Metagenomik
Metagenomik är studiet av allt arvsmassematerial (DNA) från hela samhällen av mikroorganismer i ett prov, utan att man först behöver odla varje art för sig. Metoden ger en samlad bild av vilka mikrober som finns i en miljö och vad de kan göra.
Traditionell mikrobiologi byggde länge på att man odlade bakterier i laboratoriet för att kunna studera dem. Problemet är att den stora majoriteten av alla mikroorganismer aldrig går att odla under konstgjorda förhållanden. Metagenomik löser detta genom att man extraherar och sekvenserar allt DNA direkt från ett prov, oavsett vilka arter som finns där. På så sätt fångar man upp även de okända och svårodlade organismerna.
Ordet bygger på "meta", som syftar på att man ser bortom den enskilda organismen, och "genomik", som är studiet av hela arvsmassor. Istället för att kartlägga en enda arts genom undersöker metagenomiken det samlade genetiska materialet hos en hel mikrobiell population. Resultatet kallas ibland för ett metagenom.
Ett konkret exempel är tarmfloran hos människan. Tar man ett avföringsprov och kör en metagenomisk analys kan man se vilka hundratals bakteriearter som lever i tarmen, i vilka proportioner och vilka gener de bär på. Det kan avslöja om personen har bakterier som tillverkar vissa vitaminer, bryter ner specifika fibrer eller bär på gener för antibiotikaresistens. Liknande analyser görs på jordprover, havsvatten, avloppsvatten och till och med på damm från gamla byggnader.
För att tolka de enorma datamängderna krävs bioinformatik, alltså datorverktyg som sorterar miljontals DNA-sekvenser och matchar dem mot databaser över kända gener och arter. En vanlig variant är så kallad shotgun-sekvensering, där allt DNA klipps i små bitar som läses av och sedan pusslas ihop digitalt.
Metagenomik har fått stor betydelse inom flera områden. Inom hälsa används den för att förstå sambandet mellan tarmflora och sjukdomar som diabetes, fetma och tarmbesvär. Inom miljöforskning kartläggs mikrobiella samhällen i ekosystem, och inom samhällsskydd kan man övervaka spridning av smittämnen genom att analysera avloppsvatten.
För släktforskning och DNA-tester är metagenomik mindre direkt relevant, eftersom dessa fokuserar på det mänskliga genomet. Men metoden är ett viktigt exempel på hur modern DNA-teknik kan analysera komplexa blandningar av arvsmassa, och den vidgar förståelsen för hur genetik kan studeras på samhällsnivå snarare än hos en enskild individ.