Earth Microbiome Project
பூமி நுண்ணுயிரித் திட்டம் (ஈ. எம். பி) என்பது 2010 ஆம் ஆண்டில் ஜேனட் ஜான்சன், ஜாக் கில்பர்ட் மற்றும் ராப் நைட் ஆகியோரால் இயற்கையான மாதிரிகளைச் சேகரிப்பதற்கும் உலகெங்கிலும் உள்ள நுண்ணுயிர் சமூகத்தை பகுப்பாய்வு செய்வதற்கும் நிறுவப்பட்ட ஒரு முயற்சியாகும். நுண்ணுயிரிகள் மிகவும் ஏராளமாக உள்ளன, பன்முகத்தன்மை கொண்டவை மற்றும் சூழலியலில் முக்கியமானவை. ஆயினும்கூட, மொத்த உலகளாவிய சுற்றுச்சூழல் டிஎன்ஏ வரிசைமுறை முயற்சி ஒரு லிட்டர் கடல் நீர் அல்லது ஒரு கிராம் மண்ணில் காணப்படும் மொத்த டிஎன்ஏவில் 1 சதவீதத்திற்கும் குறைவாகவே உற்பத்தி செய்ததாக மதிப்பிடப்பட்டது, மேலும் நுண்ணுயிரிகளுக்கு இடையிலான குறிப்பிட்ட தொடர்புகள் பெரும்பாலும் அறியப்படவில்லை. நுண்ணுயிர் கலவை மற்றும் தொடர்பு மூலம் சூழல்கள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளை வகைப்படுத்த பூமியில் உள்ள நுண்ணுயிரிகளின் முழுமையான தரவுத்தளத்தை உருவாக்கி, வெவ்வேறு பயோம்களில் 200,000 மாதிரிகளை செயலாக்குவதை ஈ. எம். பி நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. இந்தத் தரவுகளைப் பயன்படுத்தி புதிய சுற்றுச்சூழல் மற்றும் பரிணாமக் கோட்பாடுகளை முன்மொழிந்து சோதிக்கலாம். நடிகர்கள் அரசு சாரா சர்வதேச திட்டம் 2010 இல் தொடங்கப்பட்டது. ஜனவரி 2018 நிலவரப்படி, இது 161 நிறுவனங்களை பட்டியலிட்டுள்ளது, அவை அனைத்தும் பல்கலைக்கழகங்கள் மற்றும் பல்கலைக்கழகத்துடன் இணைந்த நிறுவனங்கள், ஐபிஎம் ஆராய்ச்சி மற்றும் அட்லாண்டா மிருகக்காட்சிசாலையைத் தவிர. ஜான் டெம்பிள்டன் அறக்கட்டளை, டபிள்யூ. எம். கெக் அறக்கட்டளை, அமெரிக்கத் துறையின் அர்கோன் தேசிய ஆய்வகம் ஆகியவற்றிலிருந்து கிரவுட்ஸோர்சிங் வந்துள்ளது. எரிசக்தி, ஆஸ்திரேலிய ஆராய்ச்சி கவுன்சில், துலா அறக்கட்டளை மற்றும் சாமுவேல் லாரன்ஸ் அறக்கட்டளை. எம்ஓ பயோ ஆய்வகங்கள், லூகா டெக்னாலஜிஸ், எப்பென்டோர்ஃப், போரியல் ஜெனோமிக்ஸ், இல்லுமினா, ரோச் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த டிஎன்ஏ டெக்னாலஜிஸ் உள்ளிட்ட நிறுவனங்கள் ஆதரவை வழங்கியுள்ளன. இலக்குகள் பூமி நுண்ணுயிரித் திட்டத்தின் (ஈ. எம். பி) முதன்மை குறிக்கோள், ஒரு நிலையான நெறிமுறைகளைப் பயன்படுத்தி, கிரகம் முழுவதும் பல சூழல்களில், நேரம் மற்றும் விண்வெளி முழுவதும் நுண்ணுயிர் கலவையை ஆய்வு செய்வதாகும். தரப்படுத்தப்பட்ட நெறிமுறைகளின் வளர்ச்சி மாதிரி பிரித்தெடுத்தல், பெருக்கம், வரிசைமுறை மற்றும் பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றில் உள்ள மாறுபாடுகளைக் குறைக்கிறது, இது நுண்ணுயிர் சமூக கட்டமைப்பின் ஒப்பீடுகளை