Kako analiziramo mikrobiom tla?
Kako bismo stekli saznanja o mikrobiomu tla moramo ga moći kvalitetno analizirati što nije jednostavan zadatak budući da se sastoji od različitih tipova organizama – bakterija, gljiva, arheja, praživotinja, algi, cijanobakterija.
Razvijen je čitav niz metoda analize koje se razlikuju u svojoj kompleksnosti te vrsti informacije koju daju – od ukupne biomase mikroorganizama do njihove aktivnosti, stoga je pri odabiru analize važno znati što zapravo želimo saznati.
Metode analize mikrobioma
Jedna od klasičnih metoda koje se nalaze u širokoj upotrebi zbog niske cijene i jednostavnosti je analiza fosfolipidnih masnih kiselina (PLFA). Temelji se na analizi fosfolipida koji čine stanične membrane mikroorganizama. Budući da različite skupine organizama imaju karakteristične lipidne profile, moguće je razlikovati, primjerice, bakterije i gljive te dobiti procjenu ukupne biomase mikroorganizama i uvid u strukturu zajednice kroz omjere pojedinih skupina.
Za precizniju kvantifikaciju često se koristi qPCR (kvantitativna lančana reakcija polimerazom) koji omogućuje ciljano umnožavanje karakterističnih dijelova DNA za određenu skupinu, poput 16S rRNA gena za bakterije ili ITS regije za gljive. Na taj način možemo detektirati prisutnost određenih skupina organizama te ih kvantificirati, a u nekim slučajevima kod ciljanih analiza dobiti i informacije o njihovim funkcionalnim mogućnostima.
Još jedan važan pristup je DNA barkodiranje. Ova metoda uključuje PCR umnažanje specifičnih genetskih markera, nakon čega slijedi njihovo sekvenciranje. Dobiveni podaci omogućuju identifikaciju organizama često do razine roda, ponekad i vrste. Barkodiranje se može primijeniti na bakterije, gljive, arheje, a ponekad i alge, te daje vrijedan uvid u bioraznolikost i relativnu zastupljenost pojedinih organizama u uzorku.
Napredniji pristup predstavlja metagenomika, koja uključuje sekvenciranje ukupne DNA iz uzorka tla. Ova metoda omogućuje vrlo detaljan uvid u sastav mikrobioma, često do razine vrste ili čak soja. Osim toga, metagenomika otkriva i funkcionalni potencijal zajednice – odnosno koje metaboličke procese mikroorganizmi potencijalno mogu obavljati tj. koji geni su prisutni.
Na kraju, metatranskriptomika ide korak dalje jer analizira aktivnost gena. Sekvenciranjem cDNA, koja nastaje na temelju RNA, dobivamo informaciju o tome koji se geni aktivni u trenutku uzimanja uzorka.
Mogućnosti za istraživanje i primjenu su broje
Metagenomika i metatranskriptomika temelj su velike ekspanzije znanja o mikrobiomu tla budući da metagenomika detaljno prikazuje koji su organizmi prisutni i koje sve procese imaju mogućnost obavljati, a metatranskriptomika otkriva što zapravo rade u danim uvjetima. Spoj tih informacija omogućuje nam istraživati kako se mikrobiom ponaša u različitim uvjetima tj. kako se sastav i uloge zajednice mijenjanju kao odgovor na razne čimbenike poput klimatski promjena, bolesti i slično. Rezultat svega je sve više praktičnih rješenja koja su u skladu s očuvanjem zdravlja tla, njegovom regeneracijom, minimizacijom utjecaja klimatskih promjena te održivošću u proizvodnji hrane.