Com o avanço simultâneo da capacidade computacional e dos métodos de sequenciamento nas últimas décadas, as ciências ômicas (genômica, transcriptômica, etc.) vem ganhando um espaço cada vez maior no entendimento da diversidade biológica. Dentre essas, a metagenômica se destaca por permitir a análise da diversidade genética de comunidades inteiras de microrganismos, propondo uma análise ampla do ecossistema estudado e seus componentes.
No contexto do solo, essa abordagem é especialmente valiosa: trata-se de um dos ecossistemas mais complexos e diversos do planeta, onde interações difíceis de detectar sustentam processos ecológicos fundamentais e oferecem oportunidades para aplicações em agricultura, biotecnologia e preservação ambiental.
O que é a Metagenômica?
A metagenômica representa o estudo de todo o DNA presente em uma amostra ambiental. Diferente dos métodos tradicionais de caracterização microbiológica – dependente do isolamento e cultivo de microrganismos em condições padrões específicas – essa técnica permite o estudo de todo o material genético presente na amostra, inclusive de microrganismos não-cultiváveis.
Especialmente no solo, em que menos de 1% dos microrganismos nativos são cultiváveis em laboratório pelos métodos tradicionais (Torsvik et al., 1990), a metagenômica permite eliminar o viés de método para a caracterização da biota e fornece uma visão completa desse ecossistema oculto.
Microbiologia do Solo
O solo abriga uma riqueza impressionante de microrganismos: bactérias, vírus, arqueas e micro eucariotos que coexistem em interações complexas. Por meio da caracterização da diversidade microbiana e dos fluxos metabólicos presentes, o estudo dessas comunidades pode elucidar diferentes processos biológicos:
- Ciclagem de nutrientes (carbono, nitrogênio, fósforo);
- Promoção da fertilidade agrícola, ao estimular o crescimento de plantas;
- Decomposição de matéria orgânica, reciclando energia e recursos;
- Proteção contra patógenos, por meio da competição natural entre microrganismos.
Além disso, essa ampla diversidade microbiológica já vem demonstrado alto potencial biotecnológico, com microrganismos do solo representando a principal fonte de prospecção de bioprodutos naturais, como antibióticos (Grossman, 200).
Coleta de Amostras
Para a preparação de bibliotecas e sequenciamento metagenômico é necessário extrair o DNA de modo a garantir simultaneamente alta quantidade e qualidade do material. No entanto, diferentes variáveis como aderência a partículas, composição físico-química e diversidade de organismos podem afetar nos resultados da análise final.
A escolha dos métodos de coleta de amostra, de lise celular e extração de DNA, de separação da matriz do solo e de preparação de bibliotecas metagenômicas variam de acordo com a amostra analisada e o objetivo do estudo. Devido à essa alta variabilidade, torna-se evidente a necessidade de um planejamento embasado e estruturado para a preparação de um experimento que seja assertivo para seus objetivos.
Como a Protos Biotec Jr. Pode Ajudar…?
O volume de dados gerados em projetos metagenômicos é gigantesco. Um único experimento pode gerar milhões de sequências de DNA, que precisam ser organizadas, analisadas e interpretadas. A partir de Análises Bioinformáticas, mapear a diversidade microbiana presente, genes e fluxos metabólicos de interesse, gerando insights estratégicos para sua pesquisa ou sua empresa.
Nesse contexto, a Protos pode lhe auxiliar com:
- Auxílio no planejamento de experimentos, garantindo a eficácia da análise para a sua situação e os seus objetivos;
- Análises completas de dados metagenômicos, com identificação de microrganismos e funções metabólicas;
- Relatórios claros e personalizados, facilitando a interpretação e aplicação prática dos resultados;
- Apoio estratégico, conectando descobertas científicas a soluções inovadoras para o agronegócio, biotecnologia e meio ambiente.
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Referências Bibliográficas
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GROSSMAN, T. H. Tapping into microbial diversity for natural products drug discovery. ASM news, v. 66, n. 7-12, p. 411, 2000.
KUNIN, V. et al. A Bioinformatician’s Guide to Metagenomics. Microbiology and Molecular Biology Reviews, v. 72, n. 4, p. 557–578, dez. 2008.
QUINCE, C. et al. Shotgun metagenomics, from sampling to analysis. Nature Biotechnology, v. 35, n. 9, p. 833–844, 12 set. 2017.
TORSVIK, V.; GOKSØYR, J.; DAAE, F. L. High diversity in DNA of soil bacteria. Applied and Environmental Microbiology, v. 56, n. 3, p. 782–787, mar. 1990.WOOLEY, J. C.; GODZIK, A.; FRIEDBERG, I. A Primer on Metagenomics. PLoS Computational Biology, v. 6, n. 2, p. e1000667, 26 fev. 2010.