Технологические достижения позволили ученым создать каталог морских микробов

Океан является крупнейшей средой обитания в мире, занимая 71% поверхности Земли и, по оценкам, 99% объема биосферы, что составляет примерно 1,335 млн кв. км. Однако большая часть океанического биоразнообразия до сих пор неизвестна. Международная группа ученых создала наиболее полную на сегодняшний день базу данных морских микробов, сопоставленную с их биологическими функциями, местоположением и типом среды обитания. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Science.

Глобальный каталог KMAP 1.0 содержит более 317 млн групп генов морских организмов со всего мира. Ученые могут получить доступ к нему удаленно, чтобы исследовать, как работают различные океанские экосистемы, отслеживать влияние загрязнения и глобального потепления.

Большинство морских организмов невозможно изучить в лаборатории. Появление технологий секвенирования ДНК позволило преодолеть эту проблему, теперь можно идентифицировать организмы непосредственно из океанской воды и отложений. «Поскольку каждый вид имеет свой собственный набор генов, мы можем определить, какие организмы находятся в образце океана, проанализировав его генетический материал, – цитирует Phys.org ведущего автора исследования Элизу Лайоло из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия). Два технологических достижения сделали это возможным в больших масштабах. Во-первых, это огромное увеличение скорости и снижение стоимости технологий секвенирования ДНК. Это позволило исследователям секвенировать весь генетический материал в тысячах образцов океана. Второе – это развитие огромных вычислительных мощностей и технологий искусственного интеллекта».

Исследователи сканировали последовательности ДНК из 2102 образцов океана, взятых на разных глубинах в разных местах по всему миру. Было идентифицировано 317,5 млн групп генов, из которых более половины можно классифицировать по типу организма и функции генов. 

Каталог уже выявил разницу в микробной активности в толще воды и на дне океана. Кроме того, обнаружено большое количество грибов, обитающих в мезопелагической зоне: это открытие подчеркивает их вклад в микробное разнообразие, говорится в исследовании. Информация, полученная учеными, призвана помочь понять, как микробы, живущие в разных средах обитания, формируют экосистемы, способствуют здоровью океана и влияют на климат. Каталог также служит основой для отслеживания влияния антропогенных воздействий, таких как загрязнение окружающей среды и глобальное потепление, на морскую жизнь. 

«Важно отметить, что геном океана – это не статическое свойство, а динамическое, подверженное продолжающейся эволюции, которая теперь вызвана антропогенными изменениями в морской среде, включая загрязнение пластиком и другими синтетическими материалами, изменение климата и связанное с ним потепление», – говорится в исследовании.

Как писали «Ведомости. Экология», осенью 2023 г. на 78-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН в Нью-Йорке (США) 67 странами было подписано соглашение о защите морской жизни в международных водах. На подготовку этого документа ушло два десятилетия, окончательно согласован он был в марте 2023 г., а официально принят ООН в июне. Соглашение вступит в силу после того, как его ратифицируют 60 государств. Автор исследования, профессор Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) Карлос Дуарте считает, что, несмотря на очевидную выгоду, будущее каталога KMAP 1.0 остается неопределенным, так как статус международного законодательства о совместном использовании выгод от открытий, сделанных в международных водах, пока неясен. «Хотя договор об открытом море 2023 г. предлагает некоторые решения, он может непреднамеренно препятствовать исследованиям, уменьшая стимулы для компаний и правительств финансировать их. Такая неопределенность должна быть решена сейчас, когда технологии генетического и искусственного интеллекта могут способствовать беспрецедентным инновациям и прогрессу в синей биотехнологии», – рассказал он Phys.org.