Преглед на кодот на Метагеномика

[[Податотека:Environmental_shotgun_sequencing.png|мини| Во метагеномиката, генетските материјали ([[ДНК]], '''С''') се екстрахирани директно од примероците земени од околината (на пр. [[почва]], [[морска вода]], [[Човек|човечко]] црево, '''А''') по филтрирањето ('''B''') и се [[Секвенцирање на ДНК|секвенционирани]] ('''Е''') по множењето со клонирање ('''D''') во пристапот наречен секвенционирање со „сачмарка“ . Овие кратки секвенци потоа може повторно да бидат собрани со помош на методи на склопување ('''F''') за да бидат заклучени поединечните [[геном]]и или делови од геномите кои го сочинуваат првобитниот примерок на [[животната средина]]. Овие информации потоа може да бидат користеј9 за проучување на разновидноста на видовите и функционалниот потенцијал на [[Микроорганизам|микробната]] заедница во животната средина.<ref name="wooley2010"/>]]
'''Метагеномика''' ― проучување на [[Генетика|генетскиот]] материјал обновен директно од [[Животна средина|животната средина]] или од клинички примероци со метод наречен секвенционирање. Широкото поле може да биле наречено и како '''геномика на животната средина''', '''економика''', '''геномика на заедницата''' или '''микробиомика'''.

Додека традиционалната [[микробиологија]] и секвенционирањето на микробиолошкиот геном и [[геномика]]та се потпирани на одгледувани клонирани [[Микробиолошка култура|култури]], раното секвенционирање на гените во животната средина клонирало специфични гени (често генот [[16S рибозомна РНК]]) за да произведе профил на разновидност во природен примерок. Таквата работа открила дека огромното мнозинство на [[Микробиологија на почвата|микробиолошка]] [[биоразновидност]] е пропуштено со методите засновани на одгледување.<ref name="Hugenholz1998" />

Поради својата способност да ја открие претходно скриената разновидност на [[микроскоп]]скиот [[живот]], метагеномиката нуди моќен начин за разбирање на [[Микроорганизам|микробниот]] свет што може да го револуционизира разбирањето на [[биологијата]].<ref name="MarcoD2011" /> Како што цената на секвенционирањето на [[ДНК]] продолжува да паѓа, метагеномиката сега дозволува микробната екологија да биде истражувана во многу поголем обем и подробности отколку порано. Неодамнешните студии користат насочено секвенционирање или со техниката со „сачмарка“ или со [[Полимераза верижна реакција|полимеразна верижна реакција]] за да бидат добиени главно непристрасни примероци од сите [[гени]] од сите членови на земените заедници.<ref name="Eisen2007" />

== Етимологија ==
Поимот „метагеномика“ првпат бил користен од Џо Хендлсман, Роберт М. Гудман, Мишел Р. Рондон, Џон Кларди и Шон Ф. Брејди, а првпат бил појавен во 1998 година.<ref name="Handelsman1998"/> Поимот метагеном упатува на идејата дека збирката на [[гени]] секвенционирани од околината може да биде анализирана на начин аналоген на проучувањето на еден [[геном]]. Во 2005 година, Кевин Чен и Лиор Пахтер (истражувачи на Универзитетот во Калифорнија, Беркли) ја дефинирале метагеномиката како „примена на современа геномска техника без потреба од изолација и [[Лабораторија|лабораториско]] одгледување на поединечни видови“.<ref name="Chen2005"/>

== Историја ==
Конвенционалното секвенционирање започнува со култура на идентични [[клетки]] како извор на [[ДНК]]. Сепак, раните метагеномски студии откриле дека веројатно постојат големи групи на [[микроорганизми]] во многу средини кои не можат да бидат [[Микробиолошка култура|одгледувани]] и затоа не можат да бидат секвенционирани. Овие рани студии биле насочени на секвенците на 16S [[рибозом]]на [[РНК]] кои се релативно кратки, често се зачувани во рамките на еден [[вид]] и воглавно различни помеѓу видовите. Пронајдени се многу секвенци на 16S [[Рибозомна РНК|рибозомни РНК]] кои не припаѓаат на ниту еден познат култивиран вид, што покажува дека има бројни неизолирани [[Организам|организми]]. Овие истражувања на гените на рибозомната РНК земени директно од [[животната средина]], откриле дека методите засновани на [[Микробиолошка култура|одгледување]] наоѓаат помалку од 1% од бактериските и [[Археи|архејните]] видови во примерокот.<ref name="Hugenholz1998" /> Голем дел од интересот за метагеномиката доаѓа од овие откритија кои покажале дека огромното мнозинство на микроорганизми претходно поминале незабележано.

Во 1980-тите години, раната [[Молекуларна биологија|молекуларна работа]] на терен била спроведена од Норман Р. Пејс и неговите колеги, кои користеле [[Полимераза верижна реакција|полимеразна верижна реакција]] за да ја истражат различноста на секвенците на рибозомната РНК.<ref name="Lane1985"/> Увидите добиени од овие пробивни студии го навеле Пејс да ја предложи идејата за клонирање на ДНК директно од примероци од животната средина уште во 1985 година.<ref>{{Наведена книга|title=Advances in Microbial Ecology|vauthors=Pace NR, Stahl DA, Lane DJ, Olsen GJ|date=1986|publisher=Springer US|isbn=978-1-4757-0611-6|veditors=Marshall KC|volume=9|pages=1–55|chapter=The Analysis of Natural Microbial Populations by Ribosomal RNA Sequences|doi=10.1007/978-1-4757-0611-6_1}}</ref> Ова довело до првиот извештај за изолирање и клонирање на голема ДНК од примерок од животната средина, објавен од Пејс и неговите колеги во 1991 година<ref name="Pace1991"/> додека Пејс бил на Катедрата за биологија на Универзитетот во Индијана. Значителни напори обезбедиле дека ова не се лажни позитиви на [[Полимераза верижна реакција|полимеразна верижна реакција]] и го поддржал постоењето на сложена заедница на неистражени видови. Иако оваа методологија била ограничена на истражување на високо конзервирани, небелковински кодирани гени, таа ги поддржала раните набљудувања засновани на микробна морфологија дека различноста е многу посложена отколку што било познато со методите на одгледување. Набргу потоа во 1995 година, Хели ја пријавил метагеномската изолација на функционалните гени од „зообиблиотеките“ конструирани од сложена култура на организми од животната средина, одгледувани во лабораторија на исушени [[треви]].<ref name="Healy1995"/> По напуштањето на лабораторијата на Пејс, Едвард ДеЛонг продолжил на терен и објавил работа што во голема мера ги поставил темелите за филогенијата на животната средина заснована на потписните секвенци на 16S, почнувајќи со изградбата на библиотеки од морски примероци од неговата група.<ref name="Stein1996"/>

