Mikrobiom
Historija
Pristup do tada nevidljivom svijetu otvorio je oči i umove istraživača sedamnaestog stoljeća. Antonie van Leeuwenhoek je istraživao različite bakterije raznih oblika, gljive i protozoe, koje je nazvao životinje, uglavnom uzoraka iz vode, blata i zubnih naslaga, i otkrio biofilm kao prvi pokazatelj interakcije mikroorganizama unutar složenih zajednica. Objašnjenje Roberta Kocha porijekla bolesti ljudi i životinja kao posljedice mikrobnih infekcija i razvoj koncepta patogenosti je bila važna prekretnica u mikrobiologiji. Ovi nalazi su pomjerili fokus istraživačke zajednice i javnosti na ulogu mikroorganizama kao uzročnika bolesti koje je trebalo eliminirati. Međutim, opsežna istraživanja u proteklom stoljeću pokazala su da je samo mali dio mikroorganizama povezan s bolešću ili patogenošću. Ogromna većina mikroba je neophodna za funkcionisanje ekosistema i poznata je po korisnim interakcijama sa drugim mikrobima, kao i makroorganizmima. Zapravo, održavanje zdravog mikrobioma ključno je za ljudsko zdravlje i može biti meta za nove terapeutike. Krajem devetnaestog stoljeća, mikrobna ekologija je započela pionirskim radom, koji su pokrenuli Martinus W. Beijerinck i Sergei Winogradsky. Novouspostavljena nauka mikrobiologija životnog okruženja rezultirala je još jednom promjenom paradigme: mikroorganizmi su posvuda u prirodnom okruženju, često povezani sa domaćinima i, po prvi put, bilo je opisano njihovop blagotvorno djelovanje na njihove domaćine. Nakon toga, koncept da mikroorganizmi postoje kao pojedinačne ćelije počeo je da se menja jer je postajalo sve očiglednije da se mikrobi pojavljuju unutar složenih skupova u kojima su interakcije vrsta i komunikacija kritične za dinamiku populacije i funkcionalne aktivnosti. Otkriće DNK, razvoj tehnologije sekvenciranja, lančane reakcija polimeraze (PCR) i kloniranja omogućilo je istraživanje mikrobnih zajednica korištenjem DNK i nezavisnih od uzgoja. Pristupi su zasnovani I na RNK. Daljnji važan korak bilo je uvođenje filogenetskih markera kao što je 16S rRNK gen za analizu mikrobne zajednice koje su pšokrenuli Carl Woese i George E. Fox 1977. godine. Danas biolozi mogu barkodirati bakterije, archaea, gljive, alge i protiste u njihovim prirodnim staništima, npr. ciljanjem njihovih 16S i 18S rRNK gena, unutrašnjeg razmaka transkripcije (ITS), ili, alternativno, specifičnih funkcionalnih regija gena koji kodiraju za specifične enzime. Još jedna velika promjena paradigme započeta je početkom ovog stoljeća i traje do danas, jer su nove tehnologije sekvenciranja i akumulirani podaci o sekvenci istakli i sveprisutnost mikrobnih zajednica u povezanosti unutar viših organizama i kritičnu ulogu mikroba u ljudskom životu, zdravlje životinja i biljaka. Ove nove mogućnosti su revolucionirale mikrobnu ekologiju, jer analiza genoma i metagenoma na način visoke propusnosti pruža efikasne metode za rješavanje funkcionalnog potencijala pojedinačnih mikroorganizama, kao i cijele zajednice u njihovim prirodnim staništima. Multiomika tehnologije uključujući metatranskriptom, metaproteom i metabolom pristupe sada pružaju detaljne informacije o mikrobnim aktivnostima u okruženju. Na osnovu bogate osnove podataka, kultivacija mikroba, koja je često bila ignorirana ili potcijenjena u posljednjih trideset  godina, dobila je novu važnost, a visoka propusnost kultutomike je sada važan dio alata za proučavanje mikrobioma. Veliki potencijal i moć kombinovanja višestrukih "omičkih" tehnika za analizu interakcija domaćin-mikrob istaknuti su u nekoliko recenzija.