Los colaboradores del Proyecto Earth Microbiome recopilan y analizan muestras de diversos entornos de todo el mundo. Arriba a la izquierda:Caminata por la selva tropical de Puerto Rico para tomar muestras de suelos con los estudiantes (crédito:Krista McGuire, Universidad de Oregon). Medio superior:monos colobine en China, cuyos microbiomas fecales se muestrearon para este estudio (crédito:Kefeng Niu). Arriba a la derecha:Murciélago en Belice, cuyo microbioma fecal se muestreó para este estudio (crédito:Angelique Corthals y Liliana Davalos). Abajo a la izquierda:Investigador tomando muestras de un arroyo en la cordillera de Brooks, Alaska (crédito:Byron Crump). Abajo en el medio:Limpiando cáscaras de huevos de aves de España (crédito:Juan Peralta-Sanchez). Abajo a la derecha:Investigador tomando muestras de los suelos geotérmicos más australes del planeta, en la cima del monte Erebus, Isla Ross, Antártida (crédito:S. Craig Cary, Univ. de Waikato, Nueva Zelanda). Crédito:Krista McGuire, Universidad de Oregon; Kefeng Niu; Angelique Corhtals y Lilian Davalos; Byron Crump; Juan Peralta-Sánchez; y S. Craig Cary, Universidad de Waikato, Nueva Zelanda
En el proyecto Earth Microbiome, un extenso equipo global codirigido por investigadores de la Universidad de California en San Diego, Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, La Universidad de Chicago y el Laboratorio Nacional Argonne recolectaron más de 27, 000 muestras de numerosas, diversos entornos en todo el mundo. Analizaron las colecciones únicas de microbios, los microbiomas, que viven en cada muestra para generar la primera base de datos de referencia de bacterias que colonizan el planeta. Gracias a los nuevos protocolos estandarizados, métodos analíticos originales e intercambio abierto de datos, el proyecto seguirá creciendo y mejorando a medida que se agreguen nuevos datos.
El documento que describe este esfuerzo, publicado el 1 de noviembre en Naturaleza , fue coautor de más de 300 investigadores en más de 160 instituciones en todo el mundo.
El Proyecto del Microbioma de la Tierra fue fundado en 2010 por Rob Knight, Doctor, profesor de la Facultad de Medicina de UC San Diego y director del Centro de Innovación del Microbioma en UC San Diego; Jack Gilbert, Doctor, profesor y director de la facultad del Centro de Microbioma de la Universidad de Chicago y líder del grupo en Ecología Microbiana en el Laboratorio Nacional Argonne; Rick Stevens, Doctor, director de laboratorio asociado en el Laboratorio Nacional Argonne y profesor y miembro principal de la Universidad de Chicago; y Janet Jansson, Doctor, científico en jefe de biología y miembro de laboratorio del Pacific Northwest National Laboratory. Caballero, Gilbert y Jansson también son coautores principales del artículo de Nature y Stevens es coautor.
"Las aplicaciones potenciales para esta base de datos y los tipos de preguntas de investigación que podemos hacer ahora son casi ilimitadas, ", Dijo Knight." Aquí hay solo un ejemplo:ahora podemos identificar de qué tipo de entorno proviene una muestra en más del 90 por ciento de los casos, con solo conocer su microbioma, o los tipos y cantidades relativas de microbios que viven en él. Eso podría ser información forense útil en la escena de un crimen ... piense en 'CSI' ".
El objetivo del Proyecto del Microbioma de la Tierra es tomar muestras de la mayor cantidad posible de comunidades microbianas de la Tierra para avanzar en la comprensión científica de los microbios y sus relaciones con sus entornos. incluyendo plantas, animales y humanos. Esta tarea requiere la ayuda de científicos de todo el mundo. Hasta aquí, el proyecto ha abarcado siete continentes y 43 países, desde el Ártico hasta la Antártida, y más de 500 investigadores han contribuido a la recolección de muestras y datos. Los miembros del proyecto están utilizando esta información como parte de aproximadamente 100 estudios, la mitad de los cuales se han publicado en revistas revisadas por pares.
