"Há um vasto mundo de micróbios lá fora, que não querem viver em nossos zoológicos", brinca Edward DeLong , ecologista microbiano no Instituto de Tecnologia de Massachusetts em Cambridge. recusa os microorganismos 'para crescer no laboratório intriga os cientistas. Ele também impede os pesquisadores de compreender como os micróbios moldar o nosso mundo.
Microbiomes são ecossistemas de organismos unicelulares, tais como bactérias, fungos, protozoários, algas plâncton e, bem como os vírus. Ao longo de bilhões de anos, eles criaram a nossa atmosfera rica em oxigênio e formado os ricos barro dos nossos solos, e eles continuam a fazer a vida na Terra possível hoje. Os 100 trilhões de micróbios no intestino humano - que superam em muito as células "humanas" em nossos corpos - são fundamentais para a nossa saúde e desenvolvimento. Microbiomas são extraordinariamente complexa. Alguns gramas de solo ou de sedimento pode conter dezenas ou mesmo centenas de milhares de espécies de microorganismos, cada um interagindo um com o outro. Isto torna muito difícil para os cientistas para estudar, muito menos controle,-los. os oceanos do mundo, por exemplo, conter até 4 bilhões de toneladas de micróbios misteriosos chamados archaea - mais ou menos igual em peso para todos os peixes!
Microbiomas são extraordinariamente complexa. Alguns gramas de solo ou de sedimento pode conter dezenas ou mesmo centenas de milhares de espécies de microorganismos, cada um interagindo um com o outro. Isto torna muito difícil para os cientistas para estudar, muito menos controle,-los.
No entanto, graças aos avanços em áreas como genômica, microbiomes começaram a produzir os seus segredos. Apenas algumas décadas atrás, por exemplo, os cientistas reconheceram a menos de 10 filos bacteriana, grandes grupos de formas de vida relacionadas. Hoje, eles acreditam que o número de filos bacteriana está mais perto de 1.000. Para colocar isso em perspectiva, todos os animais multicelulares do mundo compreendem apenas algumas dezenas filos.
Em outubro passado, um consórcio de 48 cientistas de 50 instituições nos Estados Unidos pediu um esforço de pesquisa ambicioso de entender e microbiomes chicote - as comunidades de microorganismos que habitam os ecossistemas tão diversos como o intestino humano e para o oceano, para melhorar a saúde humana , agricultura, bioenergia e meio ambiente. Sua proposta prevê um grande projecto de investigação para desenvolver novas ferramentas de pesquisa e colaborações que irá desvendar os segredos de comunidades microbianas da Terra.
A imagem abaixo mostra archaea comedores de amônia visto através de um microscópio. O archaea aparecem em verde neste quadro, devido aos produtos químicos que são usados para torná-los mais fáceis de ver. Estes archaea viver dentro de animais chamados esponjas do mar no fundo do oceano, ao largo da costa da Califórnia. Outros, vermelhos, glóbulos na imagem pertencem à esponja. (Edward DeLong / MIT)
"Microbiomas sustentar a vida em nosso planeta e eles são laboratórios de novidade, química verde, e fármacos de mudança de vida", disse Jeff F. Miller, diretor do Instituto NanoSystems Califórnia e autor correspondente do papel da ciência.
"Entender como eles funcionam pode ser a chave para avanços tão diversas como a luta contra a resistência aos antibióticos e doenças auto-imunes, recuperando terras devastadas, reduzindo uso de fertilizantes e pesticidas, e converter a luz solar em produtos químicos úteis."
Chamado Iniciativa Consórcio Unificado Microbiome (UMIC), o grupo de 48 pesquisadores querem nada menos do que uma mudança qualitativa na forma como a investigação microbioma é feito. Os cientistas fizeram progressos substanciais em catalogar os organismos que vivem na microbiomes. Agora, eles precisam descobrir a função de micróbios individuais em cada comunidade e como essas espécies se comunicam uns com os outros, seus exércitos, e seu ambiente. A UMIC está chamando para investimentos em novas ferramentas de pesquisa e colaborações multidisciplinares que um dia nos permitem prever e controlar o comportamento de microbiomes.
