Skrytý poklad v oceánech: Mikrobiom korálů ukrývá tisíce neznámých druhů s potenciálem pro novou léčbu

Korálové útesy představují jedny z nejrozmanitějších a nejproduktivnějších ekosystémů na naší planetě. Přestože pokrývají méně než 0,2 % oceánského dna, jsou domovem pro celou třetinu všech pojmenovaných mořských mnohobuněčných druhů. Tyto fascinující podmořské struktury poskytují širokou škálu ekosystémových služeb, od zajištění obživy a potravin pro miliony lidí po celém světě až po přirozenou ochranu pobřeží. Kromě toho slouží jako neocenitelný zdroj bioaktivních látek využitelných v medicíně. Od padesátých let minulého století však došlo v důsledku klimatických změn, nových onemocnění a dalších lidských vlivů k poklesu živé korálové pokrývky o více než 50 %. Vzhledem k prognózám dalšího úbytku útesů je naléhavě nutné pochopit, co všechno je v sázce, pokud budeme v této ztrátě biodiverzity pokračovat.

Role mikrobiomu v životě korálů Biodiverzita, produktivita a strukturální složitost útesových systémů jsou zásadně propojeny s ekologickými funkcemi, které zajišťují koráli tvořící vápenaté schránky, jako jsou větevníci nebo dírkovníci. Podobně jako jiné organismy, i tito přisedlí bezobratlí závisí na rozmanitém společenství mikroorganismů, kterému říkáme mikrobiom. Mikrobiom poskytuje svému hostiteli životně důležité živiny, jako je uhlík, dusík a fosfor, a také nezbytné vitamíny a aminokyseliny. Dále pomáhá korálům vyrovnat se s měnícími se podmínkami prostředí a může je chránit před infekčními chorobami. Předpokládá se, že mikrobi spojení s korály produkují bioaktivní látky, kterými odrážejí patogeny, predátory a konkurenty. Ačkoliv u jiných útesových bezobratlých, jako jsou mořské houby, již byly objeveny látky s protizánětlivými, antimikrobiálními či protinádorovými účinky, o bioaktivním potenciálu mikrobiomu samotných korálů se toho dosud vědělo jen velmi málo.

Nové cesty k objevování léčiv Historicky objevování bioaktivních látek spoléhalo na testování chemických extraktů buď přímo z hostitelského bezobratlého, což vyžadovalo neudržitelné množství živočišné biomasy, nebo z mikrobiálních producentů izolovaných z hostitelů. Druhý jmenovaný přístup je však omezen naší schopností kultivovat většinu mikroorganismů v laboratorních podmínkách. Obě metody navíc často narážejí na opakované objevování již známých látek. Modernější strategií je vyhledávání metabolických drah spojených s biosyntetickými genovými klastry (BGC), které kódují syntézu bioaktivních sloučenin, přímo v rekonstruovaných sekvencích genomů. Tyto genomy mohou pocházet z mikrobiálních sbírek, ale i z nekultivovaných buněk nebo celých mikrobiálních komunit, takzvaných metagenomů, z jakéhokoli prostředí. Pro mikrobiom korálů však byly tyto genomické informace dosud velmi vzácné.

Průlomový výzkum expedice Tara Pacific Vědecký tým se proto zaměřil na systematický průzkum rozmanitosti a biosyntetického potenciálu mikrobiomů korálů. V rámci expedice Tara Pacific a analýzy veřejně dostupných dat vědci zrekonstruovali více než 13 000 genomů z metagenomů pocházejících ze vzorků korálů. Celkem bylo identifikováno 4 224 mikrobiálních druhů, přičemž pro téměř 90 % z nich nebyly dříve dostupné žádné genomové informace. U vzorků přímo z expedice Tara Pacific šlo dokonce o více než 99 % nově popsaných genomů. Výzkum ukázal, že mikrobiomy korálů a mořských hub jsou vysoce specifické pro své hostitele. Biosyntetický potenciál mikrobiomu korálů, zejména u dírkovníků, se ukázal být stejně bohatý, nebo dokonce bohatší než u mořských hub či okolní vody.

Budoucnost biotechnologií v ohrožení Díky detekci nových, na biosyntézu bohatých bakteriálních linií a charakterizaci neobvyklých enzymů a bioaktivních sloučenin, například u bakterií ze skupiny Acidobacteriota, tato práce jasně zdůrazňuje obrovskou hodnotu korálových útesů z biotechnologického hlediska. Objev neznámé genomické a biosyntetické rozmanitosti ukazuje, že koráli nejsou jen krásným přírodním úkazem, ale i potenciální pokladnicí pro budoucí medicínu. Zároveň však výsledky studie varují před důsledky jejich potenciální ztráty. Každý zaniklý útes může znamenat ztrátu unikátních mikroorganismů a látek, které by mohly lidstvu pomoci v boji s těžkými chorobami.