Исследование сравнило геномы 627 бактериофагов, выделенных из одного вида бактерий, и обнаружило континуум генетического разнообразия, а не отдельные группы внутри популяции. Статья, опубликованная 28 апреля 2015 года в журнале eLife, написана 199 преподавателями и 2664 студентами в учебных заведениях США и Университета Квазулу-Натал в Южной Африке.
«Получение этих данных и изучение популяции фагов с такой степенью разрешения — это реальная выгода от сообщества [SEA]», — сказал Грэм Хатфулл, старший автор статьи по eLife и профессор HHMI в Университете Питтсбурга.Хатфулл возглавляет проект SEA Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science (PHAGES) совместно с группой HHMI по программам бакалавриата и магистратуры.
Студенты — в основном первокурсники — на годичном курсе, который сейчас предлагается в более чем 70 кампусах, изолируют бактериофаги из местной почвы, извлекают ДНК из их фагов, затем секвенируют и анализируют геномы фагов. Их данные передаются исследовательскому сообществу через онлайн-базы данных.В прошлом году SEA сообщило об образовательных преимуществах программы SEA-PHAGES, продемонстрировав, что курс привлекает студентов и мотивирует их продолжать изучать науку.
Не менее важно, говорит Хатфулл, то, что сообщество студентов-исследователей программы генерирует новые данные и вносит значимый вклад в научные знания.Бактериофаги (также называемые просто фагами) процветают практически в любой среде на Земле.
Хатфулл говорит, что на нашей планете больше фаговых частиц, чем всех других форм жизни вместе взятых. Но, несмотря на их изобилие, генетическое разнообразие бактериофагов плохо изучено, и функция большинства генов фагов остается неизвестной. Во многом это связано с тем, что было выделено лишь относительно небольшое количество фагов, а это означает, что для сравнительного анализа доступно несколько секвенированных геномов.По словам Хатфулла, большой вопрос заключается в том, представляют ли фаги, которые до сих пор были обнаружены заражающие один тип бактерий, отдельные популяции.
Предыдущие генетические анализы разбивали фаги, инфицированные микобактериями, на кластеры, причем члены каждого кластера обладали определенными генетическими особенностями. Но эти анализы включали слишком мало геномов, чтобы узнать, действительно ли кластеры были разными. Когда будет проанализировано больше геномов, поместятся ли они в одни и те же кластеры? Или они впишутся в промежутки между ними, предполагая большую часть генетического континуума в мире бактериофагов?
За семь лет работы по программе SEA-PHAGES студенты 81 учебного заведения секвенировали и проанализировали геномы сотен бактериофагов, выделенных с помощью Mycobacterium smegmatis из образцов почвы, собранных по всему миру. По словам Хатфулла, этого было достаточно, чтобы по-новому взглянуть на разнообразие фагов.Когда Хатфулл и его коллеги сравнили 627 геномов, они обнаружили, что могут сгруппировать их в 28 кластеров, причем некоторые гены или группы генов являются общими для кластеров. «Фаги связаны друг с другом сложным образом, так что их отношения лучше объяснить континуумом генетического разнообразия», — говорит Хатфулл.Тем не менее, определенные типы фагов были более широко представлены среди геномов в их анализе.
Включение сотен геномов дало исследователям возможность классифицировать более редкие типы фагов, которые могли быть упущены из виду в небольшом исследовании. «Мы не смогли бы получить [эту новую] перспективу, не получив данные так, как мы, как коллективный консорциум», — говорит Хатфулл.Хатфулл говорит, что он ожидает, что сообщество SEA-PHAGE сможет узнать больше, продолжая изолировать и анализировать дополнительные бактериофаги M. smegmatis, но в ближайшие годы они также начнут изучать генетическое разнообразие вирусов, которые инфицируют другие бактериальные хозяева.
У него и его коллег есть масса новых вопросов, на которые они хотят ответить, и Хатфулл уверен, что учащиеся программы будут продолжать вносить свой вклад в настоящие исследования.