Во 2002 година, Мија Брајбарт, Форест Ровер и колегите користеле секвенцирање со „сачмарка“ во животната средина (види подолу) за да покажат дека 200 литри морска вода содржи над 5000 различни [[вируси]].<ref name="Breitbart2002"/> Последователните студии покажале дека има повеќе од илјада вирусни видови во човечката столица и веројатно милион различни вируси на килограм морски седимент, вклучувајќи и многу [[бактериофаг]]и. Во суштина сите вируси во овие студии биле нови видови. Во 2004 година, Џин Тајсон, Џил Банфилд и колегите од Универзитетот во Калифорнија, Беркли и Институтот за заеднички геном секвенционирале ДНК извлечена од систем за одводнување на кисели рудници.<ref name="Tyson2004"/> Овој напор резултирал со целосен, или речиси целосен, геном за неколку бактерии и [[археи]] кои претходно се спротивставиле на обидите за нивно одгледување.<ref name="Hugenholz2002"/>

Почнувајќи од 2003 година, Крег Вентер, водач на приватно финансираната паралела на [[Проект за човечкиот геном|Проектот за човечки геном]], ја предводел Глобалната експедиција за земање примероци од океанот, обиколувајќи ја земјината топка и собирајќи метагеномски примероци во текот на патувањето. Сите овие примероци биле секвенционирани со помош на секвенционирање со „сачмарка“, со надеж дека ќе бидат идентификувани нови геноми (а со тоа и нови организми). Пилот-проектот, спроведен во [[Саргасово Море|Саргасовото Море]], пронајде ДНК од речиси 2000 различни [[Вид (биологија)|видови]], вклучително и 148 видови [[бактерии]] досега невидени.<ref name="Venter2004"/> Вентер темелно го истражил [[Западно Крајбрежје (САД)|Западно Крајбрежјег на Соединетите Држави]] и завршил двегодишна експедиција во 2006 година за истражување на [[Балтичко Море|Балтичкото]], [[Средоземно Море|Средоземното]] и [[Црно Море|Црното Море]]. Анализата на метагеномските податоци собрани за време на ова патување откри две групи организми, едната составена од таксони приспособени на условите на животната средина на „гозба или глад“ и втората составена од релативно помалку, но пообилно и широко распространети таксони првенствено составени од [[планктон]]и.<ref name="yooseph2010"/>

Во 2005 година, Стефан К. Шустер од Универзитетот во Пен Стејт и неговите колеги ги објавиле првите секвенци од примерок од животната средина создадени со [[Секвенцирање на ДНК|секвенционирање со голема брзина]], во овој случај масовно напоредно пиросеквенционирање развиено од 454 Life Sciences.<ref name="Poinar2005"/> Друг ран труд во оваа област се појавил во 2006 година од Роберт Едвардс, Форест Рохвер и колегите од Државниот универзитет во Сан Диего.<ref name="Edwards2006"/>

== Секвенционирање ==
[[Податотека:Flow_diagram_of_a_typical_metagenome_projects.tiff|мини|328x328пкс| Проточен дијаграм на вообичаен проект за метагеном.<ref>{{Наведено списание|date=февруари 2012|title=Metagenomics - a guide from sampling to data analysis|journal=Microbial Informatics and Experimentation|volume=2|issue=1|pages=3|doi=10.1186/2042-5783-2-3|pmc=3351745|pmid=22587947|doi-access=free}}</ref>]]
Враќањето на секвенци на ДНК подолги од неколку илјади базни парови од примероци од животната средина била многу тешко додека неодамнешниот напредок во [[Молекуларна биологија|молекуларните биолошки]] техники не дозволил изградба на библиотеки во бактериски вештачки хромозоми, кои обезбедиле подобри вектори за молекуларно клонирање.<ref name="Beja2000"/>

=== Метагеномика со „сачмарка“ ===
Напредокот во [[биоинформатика]]та, усовршувањето на засилувањето на [[ДНК]] и ширењето на пресметковната моќ во голема мера ја помогнале анализата на секвенците на ДНК обновени од примероците од животната средина, овозможувајќи приспособување на секвенционирањето со „сачмарка“ на метагеномските примероци (познато и како секвенционирање со целосна метагеномска сачмарка). Пристапот, кој е користен за секвенционирање на многу одгледувани микроорганизми и [[Проект за човечкиот геном|човечкиот геном]], случајно ја вади ДНК, секвенционира многу кратки секвенци и ги реконструира во консензусна секвенца. Секвенционирањето со „сачмарка“ открива гени присутни во примероците од [[животната средина]]. Историски гледано, библиотеките за клонови биле користени за да биде олеснато ова секвенционирање. Меѓутоа, со напредокот во технологиите за секвенционирање со висока пропусна моќ, чекорот на клонирање повеќе не е неопходен и може да бидат добиени поголеми приноси на податоци за секвенционирање без овој чекор на тесно грло кој бара труд. Метагеномиката со „сачмарка“ дава информации и за тоа кои организми се присутни и кои [[Метаболизам|метаболички]] постапки се можни во заедницата.<ref name="segata2013"/> Бидејќи собирањето на ДНК од околината во голема мера е неконтролирано, најзастапените организми во примерокот од животната средина се највисоко застапени во добиените податоци за секвенцата. За да се постигне висока покриеност потребна за целосно разрешување на геномите на недоволно застапените членови на заедницата, потребни се големи примероци, честопати премногу. Од друга страна, случајната природа на секвенционирањето со „сачмарка“ гарантира дека многу од овие организми, кои инаку би останале незабележани со користење на традиционалните техники на одгледување, ќе бидат претставени со барем некои мали сегменти од секвенцата.<ref name="Tyson2004" />

