Majoritatea bacteriilor din mediu nu au fost studiate încă

Un studiu recent a relevat un fenomen surprinzător în cercetările microbiologice: majoritatea bacteriilor rămân neexplorate, iar un număr mic de specii, precum Escherichia coli, sunt concentrate pe aproape întreaga literatură științifică. Paul Jensen, biolog al sistemelor microbiene la Universitatea din Michigan, a realizat un experiment folosind instrumente de inteligență artificială (IA) pentru a analiza cercetările despre bacterii, însă a descoperit că pentru specia bacteriană Streptococcus sobrinus, responsabilă pentru carii dentare, nu existau decât câteva zeci de publicații. Acesta este doar un exemplu al unei tendințe mai mari: doar zece specii bacteriene reprezintă jumătate din totalul publicațiilor științifice, în timp ce aproape trei sferturi dintre toate speciile cunoscute de bacterii nu au nici măcar un articol dedicat.

„Am învățat multe despre un număr mic de specii,” spune Jensen. „Dar pentru multe bacterii, nu există nimic de citit pentru un model de limbaj sau pentru o IA.” Cercetătorii susțin că microbiomul uman și al planetei este în mod special insuficient studiat.

O privire asupra bacteriilor studiate intens

În microbiologie, cercetătorii se concentrează adesea pe organisme model, cum ar fi Escherichia coli, în speranța că descoperirile făcute pe aceste specii vor fi relevante și pentru alte organisme. Deși acest lucru este adevărat în multe cazuri — E. coli fiind esențială în fundamentele biologiei moleculare — cercetătorii extind acum catalogul microbian cu fiecare probă de piele, fecale sau sol pe care o secvențează, deschizând oportunitatea de a descoperi noi și surprinzătoare informații.

Studiul condus de Jensen a analizat o bază de date cu 43.409 specii bacteriene și a numărat articolele științifice indexate în PubMed — un depozit guvernamental de literatură biomedicală — care menționează fiecare specie în titlu sau rezumat. Rezultatele au fost clare: E. coli a ocupat primul loc, cu peste 312.000 de publicații, reprezentând 21% din totalul articolelor. Restul primelor zece specii erau în mare parte agenți patogeni umani, cum ar fi Staphylococcus aureus, Mycobacterium tuberculosis și Helicobacter pylori, un microb care poate cauza ulcere și chiar cancer gastric.

Totuși, 74% dintre speciile bacteriene nu au fost menționate în titlul sau rezumatul niciunui articol indexat în PubMed, iar acest decalaj a crescut semnificativ în ultimii 25 de ani, în mare parte datorită studiilor microbiomului care secvențează bacterii în masă.

Specii neexplorate

Nicola Segata, cercetător în microbiom la Universitatea din Trento, Italia, nu este surprins de concluziile studiului, dar este îngrijorat. „Microbii abundenti în microbiomurile umane sănătoase nu se află pe lista celor mai studiate 50 de bacterii”, subliniază el. De asemenea, multe specii esențiale pentru sănătatea umană nu au fost nici măcar identificate, darămite studiate.

Brett Baker, ecologist microbian la Universitatea din Texas, Austin, adaugă că și microbi din ecosisteme diverse, cum ar fi oceanele și solul, sunt adesea insuficient studiate. „Niciuna dintre speciile dominante din natură nu se află pe această listă”, afirmă el.

Remedierea omisiunilori în cercetarea microbiană?

Corectarea acestui dezechilibru în cercetările bacteriologice nu va fi ușoară, dar cercetătorii sunt de părere că acest lucru este esențial pentru a valorifica studiile microbiomului. Una dintre provocări este cultura speciilor mai puțin studiate, care nu cresc la fel de ușor în laborator ca E. coli, care a devenit populară și din acest motiv.

Jensen rămâne optimist că știința va învăța să cultive aceste bacterii esențiale, iar Baker sugerează că microbiologii ar putea să se inspire din natură și să studieze amestecuri de microbi făcute în laborator, întrucât „adesea, aceste specii nu vor să trăiască singure”.

Eforturile de amploare pentru a umple aceste lacune sunt deja în desfășurare. Organizația non-profit Align to Innovate a lansat recent un proiect de 1 milion de dolari pentru a caracteriza creșterea a 1.000 de microbii în 1.000 de condiții individuale, cu variabile de nutrienți, oxigen și temperatură. Datele vor fi disponibile publicului și vor ajuta la antrenarea modelelor de IA pentru a extrage noi perspective asupra vieții microbiene.

„Dacă continuăm să facem microbiologie în același mod, va dura 10.000 de ani până vom înțelege toate aceste specii”, conchide Jensen, subliniind importanța unei abordări mai largi și incluzive în cercetarea microbiană.