気候変動と栄養素や汚染物質の流出は、自然の微生物群集の平衡に大きな影響を与え、生態系の環境状態を危うくします。これらのコミュニティを効果的に監視するために、迅速、低コスト、効率的なサンプリング方法が求められています。
この需要への対応として、科学雑誌 PLOS ONE に掲載された最近の研究 CIIMAR-UP と INESCT TEC の研究者の共同チームによる、その多様性と機能のさらなる研究のために、in situ マイクロバイオーム サンプルの収集と遺伝物質の保存を可能にする新しい自律型バイオサンプラーが発表されました。海洋微生物群集の研究には、通常、データ収集の頻度を制限する、挑戦的で高コストで時間のかかるサンプリング手順が含まれます。この最近の研究は、革新的な in situ 自律型バイオサンプラー (IS-ABS) を提示しています。これは、さまざまな水生環境における微小プランクトン モニタリングの空間的および時間的分解能を向上させる有望なアプローチです。
CIIMAR の研究者であり、この研究のリーダーである Catarina Magalhães が述べたように、「浮遊性微生物群集は、気候変動と人為的影響への対応において中心的な役割を果たし、水の安全性、漁業の規制、および水域の管理に直接的な影響を及ぼします。この文脈では、浮遊性微生物群集の自律的な監視のための新しい技術の開発に至る研究努力に集中することが不可欠です。」
実際、浮遊性微生物群集は、栄養素の流れの制御や、人為起源の有機および無機汚染物質の分解とリサイクルなど、水生生態系のいくつかの自然プロセスの基本です。それにもかかわらず、気候変動の影響と栄養素と汚染物質の流出により、微生物病原体または微生物毒素生産者の発生が変化する可能性があります。これらの要因は、自然の微生物群集の平衡に影響を与え、生態系全体の環境状態を危うくします。これに関連して、微生物プランクトンのモニタリングを改善することは、これらのコミュニティが気候変動の影響や栄養素や汚染物質の流出に関連する環境変化にどのように対応するかをよりよく理解するために不可欠です.
そのようなマイクロバイオームの遺伝物質である環境 DNA (eDNA) は、方法論がまだ確立されているという事実にもかかわらず、水生システムを監視するための新しいツールとして使用されています。微小プランクトン サンプリングの従来の方法は、費用と時間のかかる手順を伴い、サンプルの劣化を促進し、潜在的な汚染のリスクを高めます。現在 PLOS ONE に掲載されている研究では 、浮遊性微生物群集の多様性と組成を監視するように設計されたフィールドプロトタイプ（IS-ABS）が開発され、その性能を手動の標準化された方法と比較することによって検証されました.
この研究で開発されたバイオサンプラーは、さまざまなクラスの微小プランクトン (細菌から原生生物まで) をリアルタイムで捕捉し、その遺伝物質 (DNA/RNA) をその場で保存して、ホームラボでさらに分析することができます。さらに、コンパクトで使いやすく、サンプリング設定をプログラムするためにモバイル デバイスで使用できるアプリを統合しています。
INESC-TEC の Alfredo Martins 氏は、この研究で開発された自律型バイオサンプラーの利点を指摘しています。 「私たちは、INEC-TEC と CIIMAR の学際的な協力の結果である、水生微生物叢の自律サンプリングのこのプロトタイプの開発の成功が、手動サンプリングに関連する複数の制限を解決し、コストと時間の削減によって空間と時間の生物学的モニタリングを促進すると信じています。効率を高めます。」
開発されたバイオサンプラーのもう1つの主な利点は、サンプルの取り扱いに関連するアーティファクトを最小限に抑え、無菌状態を最大化し、生物学的サンプルのほぼ即時の保存を可能にすることです。さらに、バイオサンプラーをさまざまな固定式または可動式の水観測システムに統合することで、微生物群集の多様性と機能に関する大規模かつ大規模な研究を通じて、生物学的監視能力を大幅に向上させることができます。
要約すると、この自律バイオサンプラーは、環境 DNA を収集するプロセスを自動化し、生物学的監視の増加に大きく貢献する水観測システムへの統合に適しています。また、高感度ゲノム アプローチの使用により、全体または特定の微生物群集の多様性と機能のさらなる研究が可能になります。バイオサンプラーは、プランクトンのより正確な微生物サンプリングに関心のある研究者向けの新しいリソースであり、海洋研究とモニタリングだけでなく、沿岸、河口、河川、または湖の環境のモニタリングにも使用できるように特別に設計されています。