"Los microbios están en todas partes, "dijo el primer autor Luke Thompson, Doctor, quien asumió el rol de gerente de proyecto mientras era investigador postdoctoral en el laboratorio de Knight y actualmente es investigador asociado en la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). "Sin embargo, antes de esta empresa masiva, Los cambios en la composición de la comunidad microbiana se identificaron principalmente centrándose en un tipo de muestra, una región a la vez. Esto hizo que fuera difícil identificar patrones a través de entornos y geografía para inferir principios generalizados ".
Infografía del proyecto Earth Microbiome. Crédito:Proyecto Earth Microbiome
Los miembros del proyecto analizan la diversidad bacteriana entre varios entornos, geografías y químicas mediante la secuenciación del gen rRNA 16S, un marcador genético específico para bacterias y sus parientes, arqueas. Las secuencias de ARNr 16S sirven como "códigos de barras" para identificar diferentes tipos de bacterias, permitiendo a los investigadores rastrearlos a través de muestras de todo el mundo. Los investigadores del Proyecto Earth Microbiome también utilizaron un nuevo método para eliminar errores de secuenciación en los datos, permitiéndoles obtener una imagen más precisa del número de secuencias únicas en los microbiomas.
Dentro de esta primera publicación de datos, el equipo del Proyecto Earth Microbiome identificó alrededor de 300, 000 secuencias de ARNr 16S microbianas únicas, casi el 90 por ciento de los cuales no tienen coincidencias exactas en bases de datos preexistentes.
Las secuencias de ARNr 16S preexistentes son limitadas porque no fueron diseñadas para permitir a los investigadores agregar datos de una manera que sea útil para el futuro. Jon Sanders, coautor del proyecto, Doctor, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Knight, compara la diferencia entre estas otras bases de datos y el Proyecto del Microbioma de la Tierra con la diferencia entre una guía telefónica y Facebook. "Antes, tenías que escribir para que tu secuencia apareciera en la lista, y la lista contendría muy poca información sobre el origen de la secuencia o con qué otras secuencias se encontró, ", dijo." Ahora, tenemos un marco que respalda todo ese contexto adicional, y que puede crecer orgánicamente para respaldar nuevos tipos de preguntas y conocimientos ".
"Quedan por catalogar grandes franjas de diversidad microbiana. Y, sin embargo, hemos 'recapturado' aproximadamente la mitad de todas las secuencias bacterianas conocidas, "Dijo Gilbert." Con esta información, ya están surgiendo patrones en la distribución de los microbios de la Tierra ".
Según Gilbert, Una de las observaciones más sorprendentes es que las secuencias 16S únicas son mucho más específicas para entornos individuales que las unidades típicas de especies utilizadas por los científicos. La diversidad de entornos muestreados por Earth Microbiome Project ayuda a demostrar cuánto el entorno local da forma al microbioma. Por ejemplo, los microbiomas de la piel de los cetáceos (ballenas y delfines) y los peces son más similares entre sí que al agua en la que nadan; en cambio, la sal en los microbiomas de agua salada los distingue del agua dulce, pero todavía se parecen más entre sí que a la piel de los animales acuáticos. En general, los microbiomas de un huésped, como un humano o un animal, eran bastante distintos de los microbiomas de vida libre, como los que se encuentran en el agua y el suelo. Por ejemplo, los microbiomas de vida libre eran mucho más diversos, en general, que los microbiomas asociados al hospedador.
"Estos patrones ecológicos globales ofrecen solo un vistazo de lo que es posible con un muestreo coordinado y acumulativo, ", Dijo Jansson." Se necesita más muestreo para tener en cuenta factores como la latitud y la elevación, y realizar un seguimiento de los cambios ambientales a lo largo del tiempo. El Proyecto del Microbioma de la Tierra proporciona un recurso para la exploración de innumerables preguntas, y un punto de partida para la adquisición guiada de nuevos datos para darles respuesta ".