A UMIC é composto dos principais microbiologistas, ecologistas, cientistas físicos e engenheiros. O consórcio se uniram durante uma série de reuniões coordenadas, mas reuniram separadamente detidas pelo Escritório da Casa Branca de Política Científica e Tecnológica e Fundação Kavli. A proposta nasceu enquanto identificando desafios e oportunidades transversais no campo, bem como o intercâmbio de ideias e desenvolver uma estratégia para acelerar a descoberta.
"A chave para esse esforço será integrar diversos campos para criar novas ferramentas experimentais e novas parcerias de investigação. Acreditamos faíscas criativas voar quando reunimos as pessoas que operam em fronteiras disciplinares", disse Miyoung Chun, vice-presidente executivo de programas de ciência do The Fundação Kavli.
Graças aos avanços em áreas como genômica, microbiomes começaram a produzir os seus segredos. Apenas algumas décadas atrás, por exemplo, os cientistas reconheceram a menos de 10 filos bacteriana, grandes grupos de formas de vida relacionadas.Hoje, eles acreditam que o número de filos bacteriana está mais perto de 1.000. Para colocar isso em perspectiva, todos os animais multicelulares do mundo compreendem apenas algumas dezenas filos.
"Para sair micróbios catalogação, vamos precisar de novas ferramentas para determinar rapidamente a função do gene microbiano e monitorar os produtos químicos micróbios usam para se comunicar e interagir com seu meio ambiente, e novas formas de visualizar e modelar essas interações", disse Eoin Brodie, um cientista da equipe na Divisão de Ciências da Terra da Lawrence Berkeley National Laboratory e um dos autores da proposta.
"Nós também precisamos de melhores maneiras de testar como diferentes micróbios funcionar dentro do microbioma. Assim como nós testar hipóteses sobre as funções dos genes em redes genéticas batendo-los e substituí-los, precisamos de métodos para remover seletivamente ou inibir micróbios ou metabolismos específicos redes microbianos para determinar seus papéis ", acrescentou Brodie.
O consórcio acredita que muitos destes objectivos poderão ser atingidos dentro de 10 anos.
A Iniciativa Microbiome Unified exige grandes avanços em cinco áreas: (1) a compreensão da relação entre genes encontrados no microbioma eo que eles fazem; (2) determinar quais os genes estão associados com quais os organismos; (3) criação de ferramentas para detalhar o comportamento de micróbios em seus ambientes nativos; (4) o desenvolvimento de melhores maneiras para gerenciar dados e usá-lo para prever o comportamento microbioma; e (5) inventando maneiras de executar experimentos controlados sobre microbiomes para testar e refinar hipóteses.
A iniciativa será centrada nos Estados Unidos, mas os autores do papel chamada para colaborações internacionais para definir metas de pesquisa, desenvolvimento de protocolos e de dados padrões, e compartilhar instalações de ponta.
Em um artigo relacionado publicado simultaneamente na revista Nature, três pesquisadores proeminentes chamar para uma Iniciativa Microbiome Internacional que complementam o trabalho do programa norte-americano.
"Ao longo dos últimos 20 anos, novas tecnologias têm reformulou nossa compreensão dos papéis essenciais micróbios jogar no nosso planeta. A iniciativa Microbiome Unified iria desenvolver as ferramentas transformadoras e equipas de investigação que temos de aproveitar o poder dessas comunidades para melhorar a saúde humana, agrícola a produtividade, a produção de bioenergia, ea estabilidade ambiental ", disse Chun.
O Galaxy diário via Fundação Kavli
Top imagem da página: Com agradecimentos a istockphoto.com
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