მკვლევარებმა გამოიყენეს ახალი მაღალი გამტარუნარიანობის სტაბილური იზოტოპური ზონდირება (HT-SIP) მილსადენი და მეტაგენომიკა, რათა პირველი დაათვალიერონ აქტიური მიკრობიომი, რომელიც ირგვლივ სასარგებლო მცენარეთა სიმბიონტს, არბუსკულარულ მიკორიზულ სოკოს (AMF) ათვალიერებს. კრედიტი: ლოურენს ლივერმორის ეროვნული ლაბორატორია
ველური მიკრობების იდენტურობის დაკავშირება მათ ფიზიოლოგიურ მახასიათებლებთან და გარემო ფუნქციებთან არის გარემოსდაცვითი მიკრობიოლოგების მთავარი მიზანი. ტექნიკებიდან, რომლებიც ამ მიზნისკენ მიისწრაფვიან, სტაბილური იზოტოპური ზონდირება - SIP - ითვლება ყველაზე ეფექტურად ბუნებრივ გარემოში აქტიური მიკროორგანიზმების შესასწავლად.
ლოურენს ლივერმორის ეროვნულმა ლაბორატორიამ (LLNL) მეცნიერებმა შეიმუშავეს ახალი ტექნიკა - მაღალი გამტარუნარიანობის SIP - რომელიც ავტომატიზირებს რამდენიმე ნაბიჯს სტაბილური იზოტოპური გამოკვლევის პროცესში, რაც საშუალებას აძლევს მიკროორგანიზმების მიკროორგანიზმების მიკრობული აქტივობის გამოკვლევას რეალისტურ პირობებში, ლაბორატორიული კულტივირების საჭიროების გარეშე.
SIP-ში აქტიური მიკრობების იდენტიფიცირება ხდება მათ ბიომასაში სტაბილური იზოტოპების ინკორპორაციის გზით. ეს მიკრობული ეკოლოგიაში ყველაზე მძლავრ მეთოდებს შორისაა, რადგან მას შეუძლია აქტიური მიკრობების და მათი ფიზიოლოგიური მახასიათებლების (სუბსტრატის გამოყენება, უჯრედული ბიოქიმია, მეტაბოლიზმი, ზრდა, სიკვდილიანობა) იდენტიფიცირება რთულ საზოგადოებებში მშობლიურ პირობებში.
როგორც წესი, SIP მეთოდი მოითხოვს მნიშვნელოვან პრაქტიკულ შრომას და მხოლოდ ნიმუშების მცირე რაოდენობის საშუალებას იძლევა. მაგრამ ახალი LLNL ტექნიკა მოითხოვს პრაქტიკული შრომის მეექვსედს, სახელმძღვანელო SIP-თან შედარებით და იძლევა 16 ნიმუშის ერთდროულად დამუშავების საშუალებას.
„ჩვენი ნახევრად ავტომატიზირებული მიდგომა ამცირებს ოპერატორის დროს და აუმჯობესებს განმეორებადობას SIP-ის ყველაზე შრომატევადი საფეხურების მიზანმიმართულობით“, - თქვა LLNL-ის მეცნიერმა ერინ ნუჩიომ და ჟურნალში Microbiome-ში გამოქვეყნებული სტატიის წამყვანი ავტორი. „ახლა ჩვენ გამოვიყენეთ ეს მიდგომა ათასზე მეტი ნიმუშის დასამუშავებლად, მათ შორის ზოგიერთი ძალიან შესწავლილი ნიადაგის მიკროჰაბიტატებიდან“.
ერთ-ერთი ასეთი მიკროჰაბიტატი არის ნიადაგი, რომელიც უშუალოდ გარს აკრავს მიკორიზას ქსოვილებს - სოკოების ტიპი, რომელიც აყალიბებს სიმბიოზურ ურთიერთობას მიწის ყველა მცენარის 72%-თან. მცენარეთა ნახშირბადის სანაცვლოდ სოკო (არბუსკულური მიკორიზული სოკო) აწვდის მასპინძლებს აუცილებელ რესურსებს, როგორიცაა აზოტი, ფოსფორი და წყალი.
ამ კონცეფციის დამადასტურებელ კვლევაში ავტორებმა აჩვენეს ნიადაგში მიკორიზული სოკოების მიერ სტიმულირებული ურთიერთქმედების „საკვები ქსელი“.
„ჩვენ ვფიქრობთ, რომ ეს არის მთავარი გზა იმისა, თუ როგორ ხდება მცენარეული ნახშირბადის ფართოდ გავრცელება ნიადაგში. ნიადაგი შეიცავს პლანეტაზე აქტიურად მოძრავი ორგანული ნახშირბადის უდიდეს აუზს“, - თქვა თანაკორესპონდენტმა ჯენიფერ პეტ-რიჯმა, რომელიც არის LLNL პროექტის წამყვანი და ენერგეტიკის დეპარტამენტის მეცნიერების ოფისის ხელმძღვანელი, ნიადაგის მიკრობიომის სამეცნიერო ფოკუსის არეალი. . „ჩვენ დავადგინეთ დნმ-ის მცირე რაოდენობა, დავადგინეთ აქტიური ორგანიზმები და შემდეგ აღვადგინეთ მათი გენომი და პოტენციური ურთიერთქმედება“.
სხვა LLNL ავტორები არიან სტივენ ბლაჟევიჩი, მარისა ლაფლერი, ეშლი კემპბელი, ჯეფრი კიმბრელი, ჯესიკა უოლარდ, რეიჩელ ჰესტრინი, ასევე მკვლევარები ლოურენს ბერკლის ეროვნული ლაბორატორიიდან, DOE Joint Genome Institute და კალიფორნიის უნივერსიტეტი, ბერკლი.