Candidatus (bakteerit): määritelmä, käyttö ja 16S rRNA-sekvensointi
Candidatus-bakteerit: mitä termi tarkoittaa, milloin sitä käytetään ja miten 16S rRNA -sekvensointi paljastaa tuntemattomat lajit ja niiden taksonomia.
Candidatus on termi bakteerien taksonomiassa (tieteellisessä luokittelussa).
Se on merkintä sellaisen bakteerin nimen eteen, jota ei voida kasvattaa agarilevyllä tai missään muussa bakteriologisessa viljelyssä. Esimerkki olisi "Candidatus Phytoplasma allocasuarinae". Candidatus-statusta voidaan käyttää, kun laji tai suku on hyvin tutkittu, mutta sitä ei voida viljellä. Nykyään paljon tietoa saadaan 16S-ribosomaalisen RNA:n sekvenssianalyysin avulla.
Mitä Candidatus tarkoittaa käytännössä?
Candidatus on väliaikainen tai ehdollinen nimi kuvaamaan mikro-organismia, jonka olemassaolo ja erottuvat piirteet on osoitettu esimerkiksi morfologian, solunsisäisten ominaisuuksien, isäntä- tai ekologiahavaintojen tai geneettisen tiedon (esim. 16S rRNA) perusteella, mutta jota ei ole saatavilla eristettynä elävänä viljelmänä tavallisin laboratoriomenetelmin. Candidatus-nimet eivät yleensä ole "virallisesti" rekisteröityjä voimassa olevan bakteriologisen nomenklatuurin (esim. ICNP) mukaisesti, vaan ne toimivat käytännössä kuvaavina ja tunnisteina tieteellisessä kirjallisuudessa.
Nimeämiskäytännöt ja muotoilu
Yleinen käytäntö on sijoittaa sana Candidatus nimen eteen, esimerkiksi Candidatus Genus species tai joskus myös muodossa "Candidatus Genus sp. strain". Käytännöt kirjoitustavassa vaihtelevat: joissain julkaisuissa Candidatus kirjoitetaan kursivoimatta ja genus/lajiosa kursivoidaan, toisissa koko nimi kursivoidaan tai Candidatus esitetään lainausmerkeissä. On hyvä seurata julkaisun tai lehden ohjeita, mutta muistaa, että Candidatus-nimet ovat väliaikaisia ja kuvaavia paitsi virallisia oikeuksia.
Perusteet Candidatus-statukselle
- Organismin fyysinen eristäminen viljelmässä ei onnistu nykyisin käytettävillä menetelmillä.
- Tutkimus voi perustua mikroskopiaan, FISH-tekniikoihin (fluoresenssi in situ -hybridisaatio), isäntä- ja ekologisiin tietoihin tai geneettisiin datoihin (16S rRNA, metagenomit, yksisolugenomiikka).
- Riittävä määrä kuvaavia tietoja mahdollistaa nimen käytön tieteellisessä keskustelussa, vaikka formaali tyyppilajin (type strain) asettaminen ei olisi mahdollista.
16S rRNA -sekvensointi ja sen rooli
16S-ribosomaalinen RNA on pitkään ollut tärkein molekyylibiologinen merkki bakteerien tunnistuksessa ja taksonomiassa. 16S-alue sisältää konservoituneita ja hypermuuttuvia osia, jolloin se soveltuu lajin ja suvun tasoiseen sijoittamiseen. Sekvenssianalyysillä voidaan verrata tunnettuihin tietokantoihin ja asettaa tuntemattomia sekvenssejä taksonomiseen kontekstiin.
Käytännössä 16S-pohjainen tunnistus on kuitenkin suuntaa-antava: usein käytetään kynnysarvoja (esim. ~97 % sekvenssin yhtäläisyys lajitason alustavaan erotukseen, ~95 % suvun tasolla), mutta nämä eivät ole absoluuttisia sääntöjä. Nykyisin koko genomin tai useiden geenien vertailu (MLSA, metagenome-assembled genomes, single-cell genomics) antaa paljon tarkemman kuvan ja voi tukea Candidatus-ehdotusta tai johtaa myöhemmin viralliseen nimeämiseen, jos viljely onnistuu.
