Новая эра микробиологии: от болезней к решению глобальных проблем

Компьютерный ученый А. Мурат Эрен (Мерен) убежден, что микробиология может внести вклад в решение многих мировых проблем.

Микробы — архитекторы жизни

Их репутация как источника болезней несправедлива. Микробы производят кислород, помогают растениям расти, синтезируют и разлагают химические соединения, поддерживая круговорот веществ и здоровье экосистем. Их можно назвать хранителями планетарного здоровья.

Смена парадигмы: от культур к сообществам

Благодаря технологическому прогрессу фокус сместился с изучения отдельных организмов в культурах на сложные сообщества микробов в естественных средах. Это открыло невообразимое богатство и динамику. Микробные сообщества занимают все экосистемы Земли — от морских и наземных систем до живых организмов-хозяев.

Современная микробиология становится одной из важнейших наук. Микробы — наш лучший шанс решить самые насущные проблемы через биотехнологии и биомедицину.

Решение глобальных задач

Уже есть значимые достижения: исследования экологических микробов дали нам ферменты для «редактирования» геномов человека и растений, новые антибиотики и средства для разложения пластика.

Однако для раскрытия полного генетического потенциала микробов необходимо:

• Применять новые, основанные на данных методы ко всем экосистемам.
• Принимать сложность природы и быть открытыми к неожиданным открытиям.
• Иногда «позволить природе провести эксперимент» — изучать масштабные природные события.

Это позволит решать вопросы первостепенной важности: хранение углерода в почве, сокращение выбросов метана, ускорение разложения пластика в океане и др.

Характеристики новой эры

Современная микробиология высоко ориентирована на данные и требует междисциплинарных подходов, объединяющих молекулярных биологов, компьютерных ученых, экологов, химиков, физиков.

Приток методов машинного обучения и искусственного интеллекта, например, помогает предсказывать трехмерную структуру белков, что проливает свет на эволюцию и ускоряет разработку лекарств.

Новая эра зависит от разнообразия людей и инструментов для изучения невообразимого разнообразия микробов.

Увлекательные открытия: вирусы и не только

• Вирусы: Ранее не имели места в «древе жизни», но сегодня признаны силой природы, влияющей на все аспекты жизни. Они перепрограммируют метаболизм хозяев, влияют на экологические процессы, ускоряют эволюцию. Открытие гигантских вирусов (с геномами крупнее, чем у некоторых бактерий) изменило представления о них.
• Плазмиды: Внехромосомные генетические элементы, которые могут передаваться между бактериями, часто неся гены устойчивости к антибиотикам. Их разнообразие в природе еще плохо изучено.
• Новые элементы: Недавно открытые группы, такие как «Борги» (Borgs) и похожие на вирусы «обелиски» (obelisks) из-за их формы, открывают совершенно новые миры для исследований.