Dzięki projektowi „MetaInvert” naukowcy dostarczają obszernych danych genomicznych na temat 232 gatunków organizmów, które wcześniej były słabo zbadane. Są maleńkie, niezwykle różnorodne i szeroko rozpowszechnione w glebie: bezkręgowce glebowe, takie jak skoczogonki, roztocza rogowe, krocionogi i nicienie. Zwierzęta te, często widoczne jedynie pod mikroskopem, spełniają ważne zadania w ekosystemie glebowym.

Z tego powodu coraz częściej stają się one przedmiotem oficjalnych działań mających na celu zachowanie różnorodności biologicznej w glebie. Informacje te w znacznym stopniu przyczyniają się do identyfikacji i poznania składu i funkcji społeczności oraz odkrycia ewolucyjnych adaptacji do warunków środowiskowych.

Ale jakie dokładnie są cechy i zdolności poszczególnych gatunków, jakie informacje ujawnia ich materiał genetyczny i jak rozwinęły się one w toku ewolucji?

Ich działanie jest niezbędne dla zdrowia gleby: hordy małych, wielokomórkowych, ale bezkręgowych zwierząt niestrudzenie rozkładają materię organiczną, regulują aktywność mikroorganizmów oraz wspomagają krążenie składników odżywczych i magazynowanie wody. W ten sposób przyczyniają się nie tylko do produkcji żywności dla nas, ludzi. Jednak choć zwierzęta glebowe są ważne – a ich znaczenie dla gleby zostało obecnie uznane – wymagają one jeszcze kompleksowych badań.

W tym miejscu z pomocą przychodzi projekt „Metagenomiczne monitorowanie zbiorowisk glebowych (MetaInvert)”, który został opracowany w Heskim Centrum Translacyjnej Genomiki Bioróżnorodności LOEWE (TBG) i w którym biorą udział naukowcy z Francji, Hiszpanii i Szwecji wraz z naukowcami z TBG i Senckenberg .

W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Biologia komunikacjiopisują swoje podejście i nowe metody genomiki, które stosują.

„Bezkręgowce glebowe są trudne do badania ze względu na ich mikroskopijne rozmiary i niesamowitą różnorodność. Podejrzewamy, że na świecie wciąż istnieją setki tysięcy nieopisanych gatunków. Nowe metody analizy genomu dostarczają obecnie zupełnie nowych spostrzeżeń” – podaje kierownik badania Miklós Bálint, profesor ds. Funkcjonalna genomika środowiska w Centrum Badań nad Różnorodnością Biologiczną i Klimatem Senckenberg na Uniwersytecie Justusa Liebiga w Giessen oraz współprowadząca w LOEWE-TBG.

Naukowcy skupiają się przede wszystkim na metodach metagenomiki i metatranskryptomiki.

„Chociaż metody oparte na DNA i RNA są od dawna stosowane do wspierania tradycyjnej taksonomii i badań ekologicznych w grupach organizmów, które są trudne do analizy, używamy „metagenomiki shotgun” do losowego sekwencjonowania fragmentów DNA z próbki. Ponieważ może ona wykorzystać wszystkie dostępnych informacji genomicznych do identyfikacji taksonomicznej, coraz bardziej realnym podejściem jest wykrywanie obecności organizmów wyższych z jądrem, tak zwanych eukariontów” – wyjaśnia Bálint.

Metatranskryptomika służy do wykrywania genów, które ulegają aktywnej transkrypcji na kwasy rybonukleinowe (RNA) jako ważne nośniki informacji i funkcji komórki, kontrolując w ten sposób zachodzące procesy biologiczne. Dostarcza to informacji o aktywności metabolicznej członków zbiorowisk glebowych oraz o zmianach funkcjonalnych w tych zbiorowiskach.

Zdaniem autorów badania kompleksowe zbiory genomu i bazy danych stanowią „szkielet” tych dwóch metod. „Dzięki analizie genomicznej 232 różnych gatunków objętych naszym badaniem stworzyliśmy duże zasoby genomiczne umożliwiające uzyskanie wglądu w strukturę, aktywność i funkcjonowanie zbiorowisk bezkręgowców glebowych. Ponadto byliśmy w stanie potwierdzić, że teorie ewolucji genomu nie można uogólniać na ewolucyjnie odrębne grupy bezkręgowców” – mówi Bálint.

Autorzy swoimi wynikami chcą przyczynić się do lepszego zrozumienia i ochrony różnorodności biologicznej gleb. Według badania nowe odkrycia i metody umożliwiają bardziej szczegółowe monitorowanie zarówno składu, jak i funkcji społeczności. Ponadto można prześledzić ewolucyjne adaptacje do zmieniających się warunków glebowych.

Podprojekt „MetaInvert-ISO”, który został zainicjowany także w LOEWE Center TBG, ma na celu stworzenie katalogu standaryzowanych metod analitycznych do oceny różnorodności biologicznej gleb. Metody te można wykorzystać do rejestrowania, ustalania i wykorzystywania wiarygodnych danych taksonomicznych w celu ochrony różnorodności biologicznej gleb w sposób przejrzysty i praktyczny – niezależny od wymogów prawnych.