=== Секвенционирање со висока пропусност ===
Предност на секвенционирањето со висока пропусна моќ е тоа што оваа техника не бара клонирање на ДНК пред секвенционирање, отстранувајќи една од главните предрасуди и тесни грла во земање примероци од околината. Првите метагеномски студии спроведени со употреба на [[Секвенцирање на ДНК|високопропусна секвенционирање]] користеле масовно напоредно 454 пиросеквенционирање.<ref name="Poinar2005"/> Три други технологии кои вообичаено се применувани за земање примероци од околината се Ion Torrent Personal Genome Machine, Illumina MiSeq или HiSeq и Applied Biosystems SOLiD системот.<ref name="rodrigue2010"/> Овие техники за секвенционирање на ДНК создаваат пократки фрагменти од Сенгеровото секвенционирање; Ion Torrent PGM System и 454 пиросеквенционирање обично произведува ~400 bp читања, Illumina MiSeq произведува 400-700 bp читања (во зависност од тоа дали се користат спарени крајни опции), а SOLiD произведува 25-75 bp читања.<ref name="schuster2008"/> Историски гледано, овие должини на читање биле значително пократки од вообичаената должина на читање со Сенгеровото секвенционирање од ~750 bp, сепак технологијата Illumina брзо се приближува до овој репер. Сепак, ова ограничување се надоместува со многу поголем број на читања на низата. Во 2009 година, пиросеквенцираните метагеноми создаваат 200-500 мегабази и платформите на Illumina создаваат околу 20-50 гигабази, но овие резултати се зголемиле за редови на големина во последниве години.<ref name="nmeth2009"/>

Новиот пристап комбинира секвенционирање со „сачмарка“ и снимање на хромозомската конформација, што ја мери близината на било кои две ДНК секвенци во иста [[клетка]], за да го води склопувањето на микробниот геном.<ref>{{Наведено списание|first7=Kyle W.|first8=Maximilian O.|first9=Andrew H.|displayauthors=6|date=февруари 2018|title=Assembly of 913 microbial genomes from metagenomic sequencing of the cow rumen|journal=Nature Communications|volume=9|issue=1|pages=870|bibcode=2018NatCo...9..870S|doi=10.1038/s41467-018-03317-6|pmc=5830445|pmid=29491419}}</ref> Технологиите за долготрајно читање секвенционирање, вклучувајќи ги PacBio RSII и PacBio Sequel од Pacific Biosciences, и Nanopore MinION, GridION, PromethION од Oxford Nanopore Technologies, е уште еден избор за да добиете долги читања на секвенционирање со „сачмарка“ што треба да ја олесни постапката на склопување.<ref>{{Наведено списание|date=септември 2016|title=Metagenomics and Bioinformatics in Microbial Ecology: Current Status and Beyond|journal=Microbes and Environments|volume=31|issue=3|pages=204–12|doi=10.1264/jsme2.ME16024|pmc=5017796|pmid=27383682}}</ref>

== Биоинформатика ==
[[Податотека:WGS_metagenomics_analysis_steps.gif|мини|610x610пкс| Шематски приказ на главните чекори неопходни за анализа на цели метагономски податоци добиени од секвенционирање со „сачмарка“.<ref>{{Наведено списание|date=2020|title=Metagenomic approaches in microbial ecology: an update on whole-genome and marker gene sequencing analyses|journal=Microbial Genomics|volume=6|issue=8|doi=10.1099/mgen.0.000409|pmc=7641418|pmid=32706331|doi-access=free}}</ref> Софтверот поврзан со секој чекор е прикажан со курзив.]]
Податоците генерирани од [[опит]]ите со метагеномика се огромни и инхерентно бучни, содржат фрагментирани податоци што претставуваат дури 10.000 [[Вид (биологија)|видови]].<ref name="wooley2010"/> Секвенционирањето на метагеномот на [[Домашно говедо|кравјиот]] [[бураг]] создава 279 гигабази, или 279 милијарди базни парови на податоци од нуклеотидна секвенца,<ref name="hess2011"/> додека генскиот каталог на микробиомот на човечкиот цревен дел идентификувал 3,3 милиони гени собрани од 567,7 гигабази на податоци за секвенца.<ref name="qin2011"/> Собирањето, курирањето и вадењето корисни биолошки информации од сетови на податоци со оваа големина претставуваат значителни пресметковни предизвици за истражувачите.<ref name="segata2013"/><ref name="paulson2013" /><ref name="committee2007" /><ref>{{Наведено списание|displayauthors=6|date=2015|title=Metagenomics: tools and insights for analyzing next-generation sequencing data derived from biodiversity studies|journal=Bioinformatics and Biology Insights|volume=9|pages=75–88|doi=10.4137/BBI.S12462|pmc=4426941|pmid=25983555}}</ref>

=== Предфилтрирање на секвенцата ===
Првиот чекор од анализата на метагеномските податоци бара извршување на одредени чекори за претходно филтрирање, вклучително и отстранување на вишок, ниско квалитетни секвенци и секвенци од веројатно [[Еукариоти|еукариотско]] потекло (особено кај метагеномите од човечко потекло).<ref name="mende">{{Наведено списание|displayauthors=6|date=23 февруари 2012|title=Assessment of metagenomic assembly using simulated next generation sequencing data|journal=PLOS ONE|volume=7|issue=2|pages=e31386|bibcode=2012PLoSO...731386M|doi=10.1371/journal.pone.0031386|pmc=3285633|pmid=22384016|doi-access=free}}</ref><ref>{{Наведено списание|date=април 2013|title=Filtering duplicate reads from 454 pyrosequencing data|journal=Bioinformatics|volume=29|issue=7|pages=830–6|doi=10.1093/bioinformatics/btt047|pmc=3605598|pmid=23376350}}</ref> Достапните методи за отстранување на контаминирани секвенци на еукариотска геномска ДНК се Eu-Detect и DeConseq.<ref>{{Наведено списание|date=септември 2011|title=Eu-Detect: an algorithm for detecting eukaryotic sequences in metagenomic data sets|journal=Journal of Biosciences|volume=36|issue=4|pages=709–17|doi=10.1007/s12038-011-9105-2|pmid=21857117}}</ref><ref>{{Наведено списание|date=март 2011|title=Fast identification and removal of sequence contamination from genomic and metagenomic datasets|journal=PLOS ONE|volume=6|issue=3|pages=e17288|bibcode=2011PLoSO...617288S|doi=10.1371/journal.pone.0017288|pmc=3052304|pmid=21408061|doi-access=free}}</ref>

