Новые микробы, обнаруженные в фекалиях животных, демонстрируют высокий потенциал расщепления целлюлозы и снижения уровня метана.
Китайские исследователи составили карту огромной коллекции неизвестных микробов, скрытых в животных, бродящих по Цинхай-Тибетскому нагорью, и выявили биологические функции, которые могут лечь в основу следующего поколения биотехнологий.
Результаты показывают, как экстремальные условия могут порождать микробы, обладающие уникальной инженерной ценностью.
Микробы из экстремальных территорий демонстрируют большой промышленный потенциал
Как сообщает газета South China Morning Post (SCMP), группа исследователей обнаружила, что в фекалиях яков, тибетских овец, антилоп, крупного рогатого скота, лошадей и киангов обитают тысячи видов микроорганизмов, которые ранее не были описаны. Многие из этих микроорганизмов, по-видимому, вырабатывают ферменты, способные расщеплять целлюлозу — материал, используемый в производстве бумаги, картона и текстиля.
Исследователи обнаружили, что эти ферменты могут улучшить промышленные процессы, требующие более быстрого и чистого разложения целлюлозы. Микробы также могут помочь выявить биологические пути, ограничивающие выбросы метана от животноводства.
«Наши результаты показали, что животные, живущие в суровых условиях, являются перспективными источниками для открытия новых биологических функций микроорганизмов, обитающих в кишечнике», — пишут ученые.
Геномные данные также могут помочь в поиске новых инструментов для редактирования генов, антимикробных пептидов и биотехнологических продуктов, основанных на стабильных, высокоточных ферментах.
Пятилетняя миссия открывает большой каталог новых видов
Работа проводилась в рамках Второй научной экспедиции и исследовательской программы на Тибетском нагорье, сообщает SCMP. Ученые из Юньнаньского университета и исследовательского центра BGI Research потратили пять лет на сбор более 5000 свежих образцов фекалий местных травоядных животных.
На первом этапе они обработали 1412 образцов и обнаружили, что 88 процентов всех видов микроорганизмов неизвестны науке.
«Наше исследование представляет собой первую схему микробиоты кишечника местных млекопитающих на Цинхай-Тибетском нагорье, называемом Третьим полюсом», — отметили исследователи.
Они написали, что открытия подтверждают масштаб микробного разнообразия, скрытого в самых сложных экосистемах мира, и подчеркнули необходимость глобальных усилий по характеристике микробных организмов и пониманию их ролей.
Ведущий автор исследования Чжан Чжиган заявил, что результаты имеют стратегическое значение, поскольку новые функциональные элементы могут быть запатентованы. «Страны, которые лидируют в открытии этих ресурсов, получат контроль, особенно над любыми патентоспособными функциональными элементами», — сказал он.
Новые ферменты могут стать основой будущих инструментов редактирования генов
Чжан сказал, что команда планирует выяснить, содержат ли недавно идентифицированные микробы новые ферменты, которые могли бы улучшить платформы для редактирования генов. «Его стабильность, биологическая активность и специфичность воздействия очень важны. Мы можем изучить нашу базу данных, чтобы найти какой-либо совершенно новый [фермент], который можно использовать для редактирования генов», — сказал он.
Исследователи также надеются использовать базу данных для скрининга низкомолекулярных кандидатов на лекарственные препараты. Это химические соединения, которые легко проникают в клетки и влияют на определенные биологические пути, что делает их ценными для разработки терапевтических препаратов.
Соавтор исследования Ли Сяопин из BGI Research рассказала, что команда адаптировала методы, обычно используемые для изучения микробов кишечника человека. «Крупные травоядные животные на плато потребляют много растений. В их кишечнике много ферментов, способных расщеплять целлюлозу», — сказала она.
«Мы проводим эксперименты, чтобы подтвердить их способность расщеплять целлюлозу и [определить], какие ферменты являются основными движущими силами», — добавила она.
Первые испытания показывают перспективность снижения выбросов метана
Предыдущие исследования показывают, что яки выделяют меньше метана, чем крупный рогатый скот, поскольку их кишечные микробы используют другие метаболические пути. Теперь учёные выявили бактерии, которые могут влиять на этот эффект.
«Мы идентифицировали два ранее не описанных штамма бактерий и провели эксперименты по ферментации in vitro с использованием рубцовой жидкости крупного рогатого скота. Мы добавили эти штаммы, чтобы оценить общий уровень выбросов газа и метана», — сказал Ли.
«Первоначальные результаты наших экспериментов показали, что добавление этих двух штаммов привело к снижению выбросов метана по сравнению с контрольной группой».
Сейчас исследователи планируют испытания in vivo на животных. «Мы надеемся добиться положительных результатов, поскольку эти бактерии потенциально могут помочь сократить выбросы парниковых газов», — добавила она.
Исследование было опубликовано в этом месяце в журнале Microbiome.
Sourse: interestingengineering.com
