Az elmúlt 20 évben a tudósok jelentősen megnövelték az óceánból összegyűjtött mikrobiális genomok mennyiségét, ami segíthet az olyan nagy kihívások kezelésében, mint az antibiotikumhiány, a műanyagszennyezési megoldások és a genomszerkesztés. A mikrobiális genominformációkat azonban mindig is nehéz volt alkalmazni a biotechnológiában és az orvostudományban.
A Nature-ben megjelent új tanulmányban "Global Marine Microbial Diversity and its Potential in Bioprospecting" címmel, amelyet a kínai BGI Genomikai Kutatóközpont vezetett, együttműködve a Shandong Egyetemmel, a Xiamen Egyetemmel, a Kínai Ocean Egyetemmel és a Koppenhágai Egyetemmel Dániában, és a University of East Anglia (Egyesült Királyság) kutatói közel 43200 mikroorganizmus (baktérium, archaea) genomját elemezték tengeri mintákból, és kiterjedt sokféleséget fedeztek fel 138 különböző populációban. Új betekintést nyújtanak a genomméret alakulásába, például arra, hogy a tengeri mikroorganizmusok hogyan egyensúlyozzák ki a CRISPR Cas rendszert (az immunvédelmük része) az antibiotikum-rezisztencia génekkel. E gének közül sokat az antibiotikumok aktiválnak, hogy elősegítsék a mikroorganizmusok túlélését.
A CRISP Cas rendszer és az antibiotikum rezisztencia gének szintén a bakteriális immunrendszer részét képezik. A kutatócsoport számítógépes módszerekkel egy új CRISPR-Cas9 rendszert és 10 antimikrobiális peptidet fedezett fel, amelyek a különböző szervezetek immunrendszerének másik fontos összetevője.
Az antibiotikumok, beleértve az antibiotikumokat, vírusellenes gyógyszereket, gombaellenes gyógyszereket és parazitaellenes gyógyszereket, olyan gyógyszerek, amelyeket emberek, állatok és növények fertőzéseinek megelőzésére és kezelésére használnak. Az Egészségügyi Világszervezet szerint az egyes gyógyszerek túlzott használatából eredő gyógyszerrezisztencia növekvő elterjedése veszélyt jelent az egyre több fertőzés hatékony megelőzésére és kezelésére, ezért új típusok felkutatására van szükség.
A kutatócsoport három olyan enzimet is felfedezett, amelyek le tudják bontani az óceánt szennyező közönséges műanyagot – a polietilén-tereftalátot (PET), ami egy másik jelentős környezeti és egészségügyi probléma. A laboratóriumi kísérletek megerősítették a tengeri metagenomika kutatási eredményeit, jelezve annak lehetséges gyakorlatiasságát.
Thomas Mock, a Kelet-Angliai Egyetem Környezettudományi Karának tengeri mikrobiológiai professzora kijelentette, hogy "ez a munka a tengeri metagenomika területét "új szintre" emeli. Ez a tanulmány rávilágít, hogy a tengeri mikrobióm milyen nagy léptékű metagenomikus szekvenálást végez. segíthet megérteni a tengeri mikrobiális sokféleséget és annak evolúciós mintáit, és új módokat találni ezen ismeretek biotechnológiában és orvoslásban való alkalmazására.
Az óceán a legnagyobb és legfontosabb ökoszisztéma a Földön, a tengeri mikroorganizmusok és környezetük közötti kölcsönhatások pedig olyan folyamatok alapját képezik, mint a szénmegkötés és a tápanyag-ciklus globális léptékben. Ezek a kölcsönhatások hozzájárulnak a Föld élhetőségéhez. Az olyan tényezők, mint a sótartalom, a hőmérséklet-változások, a fény elérhetősége és a felszíntől a tengerfenékig, a sarkoktól a trópusokig terjedő nyomáskülönbségek egyedi szelekciós nyomást hoznak létre, amelyek befolyásolják a tengeri mikroorganizmusok alkalmazkodását és koevolúcióját.
E meglátások alapján a kutatók a metagenomikából nyert tengeri mikrobiális genomkönyvtárat kulcsfontosságú erőforrásként használják a genombányászat és a biológiai feltárás számára, lehetővé téve új genetikai eszközök és bioaktív vegyületek felfedezését.
Ezek az adatok világszerte különféle tengeri környezetekre vonatkoznak, a sarki régióktól a sarki régiókig, a tenger felszínétől a legmélyebb árkokig. Ez a tanulmány jelentősen javítja az emberek megértését a tengeri mikrobiomról egy új, nyilvánosan elérhető adatbázis létrehozásával, amely körülbelül 24200 fajszintű génkészletet tartalmaz.
A kutatók kijelentették: "Bár a korábbi tanulmányok előzetes betekintést nyújtottak az óceáni rendszerek szerepébe a biológiai sokféleség fenntartásában, ez az új tanulmány nemcsak a korábbi felfedezésekre épít, hanem új lehetőségeket is kínál az óceán fenntartható feltárására és hasznosítására. A mély tanulás segítségével A tengeri mikrobióta genomalapú bányászata biokémiai és biofizikai laboratóriumi kísérletekkel kombinálva bizonyítja, hogy óriási lehetőségek rejlenek az olyan globális kihívások kezelésében, mint az antibiotikumok hiánya és az óceánszennyezés. A tanulmány hangsúlyozza a tengeri mikrobióta kritikus szerepét az emberi jólét javításában a környezeti fenntarthatóság előmozdítása.