=== Составување ===
{{Главна|Составување на секвенца}}
Податоците за секвенците на [[ДНК]] од [[Геномика|геномските]] и метагеномските проекти се во суштина исти, но податоците за геномската секвенца нудат поголема покриеност додека метагеномските податоци обично се многу неизлишни.<ref name="committee2007" /> Понатаму, зголемената употреба на технологии за секвенционирање од втората генерација со кратки должини на читање значи дека голем дел од идните метагеномски податоци ќе бидат склони кон грешки. Земени во комбинација, овие фактори го прават составувањето на метагеномските секвенци во геномите тешко и несигурно. Несоодветните склопови се предизвикани од присуството на повторувачки секвенци на ДНК кои го отежнуваат составувањето особено поради разликата во релативното изобилство на видови присутни во примерокот.<ref name="koonin2008"/> Погрешно склопување, исто така, може да вклучи комбинација на секвенци од повеќе од еден вид во химерични контиги.<ref name='koonin2008' />

Постојат неколку програми за склопување, од кои повеќето можат да користат информации од спарени ознаки со цел да се подобри точноста на склоповите. Некои програми, како што се Phrap или Celera Assembler, биле дизајнирани да бидат користени за склопување на единечни [[геном]]и, но сепак даваат добри резултати при составување на метагеномски множества на податоци.<ref name='wooley2010' /> Други програми, како што е кадифниот составувач (Velvet assembler), се оптимизирани за пократки отчитувања произведени со секвенционирање од втората генерација преку употреба на деБрујнови графици.<ref>{{Наведено списание|date=ноември 2012|title=MetaVelvet: an extension of Velvet assembler to de novo metagenome assembly from short sequence reads|journal=Nucleic Acids Research|volume=40|issue=20|pages=e155|doi=10.1093/nar/gks678|pmc=3488206|pmid=22821567}}</ref><ref>{{Наведено списание|date=мај 2008|title=Velvet: algorithms for de novo short read assembly using de Bruijn graphs|journal=Genome Research|volume=18|issue=5|pages=821–9|doi=10.1101/gr.074492.107|pmc=2336801|pmid=18349386}}</ref> Употребата на референтни геноми им овозможува на истражувачите да го подобрат составувањето на најзастапените микробни видови, но овој пристап е ограничен од малата подгрупа на микробни фили за кои се достапни секвенционирани геноми.<ref name='koonin2008' /> Откако составувањето е создадено дополнителен предизвик е „метагеномска деконволуција“ или одредување кои секвенци доаѓаат од кој вид во примерокот.<ref name='Burton2014' />

=== Предвидување гени ===
{{Главна|Предвидување гени}}
Попредените податоци за метагеномска анализа користат два пристапи во прибелешката на регионите за кодирање во собраните контиги.<ref name='koonin2008' /> Првиот пристап е да бидат идентификувани гените засновани на [[Хомологија (биологија)|хомологија]] со гени кои се веќе јавно достапни во бази на податоци за секвенци, обично со пребарувања со основна алатка за пребарување место на порамнување. Овој начин на пристап е применуван во програмата MEGAN 4.<ref name="MEGAN2011" /> Вториот, на почетокот, користи внатрешни одлики на секвенцата за да ги предвиди кодираните региони врз основа на комплети за обука на гени од сродни организми. Ова е пристапот што го преземаат програмите како што се GeneMark<ref name="Zhu2010" /> и GLIMMER. Главната предност на предвидувањето „на почеток“ е тоа што овозможува откривање на региони за кодирање на кои им недостасуваат хомологи во базите на податоци на секвенците; сепак, најточно е кога има големи региони на соседна геномска ДНК достапни за споредба.<ref name="wooley2010" />

=== Разновидност на видовите ===
{{Главна|Разновидност на видовите}}
Прибелешките на [[ген]]ите го обезбедуваат „што“, додека мерењата на [[Биоразновидност|разновидноста на видовите]] го обезбедуваат „кој“.<ref name="konopka2008"/> Со цел да биде поврзан составот и функцијата на заедницата во метагеномите, секвенците мора да бидат врзани. Врзувањето е постапка на поврзување на одредена низа со организам.<ref name='koonin2008'/> Во врзувањето засновано на сличност, методите како основна алатка за пребарување место на порамнување се користени за брзо пребарување на филогенетски маркери или на друг начин слични секвенци во постојните јавни бази на податоци. Овој пристап е применуван во MEGAN.<ref name="MEGAN2007"/> Друга алатка, PhymmBL, користи интерполирани Марков модели за доделување читања.<ref name='wooley2010'/> [http://huttenhower.sph.harvard.edu/metaphlan MetaPhlAn] и AMPHORA се методи засновани на уникатни маркери специфични за кладовите за проценка на релативните изобилства на организмот со подобрени сметачки изведби.<ref name="segata2012"/> Други алатки, како [https://motu-tool.org/ mOTUs]<ref name="sunagawa2013"/><ref name="milanese2019"/> и MetaPhyler,<ref name="liu2011"/> користат универзални маркери гени за профилирање на прокариотски видови. Со [https://motu-tool.org/ профилерот mOTUs] е можно да бидат профилирани видови без референтен геном, со што се подобрува проценката на разновидноста на микробната заедница.<ref name="milanese2019"/> Неодамнешните методи, како што е [https://github.com/seqan/slimm SLIMM], користат пејзаж на покриеност за читање на поединечни референтни геноми за да бидат минимизирани лажно-позитивните хитови и да се добијат сигурни релативни изобилства.<ref name="DadiRenard2017"/> Во врзувањето засновано на состав, методите користат внатрешни одлики на низата, како што се честоти на олигонуклеотиди или пристрасност за употреба на кодон.<ref name='wooley2010'/> Штом секвенците се врзани, можно е да биде извршена споредбена анализа на различноста и богатството.

