الجينوميات البيئية

الجينومات البيئية تمكن من دراسة التجمعات الدقيقة مثل تلك الموجودة في هذا التيار الذي يستقبل التصريف الحمضي من منجم الفحم السطحي.

الجينومات البيئية environmental genomics، هي دراسة المادة الوراثية المستردة مباشرة من العينات الطبيعية. قد يشار إلى هذا المجال الواسع بالميتاجينومات Metagenomics. بينما يعتمد فهم الأحياء الدقيقة وتسلسل الجينوم الدقيق وفهم الجينوم على المزارع المستعمرية المستغرسة، فإن التسلسل الوراثي البيئي المبكر يتم على جينات محددة في مستعمرة ما (عادة 16S rRNA gene) لإنتاج نظرة مختصرة عن التنوع في عينة طبيعية ما. كشف هذا العمل عن الغالبية العظمى من التنوع البيئي في الأحياء الدقيقة الذي لم تكشفه الطرق المعتمدة على الزراعة. تستخدم الدراسات الحديثة كلاً من "shotgun" أوتسلسل الموجه بتفاعل الپوليميراز المتسلسل لجمع عينات التجمعات. نظراً لقدرتها على إظهار تنوع حياة الأحياء الدقيقة الذي لم يكن جلياً من قبل، توفر الجينومات البيئية نظرة أعمق على عالم الا؛ياء الدقيقة الذي من شأنه حتى يحدث ثورة في فهم العالم الحي بأسره. مع استمرار تدني قيمة تسلسل الدنا، تتيح الجينومات البيئية الآن لفهم بيئة الأحياء الدقيقة التحقق على نطاق أكثر اتساعاً وتفصيلاً عن ذي قبل.

التسمية

التاريخ

مخطط تدفق مشروع ميتاجينوم تقليدي.

التسلسل

منطق رئيسي: تسلسل الدنا

Environmental Shotgun Sequencing (ESS). (A) Sampling from habitat; (B) filtering particles, typically by size; (C) Lysis and DNA extraction; (D) cloning and library construction; (E) sequencing the clones; (F) sequence assembly into contigs and scaffolds.

المعلوماتية الحيوية

تسلسل ما قبل الفلترة

الجمع

منطق رئيسي: جمع التسلسل

تنبؤ وراثي

منطق رئيسي: تنبؤ وراثي

تنوع الأنواع

تمثيل 2016 لشجرة الحياة

منطق رئيسي: تنوع الأنواع

Gene annotations provide the "what", while measurements of species diversity provide the "who". In order to connect community composition and function in metagenomes, sequences must be binned. Binning is the process of associating a particular sequence with an organism. In similarity-based binning, methods such as BLAST are used to rapidly search for phylogenetic markers or otherwise similar sequences in existing public databases. This approach is implemented in MEGAN. Another tool, PhymmBL, uses interpolated Markov models to assign reads.MetaPhlAn and AMPHORA are methods based on unique clade-specific markers for estimating organismal relative abundances with improved computational performances. Recent methods, such as SLIMM, use read coverage landscape of individual reference genomes to minimize false-positive hits and get reliable relative abundances. In composition based binning, methods use intrinsic features of the sequence, such as oligonucleotide frequencies or codon usage bias. Once sequences are binned, it is possible to carry out comparative analysis of diversity and richness.

تكامل البيانات

الجينومات البيئية المقارنة

تحليل البيانات

أيض التجمعات

الميتاترانسكريپتومات

الڤيروسات

منطق رئيسي: الجينومات البيئية الڤيروسية

التطبيقات

قد تؤدي الجينومات البيئية إلى تقدم معهدي في مجموعة واسعة من المجالات. قد يمكن تطبيقها لحل التحديات العملية في الطب، الهندسة، الزراعة، الاستدامة، وفهم البيئية.

تشخيص الأمراض المعدية

توصيف الميكروبات المعوية

الوقود الحيوي

منطق رئيسي: وقود حيوي

Bioreactors allow the observation of microbial communities as they convert biomass into cellulosic ethanol.

