Στα παγωμένα υψίπεδα του οροπεδίου Qinghai-Tibet, που αποκαλείται συχνά ο “Τρίτος Πόλος”, κρύβεται μια απρόσμενη πηγή βιολογικής καινοτομίας: τα περιττώματα των ζώων. Κινέζοι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα κόπρανα των γιακ, των θιβετιανών προβάτων, των αντιλοπών και άλλων αυτόχθονων φυτοφάγων ζώων φιλοξενούν χιλιάδες άγνωστες μέχρι σήμερα μικροβιακές ειδήσεις. Κάποιες από αυτές τις ανακαλύψεις θα μπορούσαν να αλλάξουν τα δεδομένα για τη βιοτεχνολογία.
Ανάμεσά τους, εντοπίζονται νέες ποικιλίες βακτηρίων που έχουν την ικανότητα να διασπούν την κυτταρίνη – ένα υλικό που χρησιμοποιείται στην παραγωγή χαρτιού, χαρτονιού και ρούχων. Επίσης, ανακαλύφθηκαν άλλες ποικιλίες που θα μπορούσαν να συμβάλουν στη μείωση των εκπομπών μεθανίου από την κτηνοτροφία. Οι ερευνητές δήλωσαν επιπλέον ότι τα γονιδιωματικά δεδομένα θα μπορούσαν να υποστηρίξουν την ανάπτυξη νέων εργαλείων επεξεργασίας γονιδίων, αντιμικροβιακών πεπτιδίων και άλλων προϊόντων βιοτεχνολογίας.
“Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι τα ζώα που ζουν σε σκληρά περιβάλλοντα αποτελούν υποσχόμενες πηγές για την ανακάλυψη νέων βιολογικών λειτουργιών των μικροβίων που διαβιούν στο έντερο”, έγραψαν σε άρθρο τους που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Microbiome αυτόν τον μήνα. “Η μελέτη μας παρουσιάζει το πρώτο περίγραμμα της μικροβιακής κοινότητας του εντέρου θηλαστικών στο οροπέδιο Qinghai-Tibet, που ονομάζεται Τρίτος Πόλος. Υπογραμμίζει ότι ένας σημαντικός αριθμός άγνωστων μικροβιακών ειδών παραμένει να ανακαλυφθεί, και ότι οι παγκόσμιες προσπάθειες είναι απαραίτητες για τον χαρακτηρισμό του τεράστιου ρεπερτορίου μικροβιακών οργανισμών και την κατανόηση των βιολογικών τους ρόλων σε διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες”.
Η έρευνα διεξήχθη στο πλαίσιο του Δεύτερου Επιστημονικού Προγράμματος Εξερεύνησης και Έρευνας του Οροπεδίου του Θιβέτ. Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Yunnan και το BGI-Research συνέλεξαν για πέντε χρόνια περισσότερα από 5.000 δείγματα φρέσκων περιττωμάτων από έξι αυτόχθονες φυτοφάγους του οροπεδίου Qinghai-Tibet: γιακ, θιβετιανά πρόβατα, αντιλόπες, βοοειδή, άλογα και αγριογάιδα που ονομάζονται kiangs. Στην αρχική μελέτη, ανέλυσαν 1.412 δείγματα και διαπίστωσαν ότι το 88% των μικροβιακών ειδών ήταν άγνωστα.
Ο επικεφαλής συγγραφέας Zhang Zhigang, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Yunnan, δήλωσε ότι η χώρα θα μπορούσε να αποκομίσει στρατηγικό όφελος από αυτούς τους νεοανακαλυφθέντες μικροβιακούς πόρους. “Τα έθνη που πρωτοστατούν στην ανακάλυψη αυτών των πόρων κερδίζουν έλεγχο, ιδιαίτερα επί τυχόν πατεντάριζόμενων λειτουργικών στοιχείων”, είπε. Τόνισε ότι το βασικό συστατικό της ευρέως χρησιμοποιούμενης τεχνολογίας επεξεργασίας γονιδίων CRISPR-Cas είναι ένα ένζυμο που κόβει το DNA σε συγκεκριμένη θέση. “Η σταθερότητα, η βιολογική του δραστηριότητα και η ειδικότητα στόχευσης είναι πολύ σημαντικές. Μπορούμε να αναζητήσουμε στη βάση δεδομένων μας εάν υπάρχει κάποιο εντελώς νέο ένζυμο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επεξεργασία γονιδίων”.
Επιπλέον, η ομάδα θα διερευνήσει τις δυνατότητες χρήσης των ανακαλύψεων για την ανάπτυξη φαρμάκων μικρών μορίων – ενώσεων που μπορούν εύκολα να εισέλθουν στα κύτταρα και να στοχεύσουν συγκεκριμένες βιολογικές διεργασίες. Η συν-συγγραφέας Li Xiaoping, ερευνήτρια στο BGI-Research (το ερευνητικό τμήμα της κινεζικής εταιρείας γονιδιωματικής BGI Group), ανέφερε ότι η ομάδα του BGI εφάρμοσε την πολυετή εμπειρία της στην ανάλυση του μικροβιώματος του ανθρώπινου εντέρου σε εργαστηριακά ζώα, και πλέον και σε άγρια ζώα.
“Τα μεγάλα φυτοφάγα του οροπεδίου καταναλώνουν πολλά φυτά. Τα έντερά τους διαθέτουν πολλά ένζυμα ικανά να διασπάσουν την κυτταρίνη”, εξήγησε. Η κυτταρίνη είναι η κύρια ουσία στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών και χρησιμοποιείται στην παραγωγή χαρτιού και υφασμάτων. “Διεξάγουμε πειράματα για να επιβεβαιώσουμε την ικανότητά τους να διασπούν την κυτταρίνη και να καθορίσουμε ποια ένζυμα είναι οι κύριοι παράγοντες”, δήλωσε η Li.
Ενώ μελέτες έχουν δείξει ότι τα γιακ εκπέμπουν λιγότερο μεθάνιο από τα βοοειδή χάρη στις μικροβιακές τους μεταβολικές στρατηγικές, η ομάδα ενδιαφέρεται να εντοπίσει τα συγκεκριμένα βακτήρια που δρουν. “Εντοπίσαμε δύο στελέχη βακτηρίων που δεν έχουν περιγραφεί προηγουμένως και διεξαγάγαμε πειράματα in vitro ζύμωσης χρησιμοποιώντας υγρό ρουμεν από βοοειδή. Προσθέσαμε αυτά τα στελέχη για να παρατηρήσουμε τις συνολικές εκπομπές αερίων και μεθανίου”, πρόσθεσε. “Τα αρχικά αποτελέσματα των πειραμάτων μας έδειξαν ότι η προσθήκη αυτών των δύο στελεχών οδήγησε σε μείωση των εκπομπών μεθανίου σε σύγκριση με τους ελέγχους. Αυτή τη στιγμή σχεδιάζουμε πειράματα in vivo για να αξιολογήσουμε εάν αυτά τα βακτήρια έχουν παρόμοια επίδραση στις εκπομπές μεθανίου μέσα στα ζώα. Ελπίζουμε να επιτύχουμε θετικά αποτελέσματα, καθώς αυτά τα βακτήρια έχουν τη δυνατότητα να συμβάλουν στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου”.
