Ono što je u imenu? Mnogo, zapravo. Za naučnu zajednicu, imena i oznake pomažu u organizovanju svetskih organizama tako da se mogu identifikovati, proučavati i regulisati. Ali za bakterije, nikada nije postojao pouzdan metod za njihovo organizovanje u vrste i sojeve kohezivno. To je problem jer su bakterije jedan od najrasprostranjenijih oblika života, čineći otprilike 75% svih živih vrsta na Zemlji.
Međunarodni istraživački tim je nastojao da prevaziđe ovaj izazov, koji dugo muči naučnike koji proučavaju bakterije. Kostas Konstantinidis, profesor Richard C. Tucker na Fakultetu građevinarstva i inženjerstva životne sredine na Tehnološkom institutu Džordžije, zajedno je vodio studiju za istraživanje prirodnih podela u bakterijama sa ciljem da se utvrdi naučno održiv metod za njihovo organizovanje u vrste i sojeve. Da bi to uradili, istraživači su dozvolili da im podaci pokažu put.
Njihovo istraživanje objavljeno je u časopisu Nature Communications.
„Iako postoji radna definicija za vrste i sojeve, ovo je daleko od široko prihvaćenog u naučnoj zajednici“, rekao je Konstantinidis. „To je zato što su te klasifikacije zasnovane na ljudskim standardima koji ne moraju nužno dobro da se prevedu na obrasce koje vidimo u prirodnom okruženju.“
Na primer, rekao je: „Ako bismo klasifikovali primate koristeći iste standarde koji se koriste za klasifikaciju E. coli, onda bi svi primati — od lemura preko ljudi do šimpanzi — pripadali jednoj vrsti.“
Mnogo je razloga zašto je bilo teško osmisliti sveobuhvatan sistem organizovanja, ali se često svodi na to ko dobija najviše pažnje i zašto. Više naučne pažnje generalno dovodi do toga da te bakterije postaju uže definisane. Na primer, vrste bakterija koje sadrže toksične sojeve su opširno proučavane zbog njihove povezanosti sa bolestima i zdravljem.
Ovo je došlo zbog potrebe da se razlikuju štetni sojevi od bezopasnih. Međutim, nedavna otkrića su pokazala da je čak i definisanje vrsta bakterija prema njihovoj toksičnosti nepouzdano.
„Uprkos očiglednoj važnosti koncepata vrsta i sojeva za mikrobiologiju, oni su, ipak, loše definisani i zbunjujući“, rekao je Konstantinidis.
Istraživački tim je prikupio bakterije iz dve solane u Španiji. Solane su izgrađene strukture u kojima morska voda isparava i formira so za konzumaciju. U njima se nalaze različite zajednice mikroorganizama i idealne su lokacije za proučavanje bakterija u njihovom prirodnom okruženju. Ovo je važno za razumevanje raznolikosti u populacijama jer bakterije često prolaze kroz genetske promene kada su izložene laboratorijskom okruženju.
Tim je oporavio i sekvencirao 138 nasumičnih izolata bakterije Salinibacter ruber iz ovih solana. Da bi identifikovali prirodne praznine u genetskoj raznolikosti, istraživači su zatim uporedili izolate sa samim sobom koristeći merenje poznato kao prosečni nukleotidni identitet (ANI) – koncept koji je Konstantinidis razvio rano u svojoj karijeri. ANI je robusna mera srodnosti između bilo koja dva genoma i koristi se za proučavanje srodnosti između mikroorganizama i virusa, kao i životinja. Na primer, ANI između ljudi i šimpanzi je oko 98,7%.
Analiza je potvrdila prethodna zapažanja tima da mikrobne vrste postoje i da se mogu pouzdano opisati korišćenjem ANI. Otkrili su da pripadnici iste vrste bakterija pokazuju genetsku srodnost koja se obično kreće od 96 do 100% na ANI skali i generalno manje od 85% srodnosti sa pripadnicima drugih vrsta.
Podaci su otkrili prirodni jaz u vrednostima ANI od oko 99,5% ANI unutar vrste Salinibacter ruber koji bi se mogao koristiti za razlikovanje vrste u njene različite sojeve. U pratećem radu objavljenom u mBio, tim je ispitao oko 300 dodatnih vrsta bakterija na osnovu 18.000 genoma koji su nedavno sekvencionirani i postali dostupni u javnim bazama podataka. Oni su primetili slične obrasce raznolikosti u više od 95% vrsta.
„Mislimo da ovaj rad proširuje molekularnu kutiju alata za precizno opisivanje važnih jedinica diverziteta na nivou vrsta i unutar vrsta, i verujemo da će koristiti budućim studijama mikrodiverziteta u kliničkim i ekološkim okruženjima“, rekao je Konstantinidis.
Tim očekuje da će njihovo istraživanje biti od interesa za svakog profesionalca koji radi sa bakterijama, uključujući evolucione biologe, taksonomiste, ekologe, inženjere zaštite životne sredine, kliničare, bioinformatičare, regulatorne agencije i druge. Dostupan je onlajn preko Konstantinidisove veb stranice i GitHub-a kako bi se naučnim i regulatornim zajednicama olakšao pristup i korišćenje.
„Nadamo se da će ove zajednice prihvatiti nove rezultate i metodologije za robusniju i pouzdaniju identifikaciju vrsta i sojeva koje nude, u poređenju sa trenutnom praksom“, rekao je Konstantinidis.