المعالجة البيئية

منطق رئيسي: معالجة حيوية

التكنولوجيا الحيوية

الزراعة

فهم البيئة

انظر أيضاً

Binning
Epidemiology and sewage
Metaproteomics
Microbial ecology
Pathogenomics

المصادر

^ Hugenholz, P; Goebel BM; Pace NR (1 September 1998). "Impact of Culture-Independent Studies on the Emerging Phylogenetic View of Bacterial Diversity". J. Bacteriol. 180 (18): 4765–74. PMC 107498. PMID 9733676.
^ Eisen, JA (2007). "Environmental Shotgun Sequencing: Its Potential and Challenges for Studying the Hidden World of Microbes". PLoS Biology. 5 (3): e82. doi:10.1371/journal.pbio.0050082. PMC 1821061. PMID 17355177.
^ Marco, D, ed. (2011). Metagenomics: Current Innovations and Future Trends. Caister Academic Press. ISBN .
^ Thomas, T.; Gilbert, J.; Meyer, F. (2012). "Metagenomics - a guide from sampling to data analysis". Microbial Informatics and Experimentation. 2 (1): 3. doi:10.1186/2042-5783-2-3. PMC 3351745. PMID 22587947.
^ Hug, Laura A.; Baker, Brett J.; Anantharaman, Karthik; Brown, Christopher T.; Probst, Alexander J.; Castelle, Cindy J.; Butterfield, Cristina N.; Hernsdorf, Alex W.; Amano, Yuki; Ise, Kotaro; Suzuki, Yohey; Dudek, Natasha; Relman, David A.; Finstad, Kari M.; Amundson, Ronald; Thomas, Brian C.; Banfield, Jillian F. (11 April 2016). "A new view of the tree of life". Nature Microbiology. 1: 16048. doi:10.1038/nmicrobiol.2016.48. PMID 27572647.
^ Konopka, A. (2009). "What is microbial community ecology?". The ISME Journal. 3 (11): 1223–1230. doi:10.1038/ismej.2009.88. PMID 19657372.
^ Kunin, V.; Copeland, A.; Lapidus, A.; Mavromatis, K.; Hugenholtz, P. (2008). "A Bioinformatician's Guide to Metagenomics". Microbiology and Molecular Biology Reviews. 72 (4): 557–578, Table 578 Contents. doi:10.1128/MMBR.00009-08. PMC 2593568. PMID 19052320.
^ Huson, Daniel H; A. Auch; Ji Qi; Stephan C Schuster (January 2007). "MEGAN Analysis of Metagenomic Data". Genome Research. 17 (3): 377–386. doi:10.1101/gr.5969107. PMC 1800929. PMID 17255551.
^ Wooley, J. C.; Godzik, A.; Friedberg, I. (2010). Bourne, Philip E. (ed.). "A Primer on Metagenomics". PLoS Computational Biology. 6 (2): e1000667. doi:10.1371/journal.pcbi.1000667. PMC 2829047. PMID 20195499.
^ Nicola, Segata; Levi Waldron; Annalisa Ballarini; Vagheesh Narasimhan; Olivier Jousson; Curtis Huttenhower (2012). "Metagenomic microbial community profiling using unique clade-specific marker genes". Nature Methods. 9 (8): 811–814. doi:10.1038/nmeth.2066. PMC 3443552. PMID 22688413.
^ Dadi, Temesgen Hailemariam; Renard, Bernhard Y.; Wieler, Lothar H.; Semmler, Torsten; Reinert, Knut (2017). "SLIMM: species level identification of microorganisms from metagenomes". PeerJ. 5: e3138. doi:10.7717/peerj.3138. ISSN 2167-8359.
^ Committee on Metagenomics: Challenges and Functional Applications, National Research Council (2007). . Washington, D.C.: The National Academies Press. ISBN .

خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Handelsman1998" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Chen2005" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Lane1985" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Pace1985" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Maillet2013" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Fimereli2013" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Pace1991" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Healy1995" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Stein1996" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Beja2000" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Tyson2004" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Breitbart2002" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Hugenholz2002" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Poinar2005" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Edwards2006" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "rodrigue2010" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "schuster2008" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "nmeth2009" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Burton2014" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "hess2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "qin2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "MEGAN2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "benson2013" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "bazinet2012" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "ounit2015" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "pagani2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Meyer2008" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "markowitz2012" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "mitra2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "kurokawa2007" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "simon2009a" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "simon2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "werner2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "mcinerney2009" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "kiltgord2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "leininger2006" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Kristensen" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Venter2004" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "yooseph2010" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "zimmer2010" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "NelsonWhite" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "li2009" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "jaenicke2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "suen2010" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "george2010" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "booklet2007" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "wong2010" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "schloss2003" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Zhu2010" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "kakirde2010" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "parachin2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "paulson2013" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "segata2013" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "jansson2011" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "vogel2009" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "terra" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.

خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "charles2010" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.

وصلات خارجية

Focus on Metagenomics at Nature Reviews Microbiology journal website
The “Critical Assessment of Metagenome Interpretation” (CAMI) initiative to evaluate methods in metagenomics
Metagenomics Sequencing for microscopic life Research