En la Universidad de Stanford, Los investigadores han utilizado un nuevo sistema de análisis de microfluidos para extraer 29 genomas microbianos novedosos (el conjunto completo de material genético) de muestras de dos fuentes termales del Parque Nacional Yellowstone. Extrajeron los genomas sin dejar de preservar la resolución de una sola célula, lo que significa que sabían de qué células provenía el material genético. Este trabajo fue posible gracias a una nueva tecnología que divide la muestra para permitir un análisis preciso del material genético de un microbio. Específicamente, ofrece detalles sobre la función y abundancia del genoma. El trabajo fue habilitado por el Programa de Oportunidades de Tecnología Emergente, una parte del Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE JGI), una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE.

Esta nueva tecnología ilumina la "materia oscura microbiana, "información genética de la mayoría de la diversidad microbiana del planeta que no se ha cultivado en un laboratorio. Estos microbios viven en lugares tan diversos como aguas termales y desiertos, debajo del hielo de la Antártida y en el drenaje ácido de las minas de los sitios Superfund. Las herramientas que pueden determinar la genética y el metabolismo de los microbios tendrán aplicaciones en campos que van desde la bioenergía hasta la biotecnología y la investigación ambiental.

Hay más de 50, 000 secuencias del genoma microbiano en la base de datos de acceso público de los genomas microbianos integrados del DOE JGI, y muchos de ellos se han descubierto mediante secuenciación metagenómica y genómica unicelular. A pesar de su utilidad, Estas técnicas de secuenciación y genómica tienen límites:las amplificaciones del genoma unicelular requieren mucho tiempo, a menudo incompleto, y la secuenciación metagenómica generalmente funciona mejor si la muestra ambiental no es demasiado compleja. En eLife, un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford informa sobre el desarrollo de un sistema de microfluidos enfoque de mini-metagenómica para mitigar estos desafíos. La técnica comienza con la reducción de la complejidad de la muestra ambiental separándola, utilizando microfluidos, en 96 submuestras cada una con 5 a 10 células. Luego, los genomas de las células de cada submuestra se amplifican y se crean bibliotecas para secuenciar estos mini-metagenomas. Las submuestras más pequeñas se pueden mantener en resolución de celda única para análisis estadísticos. Los patrones de co-ocurrencia de muchas submuestras también se pueden usar para realizar un agrupamiento del genoma independiente de la secuencia. La tecnología fue desarrollada a través de recursos proporcionados por el Programa de Oportunidades de Tecnologías Emergentes del DOE JGI, que se lanzó en 2013.

El objetivo del programa de oportunidades de tecnologías emergentes de JGI es utilizar estas nuevas tecnologías para abordar aplicaciones de energía y medio ambiente, agregando valor a la secuenciación y análisis de alto rendimiento que se están realizando para los usuarios de DOE JGI. El equipo validó la técnica utilizando una comunidad microbiana sintética, y luego lo aplicó a muestras de las aguas termales de Bijah y Mound en el Parque Nacional Yellowstone. Entre sus hallazgos se encontraba que los microbios de Mound Spring tenían un mayor potencial para producir metano que los microbios de Bijah Spring. También identificaron un genoma microbiano de Bijah Spring que podría reducir el nitrito a nitrógeno. La aplicación de esta nueva tecnología a sitios de muestra adicionales se sumará a la gama de capacidades microbianas hasta ahora no caracterizadas con potencial aplicabilidad de la misión DOE.