С этой проблемой они столкнулись и при работе с данными по Саргассо, но теперь она стала еще более серьезной: "поразительное разнообразие видов, содержащихся в образцах". Действительно, это было разнообразие, разнообразие, разнообразие. Это главное, что всегда всплывало при работе с этими данными".
Все это разнообразие затрудняло сборку полных генов и геномов, а также сборку всех мелких случайных фрагментов, которые получались в результате "взрыва" геномов и последующего использования известных последовательностей из библиотек ДНК и других алгоритмических инструментов для их повторной сборки. Эта задача усложняется тем, что микробы изменяют гены не в процессе размножения, а путем горизонтального переноса генов. "В природе микробы ведут борьбу за ресурсы в различных и меняющихся условиях, - говорит Йосеф, - а это значит, что они постоянно мутируют и вносят тонкие изменения в свой код, чтобы лучше приспособиться, поэтому еще сложнее понять, как их собрать".
Некоторые подсказки для сборки ДНК из дробовика были получены из мест, которые Крейг и сотрудничающие с ним ученые выбрали для взятия образцов. "Различные популяции микробов были связаны с различными параметрами окружающей среды, - говорит Раш, - будь то температура, соленость или расстояние от побережья. Уровень питательных веществ в воде также был важным фактором".
"Один из важных выводов, - добавил Халперн, - состоял в том, что, хотя многие образцы содержали одинаковые или похожие организмы, они различались между собой по тонким признакам: подтипы внутри подтипов специй указывали на функциональные различия даже ниже уровня подтипов". Это позволило предположить наличие почти бесконечного числа крошечных эволюционных флуктуаций. "Мы смогли использовать метагеномику для поиска намеков на субразнообразие, разработав множество способов взглянуть на почти совершенно новый тип данных, большая часть которых была не тривиальна и не очевидна. Но мы только поцарапали поверхность, и раздел обсуждения статьи полон предположений, а не окончательных выводов".
Ученые увидели такое разнообразие в исследованных ими мирах микроорганизмов, что стандартная таксономия царств, филумов и видов не смогла отразить этого богатства. "Разговор о подтипах был попыткой объяснить, что существует разнообразие ниже видового уровня", - говорит Халперн. "Оно было структурировано, но правила, управляющие этой структурой, было трудно определить".
"Подтипы показывают, что существует стабильное разнообразие, которое находится ниже уровня слияния и расщепления, которое обычно происходит, - говорит Раш, - но мы не знали, насколько разнообразны большинство этих подтипов, или же каждая отдельная клетка представляет собой буквально мо-заику Франкенштейна из разных частей, или что-то среднее между ними".
Мы обсуждали, являются ли виды "облаком" организмов, но это, вероятно, не лучшая аналогия", - добавил Халперн. "Например, у дерева жизни есть большие ветви, которые видны издалека, и они разветвляются на множество веточек. А на концах веток - большие пушистые хохолки, как на иве весной, каждый хохолок пушистый, с множеством волосков". Множество "волосков" в образе Хэлп-Эрна означало все разнообразие внутри подтипов.
"В этой аналогии подтип - это хохолок", - продолжил он. "Мы показали, что даже внутри подтипа существует огромное разнообразие в плане различий между последовательностями любого гена. С другой стороны, мы обнаружили, что, несмотря на это разнообразие, подтипы относительно стабильны в плане содержания генов. Возможно, от 80 до 90 процентов генов были общими для всех подтипов. А для тех генов, которые они разделяли, количество, на которое они различались на уровне последовательности, коррелировало".
"Это означает, что по большей части подтипы эволюционно различались, - говорит Халперн, - и они не обменивались кусочками друг с другом. Но те десять-двенадцать процентов генов, которые не были общими для всех подтипов, как правило, были гипервариабельны и демонстрировали признаки горизонтального переноса генов", в результате чего Раш назвал ветви эволюционного древа "бесконечной широтой мелких вариаций".
В качестве примера Раш и Халперн привели фотосинтезирующий вид бактерий Prochlorococcus marinus. "У нас его было очень много, и в каждом конкретном ведре было почти бесконечное разнообразие микроорганизмов", - говорит Халперн. "Мы смогли показать, что это справедливо для каждого гена в геноме Prochlorococcus. До этого были намеки на такое микроразнообразие, но я думаю, что мы действительно установили его". Раш сравнил различные виды Prochlorococcus с различиями между разными приматами - апельсинами, шимпанзе, людьми - за исключением того, что вы должны представить себе приматов с почти бесконечным разнообразием мелких различий между подвидами. "Мы практически никогда не встречали одно и то же дважды, - говорит Раш.