risultanti dalla ricerca di melma:

Nel frattempo, Kim Lewis e Slava Epstein della Northeastern University di Boston, Massachusetts, stanno pescando nelle profondità dell'incolto alla ricerca di nuovi antibiotici utilizzando una camera di diffusione in cui i microbi sono soffusi nelle condizioni del loro ambiente naturale, ad esempio il suolo o l'acqua di mare. più sedimenti marini. Lewis ed Epstein hanno fondato l'azienda NovoBiotic per capitalizzare le loro culture. I vantaggi pratici sono enormi, dice Lewis. Se vuoi scoprire cose nuove, devi andare in organismi che non hai mai visto prima. È ragionevole presumere che il 99% dei batteri rimanenti avrà almeno alcuni antibiotici utili.

La speleologia Northup ha iniziato a trovare antibiotici nei suoi campioni. Inizialmente, però, si sforzò di coltivare batteri delle caverne che formavano la crosta per comprenderne la biologia di base. Uno dei motivi per cui coltiviamo piuttosto che eseguire sequenze di DNA è perché vogliamo coglierle nell'atto di precipitare i minerali, in modo da poter dire con certezza: 'Questi ragazzi possono farlo', dice.

Vi incoraggio a leggere l'intero articolo su [email protected] ; è roba raccapricciante e assolutamente affascinante. Ti consiglio anche di partecipare Revisione della tecnologia 's Emerging Technologies Conference al MIT dal 25 al 27 settembre, dove modererò un panel sulla metagenomica.

Glausiusz, Josie, Cultura estrema: dal drenaggio delle miniere acide alle viscere della Terra, Josie Glausiusz riferisce come i ricercatori si stanno impegnando molto per far crescere batteri recalcitranti, Natura, Pubblicato online: 20 giugno 2007; | doi:10.1038/447905a

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