Pētnieki izmantoja jauno augstas caurlaidības stabilo izotopu zondēšanas (HT-SIP) cauruļvadu un metagenomiku, lai iegūtu pirmo ieskatu aktīvajā mikrobiomā, kas ieskauj labvēlīgo augu simbiontu, arbuskulārās mikorizas sēnītes (AMF). Kredīts: Lawrence Livermore Nacionālā laboratorija
Vides mikrobiologu galvenais mērķis ir savvaļas mikrobu identitātes sasaiste ar to fizioloģiskajām iezīmēm un vides funkcijām. No metodēm, kas cenšas sasniegt šo mērķi, stabilo izotopu zondēšana — SIP — tiek uzskatīta par visefektīvāko aktīvo mikroorganismu pētīšanai dabiskā vidē.
Lawrence Livermore Nacionālās laboratorijas (LLNL) zinātnieki ir izstrādājuši jaunu metodi — augstas caurlaidības SIP, kas automatizē vairākus soļus stabilu izotopu zondēšanas procesā, ļaujot izmeklēt mikroorganismu mikroorganismu aktivitāti reālos apstākļos, neizmantojot laboratorijas kultivēšanu.
SIP aktīvos mikrobi tiek identificēti, iekļaujot stabilus izotopus to biomasā. Tā ir viena no spēcīgākajām metodēm mikrobu ekoloģijā, jo tā var identificēt aktīvos mikrobus un to fizioloģiskās īpašības (substrātu izmantošanu, šūnu bioķīmiju, vielmaiņu, augšanu, mirstību) sarežģītās kopienās vietējos apstākļos.
Parasti SIP metodei ir nepieciešams ievērojams praktisks darbs, un tā pieļauj tikai nelielu skaitu paraugu. Taču jaunajai LLNL tehnikai ir nepieciešama viena sestā daļa praktiskā darba, salīdzinot ar manuālo SIP, un tā ļauj vienlaikus apstrādāt 16 paraugus.
"Mūsu pusautomātiskā pieeja samazina operatora laiku un uzlabo reproducējamību, mērķējot uz darbietilpīgākajiem SIP posmiem," sacīja LLNL zinātniece Erina Nučo un žurnālā Microbiome publicētā raksta vadošā autore. "Tagad mēs esam izmantojuši šo pieeju, lai apstrādātu vairāk nekā tūkstoti paraugu, tostarp dažus no ļoti nepietiekami izpētītiem augsnes mikrobiotopiem."
Viens no šādiem mikrodzīvotājiem ir augsne, kas tieši ieskauj mikorizu – sēņu veida – audus, kas veido simbiotiskas attiecības ar 72% no visiem sauszemes augiem. Apmaiņā pret augu oglekli sēne (arbuskulārās mikorizas sēnes) apgādā tās saimniekus ar būtiskiem resursiem, piemēram, slāpekli, fosforu un ūdeni.
Šajā koncepcijas pierādījuma pētījumā autori parādīja mikorizas sēņu augsnē stimulēto mijiedarbības "pārtikas tīklu".
"Mēs domājam, ka tas ir galvenais ceļš, kā augu ogleklis tiek plaši izplatīts augsnē. Augsnē ir lielākais aktīvi cirkulējošā organiskā oglekļa krājums uz planētas,” sacīja līdzautore Dženifera Petta-Ridža, kura ir LLNL projekta vadītāja un Enerģētikas departamenta Zinātnes biroja “Mikrobi saglabājas” Augsnes mikrobiomu zinātniskā fokusa apgabala vadītāja. . "Mēs sekvencējām nelielu DNS daudzumu, noteicām aktīvos organismus un pēc tam rekonstruējām to genomus un iespējamās mijiedarbības."
Citi LLNL autori ir Stīvens Blazevičs, Marisa Laflere, Ešlija Kempbela, Džefrijs Kimbrels, Džesika Volarda, Reičela Hestrīna, kā arī pētnieki no Lorensa Bērklija Nacionālās laboratorijas, DOE Apvienotā genoma institūta un Kalifornijas Universitātes Bērklijā.