செல்லாததாக்கும் சார்புகளை அறிமுகப்படுத்துகிறது. மற்றொரு முக்கியமான குறிக்கோள், நுண்ணுயிர் சமூகங்களின் புனரமைப்பு பகுப்பாய்வு சார்புகளால் எவ்வாறு பாதிக்கப்படுகிறது என்பதை தீர்மானிப்பதாகும். தொழில்நுட்ப முன்னேற்றத்தின் விகிதம் விரைவானது, மேலும் புதுப்பிக்கப்பட்ட நெறிமுறைகளைப் பயன்படுத்தும் தரவு முந்தைய நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி சேகரிக்கப்பட்ட தரவுகளுடன் எவ்வாறு ஒப்பிடப்படும் என்பதைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். இந்த திட்டத்தின் தகவல்கள் பகுப்பாய்வை எளிதாக்க ஒரு தரவுத்தளத்தில் காப்பகப்படுத்தப்படும். பிற வெளியீடுகளில் புரத செயல்பாட்டின் உலகளாவிய அட்லஸ் மற்றும் அவற்றின் வகைபிரித்தல் விநியோகங்களால் வகைப்படுத்தப்பட்ட மறுசீரமைக்கப்பட்ட மரபணுக்களின் பட்டியல் ஆகியவை அடங்கும். முறைகள் மாதிரி, டிஎன்ஏ பிரித்தெடுத்தல், 16எஸ் ஆர்ஆர்என்ஏ பெருக்கம், 18எஸ் ஆர்ஆர்என்ஏ பெருக்கம் மற்றும் "ஷாட்கன்" மெட்டஜெனோமிக்ஸ் ஆகியவற்றுக்கான நிலையான நெறிமுறைகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன அல்லது வளர்ச்சியில் உள்ளன. ஆழ்கடல், நன்னீர் ஏரிகள், பாலைவன மணல் மற்றும் மண் உள்ளிட்ட பல்வேறு சூழல்களிலிருந்து பொருத்தமான முறைகளைப் பயன்படுத்தி மாதிரி சேகரிப்பு மாதிரிகள் சேகரிக்கப்படும். தரப்படுத்தப்பட்ட சேகரிப்பு நெறிமுறைகள் முடிந்தவரை பயன்படுத்தப்படும், இதனால் முடிவுகள் ஒப்பிடத்தக்கவை. இயற்கையான மாதிரிகளிலிருந்து வரும் நுண்ணுயிரிகளை எப்போதும் வளர்க்க முடியாது. இதன் காரணமாக, அனைத்து டிஎன்ஏ அல்லது ஆர்என்ஏவையும் ஒரு மாதிரியில் கலாச்சார-சுயாதீனமான பாணியில் வரிசைப்படுத்த மெட்டஜெனோமிக் முறைகள் பயன்படுத்தப்படும். ஈரமான ஆய்வகம் ஈரமான ஆய்வகம் பொதுவாக மாதிரிகளின் நுண்ணுயிர் பகுதியை தேர்ந்தெடுத்து சுத்திகரிக்க தொடர்ச்சியான நடைமுறைகளைச் செய்ய வேண்டும். மாதிரியின் வகையைப் பொறுத்து சுத்திகரிப்பு செயல்முறை மிகவும் வித்தியாசமாக இருக்கலாம். டிஎன்ஏ மண் துகள்களிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்படும், அல்லது நுண்ணுயிரிகள் வடிகட்டுதல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி செறிவூட்டப்படும். கூடுதலாக, டிஎன்ஏ விளைச்சலை அதிகரிக்க பல்வேறு பெருக்க நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படலாம். எடுத்துக்காட்டாக, பி. சி. ஆர் அல்லாத அடிப்படையிலான பல இடப்பெயர்ச்சி பெருக்கம் சில ஆராய்ச்சியாளர்களால் விரும்பப்படுகிறது. டிஎன்ஏ பிரித்தெடுத்தல், ப்ரைமர்களின் பயன்பாடு மற்றும் பி. சி. ஆர் நெறிமுறைகள் அனைத்தும், சார்புகளைத் தவிர்க்க, கவனமாக