החוקרים השתמשו בצינור החדש של בדיקת איזוטופים יציבים בתפוקה גבוהה (HT-SIP) וב-metagenomics כדי לקבל את המבט הראשון על המיקרוביום הפעיל המקיף סימביונת צמחים מועילה, פטריות מיקוריזליות (AMF). קרדיט: לורנס ליברמור המעבדה הלאומית
קישור הזהות של חיידקי בר עם התכונות הפיזיולוגיות והתפקודים הסביבתיים שלהם היא מטרה מרכזית עבור מיקרוביולוגים סביבתיים. מבין הטכניקות השואפות למטרה זו, Stable Isotop Probing - SIP - נחשב היעילה ביותר לחקר מיקרואורגניזמים פעילים בסביבה טבעית.
מדעני המעבדה הלאומית של לורנס ליברמור (LLNL) פיתחו טכניקה חדשה - SIP עם תפוקה גבוהה - שממכנת מספר שלבים בתהליך של חיפוש איזוטופים יציב, ומאפשרת חקירות של פעילות מיקרוביאלית של מיקרואורגניזמים בתנאים מציאותיים, ללא צורך בתרבית במעבדה.
ב-SIP, חיידקים פעילים מזוהים באמצעות שילוב של איזוטופים יציבים בביומסה שלהם. היא בין השיטות החזקות ביותר באקולוגיה מיקרוביאלית מכיוון שהיא יכולה לזהות חיידקים פעילים ותכונותיהם הפיזיולוגיות (שימוש במצע, ביוכימיה תאית, מטבוליזם, צמיחה, תמותה) בקהילות מורכבות בתנאים ילידיים.
בדרך כלל, שיטת SIP דורשת עבודה מעשית משמעותית ומאפשרת רק מספר קטן של דגימות. אבל טכניקת ה-LLNL החדשה דורשת שישית מכמות העבודה המעשית בהשוואה ל-SIP הידני ומאפשרת לעבד 16 דגימות בו-זמנית.
"הגישה האוטומטית למחצה שלנו מפחיתה את זמן המפעיל ומשפרת את יכולת השחזור על ידי התמקדות בשלבים עתירי העבודה של SIP", אמרה מדענית LLNL Erin Nuccio, ומחברת ראשית של מאמר המופיע בכתב העת Microbiome. "השתמשנו כעת בגישה זו כדי לעבד למעלה מאלף דגימות, כולל כמה מבתי גידול קרקע לא נחקרו מאוד."
מיקרו-גידול אחד כזה הוא האדמה שמקיפה מיד את רקמות המיקוריזה - סוג של פטריות היוצרות יחסים סימביוטיים עם 72% מכלל צמחי האדמה. בתמורה לפחמן מהצומח, הפטרייה (פטריות מיקוריזליות) מספקת למארחים שלה משאבים חיוניים כמו חנקן, זרחן ומים.
במחקר הוכחת קונספט זה, המחברים הראו את "מארג המזון" של אינטראקציות המעוררות על ידי פטריות מיקוריזליות באדמה.
"אנחנו חושבים שזהו נתיב מרכזי לאופן שבו פחמן צמחי מתפזר בצורה רחבה לאדמה. אדמה מכילה את המאגר הגדול ביותר של רכיבה פעילה של פחמן אורגני על פני כדור הארץ", אמרה הסופרת המתכתבת ג'ניפר פט-רידג', שהיא מובילת פרויקט LLNL וראש משרד המדע של משרד האנרגיה "המיקרובים מתמשכים" אזור המיקוד המדעי של מיקרוביום קרקע. . "רצנו כמות זעירה של DNA, קבענו את האורגניזמים הפעילים ולאחר מכן שחזרנו את הגנום שלהם ואת האינטראקציות הפוטנציאליות שלהם."
מחברים אחרים של LLNL כוללים את סטיבן בלייזביץ', מריסה לפלר, אשלי קמפבל, ג'פרי קימברל, ג'סיקה וולארד, רייצ'ל הסטרין וכן חוקרים מהמעבדה הלאומית לורנס ברקלי, המכון הגנום המשותף של DOE ואוניברסיטת קליפורניה, ברקלי.