=== Интеграција на податоци ===
Огромното количество експоненцијално растечки податоци за низата е застрашувачки предизвик кој е сложен од сложеноста на метаподатоците поврзани со метагеномските проекти. Метаподатоците вклучуваат детални информации за тридимензионалната (вклучувајќи длабочина или висина) [[Географија|географски]] одлики и одлики на [[животната средина]] на примерокот, физички податоци за местоположбата на примерокот и методологијата на земање мостри.<ref name="committee2007"/> Оваа информација е неопходна и за да биде обезбедена повторливост и за да биде овозможена низводно анализа. Поради нивната важност, метаподатоците и заедничкиот преглед и чување на податоци бараат стандардизирани формати на податоци сместени во специјализирани бази на податоци, како што е Genomes OnLine Database.<ref name="pagani2011"/>

Развиени се неколку алатки за интегрирање на метаподатоци и податоци за секвенца, овозможувајќи низводно споредбени анализи на различни збирки на податоци користејќи голем број еколошки индекси. Во 2007 година, Фолкер Мајер и Роберт Едвардс и тим од Националната лабораторија „Аргон“ и [[Чикашки универзитет|Чикашкиот универзитет]] ја објавиле Брзата прибелешка по метагеномика користејќи [[опслужувач]] за технологија на потсистем (MG-RAST) ресурс на заедницата за анализа на збир на податоци за метагеном.<ref name="Meyer2008"/> Заклучно со јуни 2012 година, анализирани биле над 14,8 терабази (14x10<sup>12</sup> бази) на ДНК, со повеќе од 10.000 јавни збирки податоци слободно достапни за споредба во рамките на MG-RAST. Над 8.000 корисници сега доставиле вкупно 50.000 метагеноми до MG-RAST. Системот „Интегрирани микробиски геноми/метагеноми“, исто така, обезбедува збирка алатки за функционална анализа на микробните заедници врз основа на нивната метагеномска секвенца, врз основа на референтните изолатни геноми вклучени од системот [http://img.jgi.doe.gov/cgi-bin/w/main.cgi „Интегрирани микробиолошки геноми“] (IMG) и [http://jgi.doe.gov/programs/GEBA/index.html Геномската енциклопедија на бактерии и археи].<ref name="markowitz2012"/>

Една од првите самостојни алатки за анализа на податоци за метагеном ловечка пушка со висок пропуст бил MEGAN (скратенка од метагеномски анализатор).<ref name="MEGAN2011"/><ref name="MEGAN2007"/> Првата верзија на програмата била искористена во 2005 година за да се анализира метагеномскиот контекст на секвенците на ДНК добиени од [[мамут]]ска [[коска]].<ref name="Poinar2005" /> Врз основа на споредба на основна алатка за пребарување место на порамнување со референтна база на податоци, оваа алатка врши и таксономско и функционално поврзување, со поставување на читањата на јазлите на таксономијата NCBI користејќи едноставен алгоритам со најнизок заеднички предок или на јазлите од класификациите на [http://www.theseed.org/wiki/Main_Page SEED] или [[KEGG]], соодветно.<ref name="mitra2011"/>

Со доаѓањето на брзите и евтини инструменти за секвенционирање, растот на базите на податоци на секвенците на ДНК сега е експоненцијален (на пр., базата на податоци на NCBI GenBank<ref name="benson2013"/>). Потребни се побрзи и ефикасни алатки за да биде одржан чекор со секвенционирањето со висок пропусен опсег, бидејќи пристапите засновани на основната алатка за пребарување место на порамнување, како што се MG-RAST или MEGAN, работат бавно за да прибележат големи примероци (на пр. неколку часа за обработка на база на податоци/примерок со мала/средна големина<ref name="bazinet2012"/>). Така, неодамна се појавија крајно  брзи класификатори, благодарение на попристапните моќни сервери. Овие алатки можат да ја вршат таксономската прибелешка со исклучително голема брзина, на пример CLARK<ref name="ounit2015"/> (според авторите на CLARK, може точно да класифицира „32 милиони метагеномски кратки читања во минута“). Со таква брзина, многу голема база на податоци/примерок од милијарда кратки читања може да биде обработен за околу 30 минути.

Со зголемената достапност на примероците што содржат стара ДНК и поради неизвесноста поврзана со природата на тие примероци (оштетување на старата ДНК),<ref name="falcon">{{cite bioRxiv | vauthors = Pratas D, Pinho AJ, Silva RM, Rodrigues JM, Hosseini M, Caetano T, Ferreira PJ |title=FALCON: a method to infer metagenomic composition of ancient DNA |date=февруари 2018 |biorxiv=10.1101/267179 }}</ref> е достапна брза алатка способна да произведе конзервативни проценки за сличност. Според авторите на FALCON, може да користи опуштени прагови и да уредува растојанија без да влијае на перформансите на меморијата и брзината.

=== Споредбена метагеномика ===
Споредбените анализи помеѓу метагеномите можат да обезбедат дополнителен увид во функцијата на сложените [[Микроорганизам|микробни]] заедници и нивната улога во здравјето на домаќинот.<ref name="kurokawa2007"/> Може да се направат парни или повеќекратни споредби помеѓу метагеномите на ниво на состав на секвенца (споредување на гванинско-цитозинската содржина или големината на [[геном]]от), таксономска разновидност или функционален комплемент. Споредбите на структурата на населението и филогенетската разновидност може да се направат врз основа на [[16S рибозомна РНК|16S рибозомната РНК]] и други филогенетски маркерски гени, или - во случај на заедници со ниска разновидност - со реконструкција на геномот од метагеномската база на податоци.<ref name="simon2011"/> Функционалните споредби помеѓу метагеномите може да бидат направени со споредување на секвенците со референтните бази на податоци како што се генскиот собирок или [[KEGG]], и табелирање на изобилството по категории и проценување на какви било разлики за статистичка значајност.<ref name="mitra2011"/> Овој геноцентричен пристап го нагласува функционалниот комплемент на „заедницата“ како целина наместо таксономските групи и покажува дека функционалните комплементи се аналогни при слични услови на животната средина.<ref name="simon2011"/> Следствено, метаподатоците за еколошкиот контекст на метагеномскиот примерок се особено важни во споредбените анализи, бидејќи им даваат на истражувачите способност да го проучат ефектот на живеалиштето врз структурата и функцијата на заедницата.<ref name="wooley2010" />

