„Mikrobielle dunkle Materie“ – Versionsunterschied

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'''Mikrobielle Dunkle Materie''' ({{enS|'''microbial dark matter'''}})<ref name="EA-20180925"/><ref name="FileeTetart2005"/> umfasst die überwiegende Mehrheit der [[Mikroben|mikrobiellen Organismen]] (in der Regel [[Bakterien]] und [[Archaeen]]), die (bisher) von der [[Mikrobiologie]] im Labor nicht [[Kultivierung|kultiviert]] werden kann, weil beispielsweise aufgrund mangelnder Kenntnis oder extremer [[Habitat|Lebensbedingungen]] die erforderlichen Wachstumsbedingungen (noch) nicht geschaffen werden können.
{{short description|Microbiological non-culture dependent methods}}
Die Mikrobielle Dunkle Materie hat nichts mit der [[Dunkle Materie|Dunklen Materie]] der [[Physik]] und [[Kosmologie]] zu tun.
'''Microbial dark matter'''<ref name="FileeTetart2005">{{cite journal|last1=Filee|first1=J.|last2=Tetart|first2=F.|last3=Suttle|first3=C. A.|last4=Krisch|first4=H. M.|title=Marine T4-type bacteriophages, a ubiquitous component of the dark matter of the biosphere|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=102|issue=35|year=2005|pages=12471–12476|issn=0027-8424|doi=10.1073/pnas.0503404102|pmid=16116082|pmc=1194919|bibcode=2005PNAS..10212471F|doi-access=free}}</ref><ref name="EA-20180925">{{cite press release |author=University of Tennessee at Knoxville |title=Study: Microbial dark matter dominates Earth's environments |url=https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-09/uota-smd092518.php |date=25 September 2018 |website=[[Eurekalert!]] |access-date=26 September 2018 |author-link=University of Tennessee at Knoxville }}</ref> comprises the vast majority of [[microbial organism]]s (usually [[bacteria]] and [[archaea]]) that [[microbiologists]] are unable to [[microbiological culture|culture]] in the laboratory, due to lack of knowledge or ability to supply the required growth conditions. Microbial dark matter is unrelated to the [[dark matter]] of physics and cosmology, but is so-called for the difficulty in effectively studying it as a result of its inability to be cultured by current methods. It is difficult to estimate its relative magnitude, but the accepted gross estimate is that as little as one percent of microbial species in a given [[ecological]] niche are culturable. In recent years, more effort has been directed towards deciphering microbial dark matter by means of recovering [[genome]] [[DNA]] sequences from environmental samples via culture independent methods such as [[single cell genomics]]<ref>{{Cite book| publisher = Springer New York| isbn = 978-1-4939-8728-3| pages = 99–111 |editor=Robert G. Beiko |editor2=Will Hsiao |editor3=John Parkinson | last = Rinke| first = Christian| title = Microbiome Analysis: Methods and Protocols| chapter = Single-Cell Genomics of Microbial Dark Matter| location = New York | series = Methods in Molecular Biology | date = 2018| volume = 1849| doi = 10.1007/978-1-4939-8728-3_7| pmid = 30298250}}</ref> and [[metagenomics]].<ref>{{Cite journal| doi = 10.1093/nsr/nwaa280| issn = 2095-5138| volume = 8| issue = 3| pages = –280| last1 = Jiao| first1 = Jian-Yu| last2 = Liu| first2 = Lan| last3 = Hua| first3 = Zheng-Shuang| last4 = Fang| first4 = Bao-Zhu| last5 = Zhou| first5 = En-Min| last6 = Salam| first6 = Nimaichand| last7 = Hedlund| first7 = Brian P| last8 = Li| first8 = Wen-Jun| title = Microbial dark matter coming to light: challenges and opportunities| journal = National Science Review| date = 2021-03-01| pmid = 34691599| pmc = 8288357}}</ref> These studies have enabled insights into the evolutionary history and the metabolism of the sequenced genomes,<ref name="HedlundDodsworth2014">{{cite journal|last1=Hedlund|first1=Brian P.