Международная группа ученых под руководством Института Эрлхэма в британском Норвиче запустила масштабный проект по изучению простейших – одноклеточных и простых многоклеточных организмов. Исследование, которое финансирует Фонд Гордона и Бетти Мур, призвано устранить технические барьеры, которые до сих пор тормозили анализ геномов этой группы, и найти ей применение в биопроизводстве, сельском хозяйстве и экологии.
Простейшие составляют самую большую и разнообразную группу эукариот, однако остаются крайне малоизученными. При этом они играют ключевую роль в глобальных процессах: фотосинтезирующие виды, в частности водоросли, производят около половины кислорода на планете. Другие регулируют микробные сообщества в почве и водоемах. Некоторые виды простейших вызывают опасные заболевания, такие как малярия и сонная болезнь, а цветение токсичных водорослей наносит ущерб морским экосистемам и рыболовству.
Главная сложность в изучении простейших – их чрезвычайное разнообразие. Они отличаются по строению клеток, биохимии и генетическому коду, что делает неэффективными стандартные методы культивирования и секвенирования, разработанные для других организмов. По словам директора Института Эрлхэма Нила Холла, из-за этих трудностей огромная часть биоразнообразия планеты остаётся «слепым пятном» для науки.
Чтобы решить эту проблему, в проекте объединили свои компетенции научные центры из Европы. Помимо Института Эрлхэма, в нём участвуют Шотландская ассоциация морских наук (SAMS), где находится Коллекция культур водорослей и простейших (CCAP), а также Университет Ольборга в Дании. Участники совместят опыт в культивировании микроорганизмов, геномном анализе одиночных клеток и технологиях длиннопрочитанного секвенирования.
Исследователи будут работать в двух направлениях. Во-первых, они усовершенствуют методы выделения ДНК на образцах из коллекции CCAP – одного из крупнейших в мире собраний культур простейших. Во-вторых, специалисты из Университета Ольборга применят технологию геномного анализа одиночных клеток, чтобы изучать организмы, взятые напрямую из окружающей среды – воды или почвы. Этот подход позволит исследовать виды, которые невозможно вырастить в лаборатории.
Шотландская ассоциация морских наук предоставит для проекта свою уникальную коллекцию, в которую входят представители более 50 родов из наименее изученных групп простейших. Институт Эрлхэма обеспечит доступ к своим высокопроизводительным платформам для секвенирования. Одной из главных задач станет разработка универсальных способов разрушать клеточные стенки простейших для извлечения генетического материала, не повредив его.
Все разработанные методики и протоколы сделают общедоступными, чтобы ими могли пользоваться научные группы по всему миру. Организаторы рассчитывают, что проект не только заполнит пробелы в фундаментальном понимании жизни на Земле, но и откроет путь к созданию новых биотехнологий.