Metagenomisk

Metagenomik är studiet av genetiskt material som hämtats direkt från miljöprov utan att organismer måste odlas i laboratorium. Denna ansats gör det möjligt att undersöka hela mikrobiella samhällen i deras naturliga sammanhang och inkluderar ofta både bakterier, archaea och virus som inte är kända eller lättodlade.

Metagenomisk forskning innefattar flera metoder. Shotgun-metagenomik sekvenserar all DNA i ett prov, medan 16S rRNA-gen-sekvensering används för bred taxonomisk profilering. Dataanalysen innefattar kvalitetskontroll, sammängning (assembly), detektion av gener och funktionell annotering, samt uppdelning i metagenom-assemblerade genomsamfund (MAGs). Vanliga plattformar är kortläsande Illumina och långläsande teknologier som PacBio eller Oxford Nanopore.

Användningsområdena är breda: studier av ekologi och ekosystemtjänster, undersökningar av människans mikrobiom, jord- och havsmiljöer, och upptäckt av nya enzymer och biosyntetiska vägar. Metagenomik bidrar även till kartläggning av antibiotikaresistensgener och metabola potentialer i samhällen, samt till biotekniska tillämpningar inom bioremediering och industriell produktion.

Utmaningar inkluderar komplexiteten i data, behovet av stora beräkningsresurser och sofistikerad analys, risk för kontaminering och tekniska bias, samt osäkerhet i att koppla funktionella egenskaper till specifika organismer. Standardisering och rättssäker tolkning är viktiga utvecklingsområden.

Fältet uppstod i slutet av 1990-talet när termen metagenomik myntades av Jo Handelsman och kollegor, och har sedan dess vuxit till ett centralt verktyg inom mikrobiologi och miljövetenskap.