|last2=Dodsworth|first2=Jeremy A.|last3=Murugapiran|first3=Senthil K.|last4=Rinke|first4=Christian|last5=Woyke|first5=Tanja|title=Impact of single-cell genomics and metagenomics on the emerging view of extremophile "microbial dark matter"|journal=Extremophiles|volume=18|issue=5|year=2014|pages=865–875|issn=1431-0651|doi=10.1007/s00792-014-0664-7|pmid=25113821|s2cid=16888890}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Rinke |first1=Christian |last2=et|first2=al.|title=Insights into the phylogeny and coding potential of microbial dark matter |journal=Nature |year=2013 |volume=499 |issue=7459 |pages=431–437 |doi=10.1038/nature12352 |doi-access=free |pmid=23851394 |bibcode=2013Natur.499..431R |s2cid=4394530}}</ref> providing valuable knowledge required for the cultivation of microbial dark matter lineages.
Sie wird so genannt, weil es schwierig ist, sie effektiv zu untersuchen und weil sie mit den derzeitigen Methoden eine Kultivierung nicht möglich ist, so dass diese Organismen in der offiziellen [[Taxonomie]] nicht in Erscheinung treten.
Sie wird daher (ebenfalls) leicht übersehen, und es ist schwierig, ihr relatives Ausmaß abzuschätzen; eine anerkannte grobe Schätzung geht davon aus, dass etwa 99,999 Prozent aller Mikrobenarten unbekannt sind<ref name="Prescott2022"/> und nur etwa ein Prozent der mikrobiellen Arten einzelner [[ökologische Nische|ökologischen Nischen]] kultivierbar sind.
In den letzten Jahren wurden vermehrt Anstrengungen unternommen, die mikrobielle dunkle Materie zu entschlüsseln, indem [[DNA-Sequenz]]en aus [[Analysenprobe|Umweltproben]] mit kulturunabhängigen Methoden wie der Einzelzellgenomik (en. {{lang|en|''single cell genomics''}}, auch {{lang|en|''Single cell sequencing''}}: [[Genomanalyse]] von Einzelzellen),<ref name="Rinke2018"/> der [[Metagenomik]]<ref name="Jiao2021"/> sowie der Ko-Kultivierung<ref name="Prescott2022"/> (gemeinsame Kultivierung mikrobieller Gemeinschaften, etwa [[Konsortium (Mikrobiologie)|Konsortien]]) gewonnen wurden.
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== Virale Dunkle Materie ==
==See also==
Ein Sonderfall ist die '''Virale Dunkle Materie''' (en. {{lang|en|'''''viral dark matter'''''}}).<ref name="Roux2015"/>
* [[Microbial ecology]]
In der [[Virologie]] ist die Situation ähnlich wie in der Mikrobiologie im Allgemeinen:<ref>Katherine J. Wu: [https://www.nationalgeographic.com/science/article/factors-allow-viruses-infect-humans-coronavirus There are more viruses than stars in the universe. Why do only some infect us?] Auf: National Geographic vom 15. April 2020.</ref>
Derzeit sind 10.434 Virusspezies offiziell anerkannt (Stand Ende Juni 2022)<ref>[[International Committee on Taxonomy of Viruses|ICTV]] [https://talk.ictvonline.org/taxonomy/ Taxonomy], [https://talk.ictvonline.org/files/master-species-lists/m/msl/13795 ICTV Master Species List 2021.v2], MSL #37 v2 Stand 13. Juni 2022, veröffentlicht 28. Juni 2022.</ref> Einzelne Metagenomstudien können aber Hinweise auf zehntausende neuer Virenspezies liefern, jeweils!<ref name="Camarillo-Guerrero2021"/>
Die für zelluläre Mikroorganismen entwickelten neuen Methoden helfen auch hier, eine Übersicht zu bekommen.
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Insbesondere ist in der Virologie eine Kultivierung der Viren (zusammen mit ihrem Wirt) oder auch nur eine [[Mikrophotographie]] von [[Viruspartikel]]n für eine offizielle Anerkennung nicht mehr nötig. Für die taxonomische Einordnung erforderlich ist jedoch eine Genomsequenz hinreichender Qualität.<ref>[https://talk.ictvonline.org/taxonomy/ ICTV Online]. [[International Committee on Taxonomy of Viruses|ICTV]].</ref>