தரப்படுத்தப்பட்ட நெறிமுறைகளைப் பின்பற்றி செய்யப்பட வேண்டும். உயிரியல் கேள்வியைப் பொறுத்து இரண்டு முக்கிய அணுகுமுறைகளைப் பயன்படுத்தி ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு மெட்டஜெனோமிக் மாதிரியை வரிசைப்படுத்தலாம். தற்போதுள்ள உயிரினங்களின் வகைகள் மற்றும் மிகுதிகளை அடையாளம் காண, விருப்பமான அணுகுமுறை ஒரு குறிப்பிட்ட மரபணுவை இலக்காகக் கொண்டு பெருக்குவதாகும், இது பெரும்பாலும் ஆர்வமுள்ள இனங்களில் மிகவும் பாதுகாக்கப்படுகிறது, பெரும்பாலும் பாக்டீரியாவுக்கான 16S ரைபோசோமல் ஆர்என்ஏ மரபணு மற்றும் புரோட்டிஸ்டுகளுக்கான 18S ரைபோசோமல் ஆர்என்ஏ மரபணு. இந்த அணுகுமுறை "ஆழமான வரிசைமுறை" என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது ஒரு மாதிரியில் அரிய இனங்களை அடையாளம் காண அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், இந்த அணுகுமுறை எந்தவொரு முழு மரபணுக்களையும் ஒருங்கிணைக்க உதவாது, அல்லது உயிரினங்கள் ஒருவருக்கொருவர் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்ளலாம் என்பதற்கான தகவல்களையும் இது வழங்காது. இரண்டாவது அணுகுமுறை ஷாட்கன் மெட்டஜெனோமிக்ஸ் ஆகும், இதில் மாதிரியில் உள்ள அனைத்து டிஎன்ஏவும் வெட்டப்பட்டு துண்டுகள் வரிசைப்படுத்தப்படுகின்றன. கொள்கையளவில், இந்த அணுகுமுறை முழு நுண்ணுயிர் மரபணுக்களின் கூட்டத்திற்கும் வளர்சிதை மாற்ற உறவுகளின் அனுமானத்திற்கும் அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், பெரும்பாலான நுண்ணுயிரிகள் ஒரு குறிப்பிட்ட சூழலில் பண்புக்கூறற்றதாக இருந்தால், டி நோவோ அசெம்பிளி கணக்கீட்டு ரீதியாக விலை உயர்ந்ததாக இருக்கும். தரவு பகுப்பாய்வு மாதிரி செயலாக்கத்தின் உயிர் தகவலியல் அம்சங்களை தரப்படுத்த முன்மொழிகிறது. தரவு பகுப்பாய்வு பொதுவாக பின்வரும் படிகளை உள்ளடக்கியதுஃ 1) தரவைச் சுத்தம் செய்தல். "N" அல்லது தெளிவற்ற நியூக்ளியோடைடுகளைக் கொண்ட எந்தவொரு வரிசையையும் அகற்றி குறைந்த தரமான மதிப்பெண்களுடன் எந்த ரீட்களையும் சுத்தம் செய்வதற்கான முன் செயல்முறை மற்றும் 2) வழக்கமாக BLAST அல்லது RDP போன்ற கருவிகளைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படும் வரிசைமுறைகளுக்கு வகைபிரித்தல். பெரும்பாலும், தற்போதுள்ள வகைபிரிப்புடன் வரைபடமாக்க முடியாத புதுமையான வரிசைகள் கண்டுபிடிக்கப்படுகின்றன. இந்த விஷயத்தில், வகைபிரித்தல் ஒரு பைலோஜெனெடிக் மரத்திலிருந்து பெறப்படுகிறது, இது புதிய வரிசைகள் மற்றும் நெருக்கமாக தொடர்புடைய அறியப்பட்ட வரிசைகளின் தொகுப்புடன் உருவாக்கப்படுகிறது. வரிசைமுறை தொழில்நுட்பம் மற்றும் அடிப்படை