Дополнително, неколку студии исто така користеле модели на употреба на олигонуклеотиди за да ги идентификуваат разликите помеѓу различните микробни заедници. Примери за такви методологии го вклучуваат пристапот на релативна изобилство на динуклеотид од Вилнер и колегите.<ref name="willner2009">{{Наведено списание|date=јули 2009|title=Metagenomic signatures of 86 microbial and viral metagenomes|journal=Environmental Microbiology|volume=11|issue=7|pages=1752–66|doi=10.1111/j.1462-2920.2009.01901.x|pmid=19302541|doi-access=free}}</ref> и пристапот HabiSign на Гош и колегите.<ref name="ghosh2011">{{Наведено списание|year=2011|title=HabiSign: a novel approach for comparison of metagenomes and rapid identification of habitat-specific sequences|journal=BMC Bioinformatics|volume=12 Suppl 13|issue=Supplement 13|pages=S9|doi=10.1186/1471-2105-12-s13-s9|pmc=3278849|pmid=22373355|doi-access=free}}</ref> Оваа последна студија, исто така, посочила дека разликите во шемите на употреба на тетрануклеотиди може да бидат користени за да бидат идентификувани гените (или метагеномските читања) кои потекнуваат од специфични живеалишта. Дополнително, некои методи како TriageTools<ref name="Fimereli2013"/> или Compareads<ref name="Maillet2013"/> откриваат слични читања помеѓу две читани групи. Мерката за сличност што ја применуваат при читање се заснова на голем број идентични зборови со должина „k“ споделени со парови читања.

Клучна цел во споредбената метагеномика е да бидат идентификувани микробните групи кои се одговорни за доделување специфични одлики на дадена средина. Сепак, поради проблеми во технологиите за секвенционирање, артефактите треба да се земат предвид како во метагеномското секвенционирање.<ref name="paulson2013" /> Други ги карактеризираат меѓумикробните меѓудејствија помеѓу резидентните микробни групи. Апликација за споредбена метагеномска анализа заснована на графичкиот кориснички посредник, наречен Community-Analyzer бил развиен од Кунтал и колегите,<ref name="kuntal2013">{{Наведено списание|date=October 2013|title=Community-analyzer: a platform for visualizing and comparing microbial community structure across microbiomes|journal=Genomics|volume=102|issue=4|pages=409–18|doi=10.1016/j.ygeno.2013.08.004|pmid=23978768|doi-access=free}}</ref> кој применува [[алгоритам]] за распоред на графикони заснован на корелација кој не само што го олеснува брзото согледување на разликите во анализираните микробни заедници (во однос на нивниот таксономски состав), туку исто така обезбедува увид во инхерентните меѓумикробни меѓудејствија што се случуваат во нив. Имено, овој алгоритам за распоред, исто така, овозможува групирање на метагеномите врз основа на веројатните обрасци на меѓумикробно меѓудејство наместо едноставно споредување на вредностите на изобилството на различни таксономски групи. Покрај тоа, алатката применува неколку интерактивни функционалности засновани на графичкиот кориснички посредник, кои им овозможуваат на корисниците да вршат стандардни спопредбени анализи низ микробиомите.

== Анализа на податоци ==

=== Метаболизам на заедницата ===
Во многу [[Бактерии|бактериски]] заедници, природни или инженерски (како што се биореакторите), постои значителна поделба на трудот во метаболизмот (синтрофија), при што отпадните производи на некои организми се метаболити за други.<ref name="werner2011"/> Во еден таков систем, метаногениот биореактор, функционалната стабилност бара присуство на неколку синтрофични видови (Syntrophobacterales и Synergistia) кои работат заедно со цел да ги претворат суровите ресурси во целосно метаболизиран отпад ([[метан]]).<ref name="mcinerney2009"/> Користејќи споредбени генски студии и [[опити]] за изразување со микронизи или [[Протеомика|протеомски]] истражувачи можат да состават метаболичка мрежа што ги надминува границите на видовите. Ваквите студии бараат детално знаење за тоа кои верзии на кои [[белковини]] се кодирани од кој [[вид]], па дури и од кои видови од кои видови. Затоа, информациите за геномот на заедницата се уште една основна алатка (со [[метаболомика]] и [[протеомика]]) во потрагата за одредување како метаболитите се пренесуваат и преопбразуваат од заедницата.<ref name="kiltgord2011"/>

=== Метатранскриптомика ===
{{Further|Транскриптом|Метатранскриптомички технологии}}
{{Главна|Метатранскриптомика}}

Метагеномиката им овозможува на истражувачите пристап до функционалната и [[Метаболизам|метаболичката]] разновидност на [[Микроорганизам|микробните]] заедници, но не може да покаже кои од овие постапки се активни.<ref name="simon2011"/> Екстракцијата и анализата на метагеномската [[информациска РНК]] (метатранскриптом) обезбедува информации за профилите на регулација и [[Генска експресија|изразување]] на сложените заедници. Поради техничките потешкотии (краткиот полуживот на информациската РНК, на пример) во собирањето на РНК од животната средина, досега имало релативно малку „на лице место“ метатранскриптомски студии на микробни заедници.<ref name="simon2011"/> Иако првично биле ограничени на технологијата на [[ДНК-микрочип|микрочипови]], метатранскриптомичките студии користеле транскриптомички технологии за мерење на [[Генска експресија|изразувањето]] на целиот геном и квантификација на микробната заедница,  најпрво употребени во анализата на [[Оксидационо-редукциона реакција|оксидацијата]] на [[амонијак]] во [[Почва|почвите]].<ref name="leininger2006"/>

