Учёные создали крупный геномный каталог микроорганизмов, живущих на поверхности глубоководных полиметаллических конкреций и в окружающих их осадках Тихого океана. Результаты опубликованы 24 августа в журнале Scientific Data.
Полиметаллические конкреции — медленно формирующиеся железо-марганцевые образования, лежащие на поверхности глубоководных равнин. В них могут концентрироваться никель, медь, кобальт и другие металлы, поэтому отдельные районы океана рассматриваются как потенциальная минерально-сырьевая база.
Однако конкреции одновременно служат твёрдым субстратом для организмов в среде, где большая часть дна покрыта мягким осадком. Их поверхность заселяют бактерии и археи, участвующие в превращениях углерода, азота, серы и металлов. Функции значительной части этих сообществ до сих пор изучены слабо.
Авторы нового атласа объединили 46 метагеномных образцов, собранных в нескольких районах Тихого океана. Двадцать два образца были секвенированы специально для работы, ещё 24 взяты из ранее опубликованных массивов данных.
Метагеномика позволяет анализировать всю ДНК, содержащуюся в образце грунта или биоплёнки, без предварительного выращивания каждого микроорганизма в лаборатории. Это особенно важно для глубоководных видов, многие из которых невозможно культивировать известными методами.
После сборки фрагментов ДНК и прогнозирования генов исследователи получили более 147 миллионов последовательностей, способных кодировать белки. После удаления повторов их объединили в каталог из более чем 65 миллионов репрезентативных генов, сообщается в статье.
Примерную биологическую функцию удалось назначить 62% генов с помощью баз eggNOG, KEGG и Pfam. Следовательно, назначение почти двух пятых каталога пока остаётся неопределённым. Это не обязательно означает существование неизвестных процессов: часть последовательностей может быть слишком неполной или слишком далёкой от уже описанных генов.
Из совокупности фрагментов исследователи вычислительно восстановили 617 метагеномно собранных геномов видового уровня. Они относятся к 41 типу бактерий и архей.
Такой геном представляет собой реконструкцию, полученную путём объединения последовательностей, которые алгоритм связывает с одним организмом. Это не выделенная лабораторная культура и не формальное описание 617 новых биологических видов.
Главная практическая ценность атласа заключается в создании точки сравнения. Если в будущем в исследованных или сходных районах пройдут испытания техники, отбор конкреций либо другое воздействие на дно, новые образцы можно будет сопоставить с каталогом и проверить, изменились ли состав сообщества и представленность генов, связанных с определёнными биохимическими процессами.
Такой исходный экологический фон имеет значение для регулирования глубоководной добычи. По данным Международного органа по морскому дну и управлении океанами, коммерческая разработка минеральных ресурсов в международном районе морского дна пока не одобрена, а правила эксплуатации продолжают обсуждаться. Организация требует экологической оценки и мониторинга разведочных работ и испытаний оборудования.