Rajoitukset ja varotoimet
- 16S-sekvensointi ei aina erottele läheisesti sukua olevia lajeja luotettavasti.
- Metagenomisekvensseissä voi esiintyä viemäröityjä/sekaantuneita sekvenssejä ja chimeroita—tämän vuoksi laadunvarmistus ja riittävät määritykset ovat tärkeitä.
- Ilman viljelmää ei aina saada täydellistä tietoa organismien morfologiasta, kasviedellytyksistä tai biologisesta roolista; geneettinen tieto voi kuitenkin antaa vahvoja viitteitä metaboliasta ja ekologisesta merkityksestä.
Miksi Candidatus on tärkeä tutkimukselle?
Candidatus-käytännön ansiosta tutkijat voivat nimetä, kuvata ja keskustella merkittävistä, mutta viljelemättömistä mikro-organismeista. Erityisesti ympäristömikrobiologiassa, isäntäspesifisissä symbiooseissa ja joidenkin patogeenien tapauksissa tämä on arvokas työkalu: se mahdollistaa tiedon kertymisen, vertailun ja jatkotutkimusten kohdentamisen, vaikka formaalinen kuvaus jääkin myöhemmäksi.
Kun eristys ja viljely lopulta onnistuvat, Candidatus-nimi voidaan yleensä korvata virallisesti julkaistulla ja validisoidulla tieteellisellä nimellä tai liittää osaksi formaalia taksonomiaa.
Historia
Jotta laji voidaan julkaista oikein, bakteerit on eristettävä, viljeltävä, kuvattava ja talletettava bakteriologiseen viljelykokoelmaan. Jotkin bakteerit vaativat kuitenkin erityiset kudosviljelyolosuhteet, eikä niitä voida säilyttää bakteriologisissa viljelykokoelmissa. Tällaisia ovat esimerkiksi bakteerit, jotka elävät muiden organismien tai solujen sisällä. Tällaisia ovat muun muassa pakollisesti solunsisäiset patogeenit ja endosymbiontit, hyönteissymbiontit sekä valtameristä tai lietteestä peräisin olevat populaatiot.
Vuonna 1994 Murray ja Schleifer julkaisivat taksonomisen huomautuksen. He suosittelivat uuden epämääräisen luokan (Candidatus) perustamista tietyille oletetuille taksoneille, joita ei voitu kuvata riittävän yksityiskohtaisesti uuden taksonin perustamiseksi. Lisäksi suositeltiin Candidatus-luettelon laatimista International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology -lehteen.
IRPCM Phytoplasma/Spiroplasma Working Team - Phytoplasma taxonomy group -työryhmän mukaan Candidatus-lajin lyhenteen pitäisi olla Ca.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on Candidatus?
V: Candidatus on bakteerien taksonomiassa käytetty termi, joka viittaa sellaisen bakteerin nimen eteen laitettuun merkintään, jota ei voida kasvattaa missään muussa bakteriologisessa viljelyssä.
K: Mihin tarkoitukseen Candidatusta käytetään?
V: Candidatus-statusta käytetään, kun laji tai suku on hyvin tutkittu, mutta sitä ei voida viljellä.
K: Voidaanko Candidatus-asemasta antaa esimerkki?
V: Kyllä, esimerkki Candidatus-statuksesta on "Candidatus Phytoplasma allocasuarinae".
K: Miksi joitakin bakteereja ei voida viljellä?
V: Joitakin bakteereja ei voida viljellä, koska ne eivät kasva agarlevyllä tai missään muussa bakteriologisessa viljelyssä.
K: Miten bakteereista saadaan nykyään paljon tietoa?
V: Bakteereista saadaan paljon tietoa 16S-ribosomaalisen RNA:n sekvenssianalyysin avulla.
K: Käytetäänkö Candidatusta bakteereista, joita ei ole tutkittu hyvin?
V: Ei, Candidatusta käytetään bakteereista, joita on tutkittu hyvin mutta joita ei voida viljellä.
K: Onko Candidatus yksinomaan bakteereihin tarkoitettu?
V: Kyllä, Candidatus on termi, jota käytetään yksinomaan bakteerien taksonomiassa.
Etsiä