=== Вируси ===
{{Главна|Вирусна метагеномика}}
Метагеномското секвенционирање е особено корисно во проучувањето на [[вирус]]ните заедници. Бидејќи вирусите немаат заеднички универзален филогенетски маркер (како [[16S рибозомна РНК|16S РНК]] за [[бактерии]] и [[археи]], и 18S РНК за [[еукариоти]]), единствениот начин да биде пристапено до генетската разновидност на вирусната заедница од  примерок од [[животната средина]] е преку метагеномиката. Вирусните метагеноми (исто така наречени вироми) треба да обезбедуваат се повеќе и повеќе информации за вирусната разновидност и еволуција.<ref>{{Наведено списание|displayauthors=6|date=август 2016|title=Uncovering Earth's virome|url=http://www.escholarship.org/uc/item/4zh090xt|journal=Nature|volume=536|issue=7617|pages=425–30|bibcode=2016Natur.536..425P|doi=10.1038/nature19094|pmid=27533034}}</ref><ref>{{Наведено списание|displayauthors=6|date=јануари 2017|title=IMG/VR: a database of cultured and uncultured DNA Viruses and retroviruses|journal=Nucleic Acids Research|volume=45|issue=D1|pages=D457–D465|doi=10.1093/nar/gkw1030|pmc=5210529|pmid=27799466}}</ref><ref>{{Наведено списание|displayauthors=6|date=јануари 2019|title=IMG/VR v.2.0: an integrated data management and analysis system for cultivated and environmental viral genomes|journal=Nucleic Acids Research|volume=47|issue=D1|pages=D678–D686|doi=10.1093/nar/gky1127|pmc=6323928|pmid=30407573}}</ref><ref>{{Наведено списание|date=август 2017|title=Nontargeted virus sequence discovery pipeline and virus clustering for metagenomic data|url=https://escholarship.org/content/qt1549t4d3/qt1549t4d3.pdf?t=p2n6i2|journal=Nature Protocols|volume=12|issue=8|pages=1673–1682|doi=10.1038/nprot.2017.063|pmid=28749930}}</ref><ref name="Kristensen"/> На пример, метагеномскиот обработувач на податоци наречен Giant Virus Finder ги покажал првите докази за постоење на џиновски вируси во солена [[пустина]]<ref name="connectome">
{{Наведено списание|date=март 2016|title=Giant viruses of the Kutch Desert|journal=Archives of Virology|volume=161|issue=3|pages=721–4|arxiv=1410.1278|doi=10.1007/s00705-015-2720-8|pmid=26666442}}</ref> и во сувите долини на [[Антарктикот]].<ref name="kettes">
{{Наведено списание|date=јуни 2017|title=The "Giant Virus Finder" discovers an abundance of giant viruses in the Antarctic dry valleys|journal=Archives of Virology|volume=162|issue=6|pages=1671–1676|arxiv=1503.05575|doi=10.1007/s00705-017-3286-4|pmid=28247094}}</ref>

== Примени ==
Метагеномиката има потенцијал да го унапреди знаењето во широк спектар на области. Може да биде применета и за решавање на практичните предизвици во [[медицина]]та, [[инженерство]]то, [[земјоделство]]то, [[одржливост]]а и [[екологија]]та.<ref name="committee2007"/><ref>{{Наведено списание|date=септември–октомври 2017|title=The World Within Us|url=http://claudiacopeland.com/uploads/3/5/5/6/35560346/_hjno_the_world_within_us.pdf|journal=Healthcare Journal of New Orleans|pages=21–26}}</ref>

=== Земјоделство ===
[[Почва|Почвите]] во кои растат [[растенијата]] се населени со [[Микроорганизам|микробни]] заедници, при што еден грам почва содржи околу 10<sup>9</sup>-10<sup>10</sup> микробни [[клетки]] кои сочинуваат околу една гигабаза на информации за низата.<ref name="jansson2011" /><ref name="vogel2009" /> Микробните заедници кои ги населуваат почвите се едни од најсложените познати на науката и остануваат слабо разбрани и покрај нивната економска важност.<ref name="terra" /> Микробните конзорциуми вршат широк спектар на екосистемски услуги неопходни за раст на растенијата, вклучително и [[Врзување на азотот|врзување на атмосферски азот]], циклус на хранливи материи, сузбивање на болести и одвојување на [[железо]] и други [[метал]]и.<ref name="booklet2007" /> Стратегиите на функционална метагеномика се користат за истражување на меѓудејствијата помеѓу растенијата и микробите преку проучување на овие микробни заедници независно од одгледување.<ref name="charles2010" /><ref>{{Наведено списание|date=22 мај 2015|title=Pivotal roles of phyllosphere microorganisms at the interface between plant functioning and atmospheric trace gas dynamics|journal=Frontiers in Microbiology|volume=6|pages=486|doi=10.3389/fmicb.2015.00486|pmc=4440916|pmid=26052316|doi-access=free}}</ref> Со овозможување увид во улогата на претходно некултивираните или ретки членови на заедницата во циклусот на хранливи материи и промовирањето на растот на растенијата, метагеномските пристапи може да придонесат за подобрено откривање на болести кај земјоделските култури и [[добиток]]от и приспособување на засилени [[Земјоделство|земјоделски]] практики кои го подобруваат здравјето на културите преку искористување на врската помеѓу микробите и растенијата.<ref name="committee2007" />

=== Биогориво ===
[[Биогориво|Биогоривата]] се [[Гориво|горива]] добиени од претворање на [[биомаса]], како и во претворањето на [[целулоза]]та содржана во стебленца од [[пченка]], разводна трева и друга биомаса во целулозен етанол.<ref name="committee2007" /> Оваа постапка е зависна од микробни конзорциуми (асоцијација) кои ја преобразуваат целулозата во [[шеќер]]и, проследена со ферментација на шеќерите во [[етанол]]. Микробите, исто така, произведуваат различни извори на [[биоенергија]], вклучувајќи метан и водород.<ref name="committee2007" />

Ефикасната индустриска деконструкција на биомасата бара нови [[ензим]]и со поголема продуктивност и пониска цена.<ref name="hess2011" /> Метагеномските пристапи за анализа на сложени микробни заедници овозможуваат целен преглед на [[ензим]]и со [[Индустрија|индустриски]] примени во производството на биогориво, како што се гликозидни хидролази.<ref name="li2009" /> Понатаму, потребно е знаење за тоа како функционираат овие микробни заедници за да бидат контролирани, а метагеномиката е клучна алатка во нивното разбирање. Метагеномските пристапи овозможуваат споредбени анализи помеѓу [[Конвергентна еволуција|конвергентни]] микробни системи како што се ферментатори на [[биогас]]<ref name="jaenicke2011" /> или [[Растителнојадно животно|тревопасни]] [[инсекти]] како што е градинарската габа на мравките листосечачи.<ref name="suen2010" />

=== Биотехнологија ===
[[Микроорганизам|Микробните]] заедници произведуваат широк спектар на биолошки активни [[хемикалии]] кои се користат во конкуренција и општење.<ref name="booklet2007" /> Многу од лековите што се користени денес првично биле откриени во микроби; Неодамнешниот напредок во ископувањето на богатиот генетски ресурс на некултурни микроби довел до откривање на нови [[гени]], [[ензими]] и природни производи.<ref name="simon2011" /><ref name="simon2009a" /> Примената на метагеномиката овозможила развој на стоки и фини хемикалии, агрохемикалии и [[Лек|фармацевтски производи]] каде што придобивката од ензимски катализираната хирална синтеза се повеќе е препознавана.<ref name="wong2010" />