உயிரியல் கேள்வியைப் பொறுத்து கூடுதல் முறைகள் பயன்படுத்தப்படலாம். எடுத்துக்காட்டாக, எந்தவொரு பயனுள்ள தகவலையும் ஊகிக்க வரிசைப்படுத்தப்பட்ட ரீட்கள் மிகக் குறுகியதாக இருந்தால் ஒரு அசெம்பிளி தேவைப்படும். இனங்கள் பற்றிய பயனுள்ள தகவல்களை வழங்குவதன் மூலம் முழு மரபணுக்களையும் உருவாக்க ஒரு அசெம்பிளி பயன்படுத்தப்படலாம். மேலும், ஒரு நுண்ணுயிர் மெட்டாஜெனோமில் உள்ள வளர்சிதை மாற்ற உறவுகள் புரிந்து கொள்ளப்பட வேண்டும் என்று வைத்துக்கொள்வோம். அவ்வாறான நிலையில், டிஎன்ஏ வரிசைகளை அமினோ அமில வரிசைகளாக மொழிபெயர்க்க வேண்டும், எடுத்துக்காட்டாக ஜீன்மார்க் அல்லது ஃப்ராக்ஜீன்ஸ்கேன் போன்ற மரபணு முன்கணிப்பு கருவிகளைப் பயன்படுத்துவது. திட்ட வெளியீடு ஈ. எம். பி. யின் நான்கு முக்கிய வெளியீடுகள் பின்வருமாறுஃ அவற்றின் உறுதியான அளவைப் பொருட்படுத்தாமல், எர்த் மைக்ரோபயோம் திட்டத்திலிருந்து உருவாக்கப்படும் அனைத்து முதன்மை தரவுகளும் "ஜீன் அட்லஸ்" (GA) எனப்படும் மையப்படுத்தப்பட்ட தரவுத்தளத்தில் சேமிக்கப்படும். GA இல் வரிசை தரவு, சிறுகுறிப்புகள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் மெட்டாடேட்டா இருக்கும். அறியப்பட்ட மற்றும் அறியப்படாத வரிசைகள், அதாவது. "டார்க் மேட்டர்", காலப்போக்கில் அறியப்படாத காட்சிகள் இறுதியில் வகைப்படுத்தப்படலாம் என்ற நம்பிக்கையில் சேர்க்கப்படும். தானியங்கி குழாய்த்திட்டத்தைப் பயன்படுத்தி சிறுகுறிப்பு செய்யப்பட்ட கூடிய மரபணுக்கள், பொது களஞ்சியங்களில் "எர்த் மைக்ரோபயோம் அசெம்பிள்டு மரபணுக்களில்" (ஈ. எம்-ஏ. ஜி) சேமிக்கப்படும். இவை ஒப்பீட்டு மரபணு பகுப்பாய்வு செய்ய உதவும். தரவுகளின் ஊடாடும் காட்சிப்படுத்தல்கள் "எர்த் மைக்ரோபயோம் விஷுவலைசேஷன் போர்டல்" (ஈஎம்-விஐபி) மூலம் வழங்கப்படும், இது நுண்ணுயிர் ஒப்பனை, சுற்றுச்சூழல் அளவுருக்கள் மற்றும் மரபணு செயல்பாடு ஆகியவற்றுக்கு இடையிலான உறவைப் பார்க்க அனுமதிக்கும். "எர்த் மைக்ரோபயோம் மெட்டபாலிக் ரீகன்ஸ்ட்ரக்ஷன்" (ஈ. எம். எம். ஆர்) மூலம் மறுசீரமைக்கப்பட்ட வளர்சிதை மாற்ற சுயவிவரங்கள் வழங்கப்படும். சவால்கள் பல்வேறு நுண்ணுயிர் சமூகங்களை பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம் உருவாக்கப்படும் பெரிய அளவிலான வரிசை தரவு சேமிப்பது, ஒழுங்கமைப்பது மற்றும் பகுப்பாய்வு செய்வது ஒரு சவாலாகும். ஈ. எம். பி திட்டத்தில் பயன்படுத்தப்படும் நிலையான கருவியாக இருக்கும் உயர்-செயல்திறன் வரிசைமுறை தளத்தால் வழங்கப்படும் குறுகிய வாசிப்புகளால் சிக்கல் அதிகரிக்கிறது. மேம்பட்ட வழிமுறைகள், பகுப்பாய்வு கருவிகள், பெரிய அளவிலான கணினி சேமிப்பு