Cosa c'è in un nome? Per i microrganismi, a quanto pare molto.

I procarioti sono microrganismi unicellulari (i batteri ne sono un esempio) che abbondano in tutto il mondo. Esistono negli oceani, nel suolo, in ambienti estremi come le sorgenti termali e persino accanto e all'interno di altri organismi, compreso l'uomo.

In breve, sono ovunque e gli scienziati di tutto il mondo stanno lavorando sia per categorizzare che per comunicare su di loro. Ma ecco il problema:la maggior parte non ha un nome.

Meno dello 0,2% dei procarioti conosciuti è stato formalmente nominato perché le normative attuali, descritte nel Codice internazionale di nomenclatura dei procarioti (ICNP), richiedono che nuove specie vengano coltivate in un laboratorio e distribuite liberamente come colture pure e vitali nelle collezioni. In sostanza, per nominarlo devi avere più campioni fisici per dimostrarlo.

In un articolo pubblicato il 19 settembre sulla rivista Nature Microbiology , un team di scienziati presenta un nuovo sistema, il SeqCode, e un corrispondente portale di registrazione che potrebbe aiutare i microbiologi a categorizzare e comunicare in modo efficace l'enorme numero di procarioti identificati ma non coltivati.

"Il nostro obiettivo è unire gli studi sul campo e di laboratorio in microbiologia e rispondere ai recenti progressi significativi nella genomica ambientale fornendo un percorso per nominare formalmente la maggior parte dei procarioti identificati ma senza nome", ha affermato Brian Hedlund, microbiologo UNLV, autore principale del documento e della chiave collaboratore allo sviluppo del SeqCode. "Il SeqCode dovrebbe servire la comunità promuovendo elevati standard di qualità del genoma, buone pratiche di denominazione e un database ben ordinato".

Creazione del SeqCode

Quasi 850 scienziati che rappresentano più discipline da più di 40 paesi hanno partecipato a una serie di seminari online finanziati dall'NSF nel 2021 per sviluppare il nuovo SeqCode, che utilizza i dati della sequenza del genoma sia per i procarioti coltivati ​​che per quelli non coltivati ​​come base per nominarli.

Dagli anni 2000, gli scienziati che studiano i procarioti in ambienti di tutto il mondo hanno utilizzato tecniche di genomica ambientale per campionarli e studiarli e centinaia di migliaia di sequenze genomiche sono disponibili in database pubblici. La comunità che partecipa ai workshop, organizzati da Hedlund e dalla collega Anna-Louise Reysenbach della Portland State University, ha sostenuto in modo schiacciante lo sviluppo di un'alternativa all'ICNP che avrebbe accettato i dati della sequenza del DNA e, in definitiva, avrebbe migliorato le risorse per i ricercatori.

"I pezzi chiave sono a posto per un'espansione ordinata della sistematica procariotica all'intero albero della vita procariotico", ha affermato William B. Whitman, autore corrispondente di SeqCode e microbiologo dell'Università della Georgia. "Questa espansione servirà la ricerca e la comunità più ampia fornendo un linguaggio comune per tutti i procarioti che è sistematicamente organizzato e supportato da set di dati genomici ricchi di dati e metadati associati".

Per qualificarsi per l'inclusione nel SeqCode, i genomi devono soddisfare rigorosi standard scientifici per garantire qualità, stabilità e condivisione di dati aperti. E, sebbene non sia ancora universalmente accettato, il SeqCode si allinea fondamentalmente ai principi internazionali stabiliti per la denominazione di altri organismi, inclusi piante e animali.

"Qualsiasi organismo con una sequenza genomica di alta qualità, proveniente da una coltura pura o meno, può essere nominato con il SeqCode", ha affermato Hedlund. "Accetteremo automaticamente anche tutti i nomi formati nell'ambito dell'ICNP. Mi aspetto che nel tempo il SeqCode verrà utilizzato molto più frequentemente dell'ICNP".

