Nieuwe uitgebreide genomische gegevens over ongewervelde bodemdieren bieden inzicht in hun biodiversiteit

Via het MetaInvert-project verstrekken wetenschappers grootschalige genomische gegevens over 232 voorheen niet-bestudeerde soorten. Ze zijn klein, zeer divers en wijd verspreid in de bodem: ongewervelde bodemdieren zoals springstaarten, hoornmijten, duizendpoten en nematoden. Deze dieren, vaak alleen zichtbaar onder een microscoop, vervullen belangrijke taken in het bodemecosysteem.

Dit is de reden waarom ze steeds meer het middelpunt worden van officiële maatregelen om de bodembiodiversiteit te behouden. De informatie draagt ​​aanzienlijk bij aan het definiëren en kennen van de samenstelling en functie van de gemeenschap en het ontdekken van evolutionaire aanpassingen aan omgevingsomstandigheden.

Maar wat zijn precies de kenmerken en capaciteiten van individuele soorten, welke informatie onthult hun genetisch materiaal en hoe zijn ze in de loop van de evolutie geëvolueerd?

Hun functioneren is essentieel voor de gezondheid van de bodem: legioenen kleine, meercellige maar ongewervelde dieren werken onvermoeibaar om organisch materiaal af te breken, de activiteit van micro-organismen te reguleren en de circulatie van voedingsstoffen en wateropslag te bevorderen. Zo dragen ze in ieder geval bij aan de productie van voedsel voor ons mensen. Hoewel de bodemfauna belangrijk is – en het belang ervan voor de bodem wordt nu erkend – is er nog geen uitgebreid onderzoek naar gedaan.

Dit is waar het project “Metagenomic Monitoring of Soil Communities (MetaInvert)” in het spel komt, ontwikkeld door het Hessische LOEWE Center for Translational Biodiversity Genomics (TBG) en waaraan onderzoekers uit Frankrijk, Spanje en Zweden samen met TBG- en Senckenberg-wetenschappers deelnemen. .

In een gepubliceerde studie In het tijdschrift Communicatie biologieZe beschrijven hun aanpak en de nieuwe genomics-methoden die ze gebruiken.

“Ongewervelde bodemdieren zijn moeilijk te bestuderen vanwege hun microscopische omvang en verbazingwekkende diversiteit. Wij geloven dat er nog steeds honderdduizenden onbeschreven soorten over de hele wereld bestaan. Nieuwe genomische analysemethoden leveren nu geheel nieuwe inzichten op”, zegt onderzoeksleider Miklós Balint, professor van de wetenschap, biologie. Functional Environmental Genomics is verbonden aan het Senckenberg Center for Biodiversity and Climate Research, Justus Liebig University Giessen, en co-spreker bij LOEWE-TBG.

Wetenschappers richten zich vooral op metagenomics en metatranscriptomics-methoden.

“Hoewel op DNA en RNA gebaseerde methoden al lang worden gebruikt ter ondersteuning van traditionele taxonomie en ecologische studies in groepen van organismen die moeilijk te analyseren zijn, gebruiken we metagenomics om DNA-fragmenten uit een monster willekeurig te sequencen. Alle beschikbare genomische informatie kan worden gebruikt om te bepalen taxonomie, wat een steeds beter haalbare manier is om de aanwezigheid van hogere organismen met een kern, eukaryoten genaamd, te detecteren”, legt Balint uit.

Metatranscriptomics wordt gebruikt om te onthullen welke genen actief worden getranscribeerd in ribonucleïnezuren (RNA) als belangrijke informatie en functionele dragers van de cel en zo lopende biologische processen controleren. Dit levert informatie op over de metabolische activiteit van leden van de bodemgemeenschap en over functionele veranderingen in deze gemeenschappen.

Volgens de auteurs van het onderzoek vormen uitgebreide genoomassemblages en databases de “ruggengraat” van deze twee methoden. “Door de genomen van de 232 verschillende soorten in ons onderzoek te analyseren, hebben we nu een grote genomische hulpbron gecreëerd om inzicht te krijgen in de structuur, activiteit en het functioneren van gemeenschappen van ongewervelde bodemdieren. Bovendien hebben we theorieën over de evolutie van het genoom kunnen bevestigen. Ze kunnen niet worden gegeneraliseerd naar groepen ongewervelde dieren”, zegt Balint. Evolutionair verschillend.”

Met hun resultaten willen de auteurs bijdragen aan het vergroten van het begrip en de bescherming van de bodembiodiversiteit. Volgens de studie maken de nieuwe bevindingen en methoden een meer gedetailleerde monitoring van zowel de samenstelling als het functioneren van gemeenschappen mogelijk. Bovendien kunnen evolutionaire aanpassingen aan veranderende bodemomstandigheden worden getraceerd.

Het deelproject “MetaInvert-ISO”, eveneens gelanceerd bij het LOEWE TBG Centre, heeft tot doel een lijst van gestandaardiseerde analysemethoden te creëren voor het beoordelen van de bodembiodiversiteit. Deze methoden kunnen worden gebruikt om betrouwbare taxonomische gegevens vast te leggen, te identificeren en te gebruiken om de bodembiodiversiteit op een transparante en praktische manier te beschermen – ongeacht wettelijke vereisten.