Im März 2025 erschien im Fachjournal ISME Communications eine neue Publikation von, Sophie Simon, Prof. Dr. Alexander Probst (Universität Duisburg-Essen) und Dr. Michael Hügler (TZW) aus dem MultiKulti-Team, die eine neue metagenomische Methode zur Bestimmung der Aktivität von Mikroorganismen in Umweltproben vorstellt.
Mit Metagenomik lässt sich bereits seit einigen Jahren die Vielfalt und das metabolische Potenzial mikrobieller Gemeinschaften untersuchen, also welche Mikroorganismen vorhanden sind und zu welchen Stoffwechselwegen sie grundsätzlich fähig sind. Bisher war es allerdings mittel Metagenomik nicht möglich zu erkennen, welche dieser Mikroorganismen zum Zeitpunkt der Probenahme tatsächlich aktiv waren.
In der aktuellen Studie zeigen die Forschenden, dass sich mit Nanopore-basierter Metagenomik auch Hinweise auf die Replikationsaktivität von Mikroorganismen gewinnen lassen. Hierzu wurden Anreicherungskulturen mit BrdU versetzt (einem thymidinähnlichen Basenanalogon), das von aktiv replizierenden Prokaryoten in ihre DNA eingebaut wird. Mithilfe bioinformatischer Auswertung kann dieses Signal anschließend in den Sequenzierdaten erkannt werden.
Zunächst wurde die Methode erfolgreich an Reinkulturen getestet. In einem nächsten Schritt konnten die Forschenden auch in komplexeren Anreicherungskulturen aus Belebtschlamm aktive Mikroorganismen gezielt nachweisen. Überraschenderweise zeigten auch einige Phagen im lytischen Zyklus ein starkes BrdU-Signal.
Diese Studie markiert einen ersten wichtigen Schritt hin zu einer aktivitätsbasierten Metagenomik. Sie zeigt, dass moderne Sequenziertechnologien grundsätzlich geeignet sind, Rückschlüsse auf die mikrobielle Aktivität zu ermöglichen. Um solche Ansätze künftig auch direkt in-situ, also ohne Anreicherung im Labor, anwenden zu können, sind noch weitere methodische Entwicklungen notwendig.
Link zur Publikation: https://academic.oup.com/ismecommun/article/5/1/ycaf041/8052969