மற்றும் ஆயிரக்கணக்கான மணிநேர சூப்பர் கம்ப்யூட்டர் நேரத்திற்கான அணுகல் ஆகியவை தேவைப்படும். மற்றொரு சவால் என்னவென்றால், அதிக எண்ணிக்கையிலான வரிசைமுறை பிழைகள் எதிர்பார்க்கப்படுகின்றன, மேலும் சேகரிக்கப்பட்ட நுண்ணுயிர் மாதிரிகளில் உள்ள உண்மையான பன்முகத்தன்மையிலிருந்து அவற்றை வேறுபடுத்துகிறது. அடுத்த தலைமுறை வரிசைமுறை தொழில்நுட்பங்கள் பழைய வரிசைமுறை முறைகளை விட மகத்தான செயல்திறனை ஆனால் குறைந்த துல்லியத்தை வழங்குகின்றன. ஒரு ஒற்றை மரபணுவை வரிசைப்படுத்தும் போது, இந்த முறைகளின் உள்ளார்ந்த குறைந்த துல்லியம் முழு மரபணுவையும் பல தொடக்க புள்ளிகளிலிருந்து எதிர் திசைகளில் பல முறை மறைக்கும் திறனால் ஈடுசெய்யப்படுகிறது, ஆனால் இந்த திறன் மரபணுக்களின் மாறுபட்ட கலவையை வரிசைப்படுத்தும் போது துல்லியத்தில் எந்த முன்னேற்றத்தையும் வழங்காது. நிலையான நெறிமுறைகள் வழங்கப்பட்ட போதிலும், ஆய்வகத்திலிருந்து ஆய்வகத்திற்கு முறையான சார்புகள் எதிர்பார்க்கப்படுகின்றன. குறைந்த பயோமாஸ் கொண்ட மாதிரிகளிலிருந்து டிஎன்ஏவை பெருக்க வேண்டிய அவசியம் தரவுகளின் கூடுதல் சிதைவுகளை அறிமுகப்படுத்தும். பல்வேறு வகையான உயிரினங்களின் மாதிரிகளில் ஆதிக்கம் செலுத்தும் உயிரினங்களின் கூட மரபணுக்களின் கூட்டத்திற்கு ஜிகாபைட் வரிசை தரவு தேவைப்படுகிறது. உயர்-செயல்திறன் வரிசைமுறை தொழில்நுட்பங்களின் முன்னேற்றத்துடன், பல வரிசைகள் பொது தரவுத்தளங்களில் சோதனை ரீதியாக தீர்மானிக்கப்பட்ட செயல்பாடு இல்லாமல் நுழைகின்றன, ஆனால் அவை அறியப்பட்ட வரிசையுடன் கவனிக்கப்பட்ட ஒத்த தன்மைகளின் அடிப்படையில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன. முதல் அறியப்படாத வரிசை முதல் அறியப்படாத வரிசையை குறிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் பொது வரிசை தரவுத்தளங்களில் பரவலாகிவிட்ட ஒரு சிக்கல், இதை ஈ. எம். பி தவிர்க்க வேண்டும், முதல் அறியப்படாத வரிசை இரண்டாவது அறியப்படாத வரிசையை குறிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் பல. வரிசை ஒத்திசைவு என்பது செயல்பாட்டின் மிதமான நம்பகமான முன்கணிப்பு மட்டுமே. எர்த் பயோஜெனோம் ப்ராஜெக்ட் ஹ்யூமன் மைக்ரோபயோம் ப்ராஜெக்ட் மைக்ரோபயோம் மெட்டஜெனோமிக்ஸ் ஸ்கின் ஃப்ளோரா நோட்ஸ் எக்ஸ்டெர்னல் லிங்க்ஸ் தி எர்த் மைக்ரோபயோம் ப்ராஜெக்ட் சிஸ்டம்ஸ் பயாலஜி அண்ட் தி மைக்ரோபயோம் யு. எஸ். என். ஐ. எச் ஹ்யூமன் மைக்ரோபயோம் ப்ராஜெக்ட் பக்கம் தி இன்டர்நேஷனல் ஹ்யூமன் மைக்ரோபயோம் கன்சோர்ட்டியம் தி சிஐஎச்ஆர் கனடியன் மைக்ரோபயோம் முன்முயற்சி Microbiome.org: ஒரு மைக்ரோபயோம் விக்கி போர்ட்டல் தளம். நுண்ணுயிரியல் நுண்ணுயிரிகள்