Wie erforschen Wissenschaftler mikrobielle Gemeinschaften?

Von der Petrischale bis zur Metagenomik

Als die Wissenschaft die Bedeutung von Mikroorganismen erkannte, wurden Methoden entwickelt, um sie im Labor erforschen zu können. Man untersuchte ihre physischen Formen unter dem Mikroskop und verwendete Kulturverfahren, um sie zu klassifizieren.

Die traditionellen Methoden haben uns viel gelehrt und werden nach wie vor angewendet, allerdings bieten sie nur eine begrenzte Sicht auf die Welt der Mikroben. Dank der Fortschritte der DNA-Sequenzierung mit hohem Durchsatz hat die Mikrobiologie jedoch einen Quantensprung erlebt: Die Metagenomik¹!

Heute ergänzen sich die Kultur- und Metagenomikverfahren. Die Vorteile der metagenomischen Verfahren sind:

• Es lassen sich seltene und nicht kultivierbare Bakterienarten aufspüren.
• Sie ermöglichen die Analyse einer großen Anzahl von mikrobiellen Proben zur gleichen Zeit.
• Sie liefern uns eine Momentaufnahme der Populationsvielfalt innerhalb einer Probe.

Diese Methoden setzen sehr spezielle Kenntnisse in der Biostatistik und bestimmte Ressourcen der Bioinformatik voraus, um aus Millionen von DNA-Sequenzen die Zusammensetzung von Mikrobenpopulationen ermitteln zu können. Desweiteren arbeiten sie mit einer speziellen Datenbank bekannter Bakteriensequenzen, während ein Großteil nach wie vor unbekannt ist.

Die schnelle und deutlich positive Kostenentwicklung bei der modernen Sequenzierung hat die Weiterentwicklung der sequenzbasierten Metagenomik beflügelt.