Nieuwe database brengt structuur in de wereldwijde schimmeldiversiteit
Een georganiseerd overzicht van de wereldwijde diversiteit aan schimmels, dat is wat Irene Martorelli en collega’s voor ogen hebben met de nieuwe MycoDiversity Database (MDDB) die ze bouwen in samenwerking met Naturalis Biodiversity Center. De database maakt het eenvoudiger en sneller om te zien welke schimmels er bekend zijn en hoe zij over de wereld zijn verspreid. Dit kan leiden tot de ontdekking van nieuwe schimmelsoorten.
Ongedocumenteerde soorten
‘Schimmels spelen een essentiële rol in ecosystemen en zijn cruciaal voor andere organismen’, zegt Martorelli. ‘Ze leven onder zeer uiteenlopende milieuomstandigheden. Momenteel zijn er tussen de 120.000 en 144.000 soorten bekend. De feitelijke diversiteit omvat echter miljoenen soorten, die nog steeds ongedocumenteerd zijn.’
Door de complexiteit van de morfologische structuren, de afhankelijkheid van andere organismen en de cryptische levensstijl zijn schimmels moeilijk te detecteren. Daarnaast worden de factoren die de schimmelverspreiding beïnvloeden slecht begrepen. Tegenwoordig vertrouwen veel onderzoekers op het gebruik van environmental DNA (eDNA): restjes DNA die organismen achter laten in de bodem. Door grondmonsters te nemen en deze te analyseren op DNA, kunnen onderzoekers achterhalen welke soorten er in de bodem leven en nieuwe soorten aan het licht brengen.
Meer data, meer chaos
Meer data betekent echter ook meer chaos. ‘De gegevens liggen verspreid over verschillende openbare archieven en bestaan uit verschillende soorten informatie, waaronder literatuur en meetgegevens, wat het moeilijk maakt om informatie te achterhalen', legt Martorelli uit. ‘Onze methode gebruikt geautomatiseerde tools om de informatie die in deze archieven verborgen zit, te ordenen en samen te brengen in onze MycoDiversity Database. De database bestaat uit zowel DNA-data van schimmelsoorten als uit metadata van publicaties, experimenten, taxonomie en milieu. Zo kun je er bijvoorbeeld de geografische locatie terugvinden van de plaats waar een milieumonster is verzameld. De integratie van deze informatie in de database maakt het mogelijk om een completer beeld te krijgen en verschillende soorten vragen te beantwoorden.’
Dat laatste is volgens Martorelli zeer nuttig is voor het uitbreiden van de kennis over de verspreiding van schimmels over meerdere geografische en ecologische schalen. ‘We willen onderzoekers de mogelijkheid geven om de gegevens te filteren op basis van hun vraag, omdat elke vraag een andere insteek nodig kan hebben', legt ze uit.
Toekomstige implementaties
‘De database is specifiek ontworpen voor bodemschimmels, maar de integriteit van ons systeem maakt het mogelijk om ook schimmels op te nemen die tot andere soorten omgevingen behoren, zoals water en lucht’, zegt Martorelli. ‘De infrastructuur is er al om de gegevens te hosten, en nu begint het leuke gedeelte. We willen de database verrijken met nieuwe functies die nuttig kunnen zijn voor het verwerven van meer kennis, bijvoorbeeld over de relaties van schimmels binnen hun eigen ecosystemen.'
Voor de nabije toekomst is Martorelli van plan om ook visualisatietools te implementeren, zoals grafieken en kaarten. ‘We willen het onderzoek naar de biodiversiteit van schimmels niet alleen ondersteunen, maar ook faciliteren', stelt ze. ‘De ruimtelijke en temporele componenten zijn in veel opzichten cruciaal, zoals voor klimaat- en biodiversiteitsveranderingen, landbouw en conservatie. Het zou heel nuttig zijn om onmiddellijk een overzicht te krijgen van de schimmelverspreidingspatronen over verschillende tijdsschalen en geografische schalen. Zo kunnen we onderzoeken welke omgevingsfactoren de verspreiding van schimmels beheersen.’
Dit project is een gezamenlijk onderzoek tussen de Understanding Evolution groep van Naturalis Biodiversity Center onder leiding van Dr. Vincent Merckx met de Imaging and BioInformatics groep bij LIACS onder leiding van Prof. Fons Verbeek.