Creare chiarezza nel caos

Uno degli obiettivi primari del nuovo sistema, sostengono gli autori, è di invertire una tendenza nel campo in cui i nomi "non regolamentati" sono usati in letteratura per necessità. Ciò può portare a errori che aumentano la probabilità di una successiva ridenominazione in seguito, rendendo difficile per gli scienziati rivedere e confrontare i dati e comunicare in modo efficace. Al contrario, gli autori sostengono che il SeqCode "abbraccia i principi di trovabilità, accessibilità, interoperabilità e riutilizzabilità".

Hedlund ha fatto riferimento alla Chlamydia e agli organismi correlati come esempio. Poiché questi organismi non possono essere coltivati, conservati o distribuiti come colture pure, al momento non è possibile nominarli ufficialmente.

"Potrebbe essere piuttosto confuso per i medici non avere nomi validi per le clamidie appena scoperte", afferma Hedlund. "C'è il rischio che quei nomi siano catalogati male, il che potrebbe soffocare il monitoraggio dei focolai di malattie e la comunicazione tra scienziati, medici e il pubblico".

Superare le controversie

Nonostante l'obiettivo prefissato di creare chiarezza e sinergia con gli standard accettati per la denominazione, la mossa non è priva di controversie.

Il SeqCode segue un precedente tentativo degli scienziati di modificare l'ICNP per consentire ai procarioti incolti di essere nominati in base all'avere una sequenza di DNA che servirebbe come prova (o "tipo") per l'organismo, al contrario delle regole ICNP che ora richiedono una cultura in due collezioni permanenti.

Nel 2020, un team guidato dalla biologa del Desert Research Institute Alison Murray ha pubblicato un articolo, sempre su Nature Microbiology , che è stato co-autore o approvato da quasi 120 scienziati in rappresentanza di 22 paesi che chiedono un'azione sulle modifiche proposte dell'ICNP per accettare le sequenze di DNA come tipi o per seguire un percorso alternativo. Tuttavia, le modifiche proposte sono state respinte dal Comitato internazionale per la sistematica dei procarioti, il gruppo responsabile del governo della denominazione dei procarioti.

"È chiaro che la comunità globale di scienziati è pronta per un cambio di paradigma nel modo in cui chiamiamo i procarioti, per includere l'ampiezza della vita procariotica", ha affermato Murray. "Le moderne tecnologie del genoma possono risolvere i genomi di organismi incolti con l'alto grado di precisione necessario per garantire l'integrità e fornire stabilità al campo della microbiologia. Denominare questi taxa è il modo per comunicare la loro esistenza, la loro storia evolutiva e predire le loro capacità fisiologiche".

La battuta d'arresto del 2020 ha portato a un raddoppio degli sforzi tra i crescenti quadri di scienziati e, in definitiva, alla "percorso alternativo" che ha portato alla formazione del SeqCode.

"Molte persone sono venute al tavolo per condividere le loro prospettive, la loro energia e le loro capacità per realizzarlo", ha affermato Hedlund. "La risposta ai nostri seminari da parte di scienziati di tutto il mondo è stata incredibile e ha contribuito a convalidare il motivo per cui è giunto il momento di apportare formalmente un cambiamento nel modo in cui vengono nominati i procarioti".

Esiste ancora tensione tra alcuni scienziati, che sostengono che si può sapere meno sui procarioti incolti di quelli che possono essere coltivati ​​e manipolati in laboratorio come culture pure. Inoltre, le sfumature nell'elaborazione e nell'interpretazione dei dati della sequenza del DNA potrebbero potenzialmente portare a conclusioni errate, un punto che secondo Hedlund vale anche per gli studi sulle colture pure.

Gli autori affermano che questo nuovo sistema non ha lo scopo di scoraggiare la coltivazione tradizionale dei procarioti, ma è invece progettato dalla comunità scientifica per migliorare la comunicazione attraverso le scienze microbiche.

"Consideriamo questo 'SeqCode v.1.0' come un primo passo necessario verso un sistema di nomenclatura unificato per comunicare la piena diversità dei procarioti e coopereremo con la comunità per la realizzazione di questa visione", scrivono gli autori.

Il documento, "SeqCode:a nomenclatural code for prokaryotes description from sequence data" è stato pubblicato il 19 settembre sulla rivista Nature Microbiology . + Esplora ulteriormente

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