==References==
== Weblinks ==
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== External links ==
* [http://microbialdarkmatter.org/ Microbial Dark Matter project site]
* [http://microbialdarkmatter.org/ Microbial Dark Matter project site]


== Einzelnachweise ==
[[Category:Molecular biology]]
<references>
[[Category:Molecular biology techniques]]
<ref name="EA-20180925">[https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-09/uota-smd092518.php Study: Microbial dark matter dominates Earth's environments]. Auf: EurekAlert! vom 25. September 2018. Quelle: [https://news.utk.edu/2018/09/25/study-confirms-microbial-dark-matter-dominates-earths-environments/ Study: Microbial dark matter dominates Earth's environments]. [[University of Tennessee]], 25. September 2018.</ref>
[[Category:Microbiology]]
<!---------------------------------------->
<ref name="Camarillo-Guerrero2021">
Luis F. Camarillo-Guerrero, Alexandre Almeida, Guillermo Rangel-Pineros, Robert D. Finn, Trevor D. Lawley: Massive expansion of human gut bacteriophage diversity. In: Cell, Band 184, Nr.&mnsp;4, S.&nbsp;1098-1109.e9, 18, Februar 2021; [[doi:10.1016/j.cell.2021.01.029]]. Dazu:
* Daniel Lingenhöhl: [https://www.spektrum.de/news/unsere-darm-ist-voller-unbekannter-viren/1837411 Der Darm beherbergt zehntausende unbekannte Virenarten]. Auf: [[spektrum.de]] vom 19. Februar 2021.
</ref>
<ref name="FileeTetart2005">
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<ref name="Prescott2022">
Rebecca D. Prescott, Tatyana Zamkovaya, Stuart P. Donachie, Diana E. Northup, Joseph J. Medley, Natalia Monsalve, Jimmy H. Saw, Alan W. Decho, Patrick S.&nbsp;G. Chain, Penelope J. Boston: Islands Within Islands: Bacterial Phylogenetic Structure and Consortia in Hawaiian Lava Caves and Fumaroles. In: Front. Microbiol., Sektion: ''Extreme Microbiology'', Forschungsthema: ''Microbial Roles in Caves'', 21. Juli 2022; [[doi:10.3389/fmicb.2022.934708]]. Dazu:
* Carly Cassella: [https://www.sciencealert.com/hawaii-s-ancient-lava-caves-are-teeming-with-microbial-dark-matter Ancient Lava Caves in Hawai'i Are Teeming With Mysterious Life Forms]. Auf: science<sup>alert</sup> vom 25. Juli 2022.
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[[Simon Roux]], Steven J. Hallam, Tanja Woyke, Matthew B. Sullivan: Viral dark matter and virus–host interactions resolved from publicly available microbial genomes. In: eLife 4:e08490, 22. Juli 2015; [[doi:10.7554/eLife.084]].
</ref>
</references>

[[Kategorie:Molekularbiologie]]
[[Kategorie:Mikrobiologie]]

Version vom 25. Juli 2022, 14:14 Uhr

Mikrobielle Dunkle Materie (englisch microbial dark matter)[1][2] umfasst die überwiegende Mehrheit der mikrobiellen Organismen (in der Regel Bakterien und Archaeen), die (bisher) von der Mikrobiologie im Labor nicht kultiviert werden kann, weil beispielsweise aufgrund mangelnder Kenntnis oder extremer Lebensbedingungen die erforderlichen Wachstumsbedingungen (noch) nicht geschaffen werden können. Die Mikrobielle Dunkle Materie hat nichts mit der Dunklen Materie der Physik und Kosmologie zu tun. Sie wird so genannt, weil es schwierig ist, sie effektiv zu untersuchen und weil sie mit den derzeitigen Methoden eine Kultivierung nicht möglich ist, so dass diese Organismen in der offiziellen Taxonomie nicht in Erscheinung treten. Sie wird daher (ebenfalls) leicht übersehen, und es ist schwierig, ihr relatives Ausmaß abzuschätzen; eine anerkannte grobe Schätzung geht davon aus, dass etwa 99,999 Prozent aller Mikrobenarten unbekannt sind[3] und nur etwa ein Prozent der mikrobiellen Arten einzelner ökologischen Nischen kultivierbar sind. In den letzten Jahren wurden vermehrt Anstrengungen unternommen, die mikrobielle dunkle Materie zu entschlüsseln, indem DNA-Sequenzen aus Umweltproben mit kulturunabhängigen Methoden wie der Einzelzellgenomik (en. single cell genomics, auch Single cell sequencing: Genomanalyse von Einzelzellen),[4] der Metagenomik[5] sowie der Ko-Kultivierung[3] (gemeinsame Kultivierung mikrobieller Gemeinschaften, etwa Konsortien) gewonnen wurden. Diese Studien ermöglichten Einblicke in die Evolutionsgeschichte und den Stoffwechsel der aufgrund der sequenzierten Genome zu vermutenden Organismen[6][7] und liefern zudem wertvolle Erkenntnisse, die für eine spätere Kultivierung dieser Mikroben erforderlich sind.

Virale Dunkle Materie

Ein Sonderfall ist die Virale Dunkle Materie (en. viral dark matter).[8] In der Virologie ist die Situation ähnlich wie in der Mikrobiologie im Allgemeinen:[9] Derzeit sind 10.434 Virusspezies offiziell anerkannt (Stand Ende Juni 2022)[10] Einzelne Metagenomstudien können aber Hinweise auf zehntausende neuer Virenspezies liefern, jeweils![11] Die für zelluläre Mikroorganismen entwickelten neuen Methoden helfen auch hier, eine Übersicht zu bekommen. [12] Insbesondere ist in der Virologie eine Kultivierung der Viren (zusammen mit ihrem Wirt) oder auch nur eine Mikrophotographie von Viruspartikeln für eine offizielle Anerkennung nicht mehr nötig. Für die taxonomische Einordnung erforderlich ist jedoch eine Genomsequenz hinreichender Qualität.[13]

