Быстрый способ определения свойств микроводорослей нашли в Китае
Способ, позволяющий быстро определить, какие микроводоросли могут наиболее легко превращать углекислый газ в ценные соединения для производства топлива, продуктов питания и лекарств разработали исследователи из Института биоэнергетики и технологии биопроцессов Циндао (QIBEBT) Китайской академии наук (CAS), 18 июня сообщает Analytical Chemistry.
Современный подход к идентификации микроводорослей и пониманию их метаболической активности включает культивирование и изучение каждого вида.
«Это медленно и утомительно. Более того, подавляющее большинство микроводорослей в природе еще не культивируются», — сказал Мохаммадади Хейдари Баладехи, докторант Центра одноклеточных и Ключевой лаборатории биотоплива в QIBEBT.
Чтобы ускорить оценку микроводорослей, исследователи использовали рамановскую микроспектроскопию, которая дает изображения метаболической активности клетки.
В итоге была создана база данных «комбинационных спектров» для микроводорослей, или коллекция одноклеточных спектров комбинационного рассеяния. База данных ramanome состоит из более чем 9000 клеток известных видов микроводорослей. Совмещение с искусственным интеллектом позволяет системе учиться идентифицировать функциональные и генетические паттерны между различными организмами.
Хейдари Баладехи сказал, что главным в их подходе является объединение двух «портретов» на основе комбинационного рассеяния света, одного для пигментов и одного для всех других соединений в клетке. Большинство современных подходов собирают только один из двух портретов и обычно не собирают их из одной и той же ячейки.
С помощью комбинированных портретов и алгоритма машинного обучения система может идентифицировать виды и их метаболические функции с точностью 97% для тех микроводорослей, которые уже культивированы и занесены в базу данных.
Кроме того, для тех видов микроводорослей, которые не были культивированы, но в избытке присутствуют в окружающей среде, исследователи QIBEBT изобрели другую стратегию: клетки изображаются для обоих двух портретов комбинационного рассеяния, чтобы сначала профилировать их метаболические функции, а затем сортируются и секвенируются для последовательностей генома, по одной клетке за раз.
«Этот комплексный подход к быстрому выявлению и метаболическому профилированию одноклеточных, культивируемых или некультурных, значительно ускоряет добычу и скрининг фабрик клеток микроводорослей для производства углеродно-нейтрального продукта», — сказал СЮЙ Цзянь, директор Центра одноклеточных.
