Geneticistas da Universidade Johns Hopkins e um pequeno exército de pesquisadores em todo o país, incluindo estudantes, estão trabalhando para catalogar o vasto e em grande parte desconhecido microbioma do solo dos Estados Unidos.

O projeto, um dos maiores estudos de microbioma já realizados, já resultou na descoberta de mais de 1.000 novas cepas de bactérias e micróbios nunca antes vistos — ainda assim, apenas uma pequena fração da matéria escura microbiana.

"Essa lacuna científica que estamos tentando preencher sobre a diversidade microbiana só poderia ser superada por meio dessa rede de cientistas e estudantes nos Estados Unidos", disse o autor sênior Michael Schatz , um dos principais especialistas em genômica, que ajudou a mapear o genoma humano, bem como os genomas de muitas outras espécies de animais e plantas. "O solo é o ambiente biologicamente mais ativo do planeta, e ainda assim, amostramos apenas uma pequena fração da vida que existe dentro dele."

O projeto, financiado pelo governo federal, está descrito na revista Nature Genetics .

O solo é o habitat com maior biodiversidade do planeta, abrigando mais da metade de todas as espécies existentes, incluindo vertebrados, artrópodes, anelídeos, nematóides, plantas e fungos, bem como milhões de bactérias, arqueas, bacteriófagos e outras espécies microbianas.

Certos microrganismos presentes no solo são essenciais para funções ecológicas das quais dependem a vida humana, animal e vegetal. Outros, por sua vez, promovem a resistência antimicrobiana, o que ameaça a saúde humana ao permitir que bactérias e vírus se tornem imunes a antibióticos e outros medicamentos.

Estima-se que 99% dos microrganismos do solo permaneçam sem estudo, ou façam parte do que os cientistas chamam de "matéria escura" microbiana. Com dezenas de pesquisadores na maioria dos estados do país, munidos da mais recente tecnologia de análise de DNA, esta equipe espera avançar nesse campo.

O consórcio BioDiversity and Informatics for Genomics Scholars (BioDIGS) abrange mais de 40 locais em todo o país. A equipe de cerca de 150 pessoas inclui pesquisadores de dezenas de instituições, incluindo muitos estudantes. O projeto foi parcialmente inspirado pelo Consórcio MetaSUB , um estudo lançado em 2010 para coletar e estudar micróbios de cada estação de metrô da cidade de Nova York, que acabou se tornando um esforço global.

A extensa equipe coleta amostras de solo em áreas urbanas e rurais e as analisa, buscando relações e padrões genéticos entre o solo, o meio ambiente e a saúde humana. Os recentes avanços tecnológicos utilizados para estudar o DNA, particularmente o sequenciamento de leitura longa, tornam isso possível. A equipe está utilizando a mesma tecnologia sofisticada empregada para desvendar as porções finais do genoma humano.

A BioDIGS coletou amostras em todos os cantos do país, em uma vasta gama de terrenos. Nos arredores de Baltimore, equipes coletaram amostras em parques infantis, riachos em áreas arborizadas e trilhas populares para caminhadas. A equipe do Spelman College, em Atlanta, coletou amostras perto de um local de resíduos perigosos do programa Superfund. Outras equipes buscaram amostras em diversos locais, desde fazendas e gramados até pastagens naturais, florestas e parques.

Emily Biggane, que lidera o projeto de coleta no United Tribes Technical College, em Dakota do Norte, afirmou que o BioDIGS "ampliou o alcance da ciência. Os alunos da UTTC coletaram amostras em uma área aberta do campus, que pôde então ser analisada."

"Nossos alunos têm uma profunda conexão com a terra, e este projeto ofereceu uma oportunidade para explorar as propriedades de algo celebrado e honrado", disse Biggane, que é membro do corpo docente de pesquisa. "Os alunos aprenderam sobre os seres vivos microscópicos que habitam o solo, e foi uma experiência holística para melhor compreender o solo que nos sustenta."

Ao mesmo tempo que busca preencher lacunas de conhecimento sobre a biodiversidade do solo, o BioDIGS também incentiva a próxima geração de cientistas da genética e fortalece o material didático de genética nas escolas participantes. Até o momento, mais de 100 estudantes pesquisadores contribuíram para o projeto, e os organizadores esperam envolver muitos mais à medida que o trabalho se expande.

"Os alunos podem ser cientistas de dados muito sofisticados", disse Schatz, professor titular da Cátedra Bloomberg de Biologia Computacional e Oncologia na Johns Hopkins. "Eles estiveram envolvidos na coleta de amostras e agora contamos com a ajuda deles para construir os genomas de referência dos micróbios, para analisar e identificar genes — tudo. Sabíamos que não conseguiríamos fazer isso sozinhos."

Os autores correspondentes incluem Emily Biggane, do United Tribes Technical College, em Dakota do Norte; Mentewab Ayalew, do Spelman College; Karla Fuller, da City University of New York; Ava M. Hoffman, do Fred Hutch Data Science Lab; e Xianfa Xie, da Virginia State University. Há dezenas de outros autores.