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ Study: Microbial dark matter dominates Earth's environments. Auf: EurekAlert! vom 25. September 2018. Quelle: Study: Microbial dark matter dominates Earth's environments. University of Tennessee, 25. September 2018.
  2. ↑ J. Filee, F. Tetart, C. A. Suttle, H. M. Krisch: Marine T4-type bacteriophages, a ubiquitous component of the dark matter of the biosphere. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. 102. Jahrgang, Nr. 35, 2005, ISSN 0027-8424, S. 12471​–12476, doi:10.1073/pnas.0503404102, PMID 16116082, PMC 1194919 (freier Volltext), bibcode:2005PNAS..10212471F.
  3. ↑ a b Rebecca D. Prescott, Tatyana Zamkovaya, Stuart P. Donachie, Diana E. Northup, Joseph J. Medley, Natalia Monsalve, Jimmy H. Saw, Alan W. Decho, Patrick S. G. Chain, Penelope J. Boston: Islands Within Islands: Bacterial Phylogenetic Structure and Consortia in Hawaiian Lava Caves and Fumaroles. In: Front. Microbiol., Sektion: Extreme Microbiology, Forschungsthema: Microbial Roles in Caves, 21. Juli 2022; doi:10.3389/fmicb.2022.934708. Dazu:
  4. ↑ Christian Rinke; Robert G. Beiko, Will Hsiao, =John Parkinson: Microbiome Analysis: Methods and Protocols (= Methods in Molecular Biology. Band 1849). Springer New York, New York 2018, ISBN 978-1-4939-8728-3, Single-Cell Genomics of Microbial Dark Matter, S. 99–111, doi:10.1007/978-1-4939-8728-3_7. PMID 30298250.
  5. ↑ Jian-Yu Jiao, Lan Liu, Zheng-Shuang Hua, Bao-Zhu Fang, En-Min Zhou, Nimaichand Salam, Brian P. Hedlund, Wen-Jun Li: Microbial dark matter coming to light: challenges and opportunities. In: National Science Review. 8. Jahrgang, Nr. 3, 1. März 2021, ISSN 2095-5138, S. nwaa280, doi:10.1093/nsr/nwaa280, PMID 34691599, PMC 8288357 (freier Volltext). Epub 8. Dezember 2020.
  6. ↑ Brian P. Hedlund, Jeremy A. Dodsworth, Senthil K. Murugapiran, Christian Rinke, Tanja Woyke: Impact of single-cell genomics and metagenomics on the emerging view of extremophile "microbial dark matter". In: Extremophiles. 18. Jahrgang, Nr. 5, 2014, ISSN 1431-0651, S. 865–875, doi:10.1007/s00792-014-0664-7, PMID 25113821.
  7. ↑ Christian Rinke, Patrick Schwientek, Alexander Sczyrba, Natalia N. Ivanova, Iain J. Anderson, Jan-Fang Cheng, Aaron Darling, Stephanie Malfatti, Brandon K. Swan, Esther A. Gies, Jeremy A. Dodsworth, Brian P. Hedlund, George Tsiamis, Stefan M. Sievert, Wen-Tso Liu, Jonathan A. Eisen, Steven J. Hallam, Nikos C. Kyrpides, Ramunas Stepanauskas, Edward M. Rubin, Philip Hugenholtz, Tanja Woyke: Insights into the phylogeny and coding potential of microbial dark matter. In: Nature. 499. Jahrgang, Nr. 7459, 2013, S. 431–437, doi:10.1038/nature12352, PMID 23851394, bibcode:2013Natur.499..431R.
  8. ↑ Simon Roux, Steven J. Hallam, Tanja Woyke, Matthew B. Sullivan: Viral dark matter and virus–host interactions resolved from publicly available microbial genomes. In: eLife 4:e08490, 22. Juli 2015; doi:10.7554/eLife.084.
  9. ↑ Katherine J. Wu: There are more viruses than stars in the universe. Why do only some infect us? Auf: National Geographic vom 15. April 2020.
  10. ↑ ICTV Taxonomy, ICTV Master Species List 2021.v2, MSL #37 v2 Stand 13. Juni 2022, veröffentlicht 28. Juni 2022.
  11. ↑ Luis F. Camarillo-Guerrero, Alexandre Almeida, Guillermo Rangel-Pineros, Robert D. Finn, Trevor D. Lawley: Massive expansion of human gut bacteriophage diversity. In: Cell, Band 184, Nr.&mnsp;4, S. 1098-1109.e9, 18, Februar 2021; doi:10.1016/j.cell.2021.01.029. Dazu:
  12. ↑ Thousands of viruses identified in viral “dark matter”. In: eLife vom 4. Februar 2020.
  13. ↑ ICTV Online. ICTV.
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