Два видна на анализа се користени во биопроспекцијата на метагеномските податоци: преглед управуван од функција за изразена особина и преглед управуван од секвенца за [[ДНК]] секвенци од интерес.<ref name="schloss2003" /> Анализата водена од функции се обидува да идентификува клонови кои изразуваат посакувана особина или корисна активност, проследено со биохемиска карактеризација и анализа на низата. Овој пристап е ограничен со достапноста на соодветен преглед и барањето саканата одлика да биде изразена во [[клетка]]та домаќин. Покрај тоа, ниската стапка на откривање (помалку од еден на 1.000 прегледани клонови) и неговата трудоинтензивна природа дополнително го ограничуваат овој пристап.<ref name="kakirde2010" /> Спротивно на тоа, анализата водена од секвенца користи зачувани секвенци на ДНК за да створи [[Зачетник (молекуларна биологија)|зачетници]] со [[Полимераза верижна реакција|полимеразна верижна реакција]] за да ги прегледа клоновите за секвенцата од интерес.<ref name="schloss2003" /> Во споредба со пристапите базирани на клонирање, користењето на пристап само за секвенца дополнително го намалува обемот на потребната работа на клупата. Примената на масовно напоредно секвенционирање, исто така, во голема мера го зголемува количеството на создадени податоци за секвенцата, за кои се потребни податочни редови за [[Биоинформатика|биоинформациска]] анализа со висока пропусност.<ref name="kakirde2010" /> Пристапот за преглед управуван од секвенца е ограничен од широчината и точноста на функциите на гените присутни во базите на податоци за јавните секвенци. Во пракса, [[опит]]ите користат комбинација од функционални и пристапи засновани на секвенца врз основа на интересната функција, сложеноста на примерокот што треба да бидат прегледани, и други фактори.<ref name="kakirde2010" /><ref name="parachin2011" /> Пример за успех со користење на метагеномиката како биотехнологија за откривање лекови е илустриран со [[малацидин]]ските антибиотици.<ref name="Hover_2018">{{Наведено списание|displayauthors=6|date=април 2018|title=Culture-independent discovery of the malacidins as calcium-dependent antibiotics with activity against multidrug-resistant Gram-positive pathogens|journal=Nature Microbiology|volume=3|issue=4|pages=415–422|doi=10.1038/s41564-018-0110-1|pmc=5874163|pmid=29434326}}</ref>

=== Екологија ===
[[Податотека:Iron_hydroxide_precipitate_in_stream.jpg|десно|мини| Метагеномиката овозможува проучување на микробни заедници како оние присутни во овој поток кои примаат киселинска дренажа од површинското ископување [[јаглен]].]]
Метагеномиката може да обезбеди вредни сознанија за функционалната екологија на заедници во [[животната средина]].<ref name="raes2011">{{Наведено списание|date=март 2011|title=Toward molecular trait-based ecology through integration of biogeochemical, geographical and metagenomic data|journal=Molecular Systems Biology|volume=7|pages=473|doi=10.1038/msb.2011.6|pmc=3094067|pmid=21407210}}</ref> Метагеномската анализа на [[Бактерии|бактериските]] конзорциуми пронајдени во дефекациите на австралиските морски лавови, наведува дека [[измет]]от на морскиот лав богат со хранливи материи може да биде важен извор на хранливи материи за крајбрежните [[екосистеми]]. Тоа е затоа што бактериите кои се исфрлани истовремено со дефекациите се вешти да ги разградат [[хранливите материи]] во изметот во биодостапен облик што може да биде внесен во [[Ланец на исхрана|ланецот на исхрана]].<ref name="lavery2012">{{Наведено списание|year=2012|title=High nutrient transport and cycling potential revealed in the microbial metagenome of Australian sea lion (Neophoca cinerea) faeces|journal=PLOS ONE|volume=7|issue=5|pages=e36478|bibcode=2012PLoSO...736478L|doi=10.1371/journal.pone.0036478|pmc=3350522|pmid=22606263|doi-access=free}}</ref>

Секвенционирањето на [[ДНК]], исто така, може да биде користено пошироко за да бидат идентификувани [[Вид (биологија)|видовите]] присутни во водно тело,<ref>{{Наведена мрежна страница|url=https://www.npr.org/2013/07/24/205178477/whats-swimming-in-the-river-just-look-for-dna|title=What's Swimming in the River? Just Look For DNA|date=24 јули 2013|work=NPR.org|accessdate=11 октомври 2024}}</ref> остатоци филтрирани од [[воздухот]], примерок од нечистотија или измет од [[животинско]] потекло,<ref>{{Наведено списание|last=Chua|first=Physilia Y. S.|last2=Crampton-Platt|first2=Alex|last3=Lammers|first3=Youri|last4=Alsos|first4=Inger G.|last5=Boessenkool|first5=Sanne|last6=Bohmann|first6=Kristine|date=2021-05-25|title=Metagenomics: A viable tool for reconstructing herbivore diet|journal=Molecular Ecology Resources|volume=21|issue=7|pages=1755–0998.13425|doi=10.1111/1755-0998.13425|pmc=8518049|pmid=33971086|doi-access=free}}</ref> па дури и да бидат забележани диететски производи од оброци со [[крв]].<ref>{{Наведено списание|last=Chua|first=Physilia Y. S.|last2=Carøe|first2=Christian|last3=Crampton-Platt|first3=Alex|last4=Reyes-Avila|first4=Claudia S.|last5=Jones|first5=Gareth|last6=Streicker|first6=Daniel G.|last7=Bohmann|first7=Kristine|date=2022-07-04|title=A two-step metagenomics approach for the identification and mitochondrial DNA contig assembly of vertebrate prey from the blood meals of common vampire bats (Desmodus rotundus)|url=https://mbmg.pensoft.net/article/78756/|journal=Metabarcoding and Metagenomics|language=en|volume=6|pages=e78756|doi=10.3897/mbmg.6.78756|issn=2534-9708|doi-access=free}}</ref> Ова може да го утврди опсегот на [[Инвазивен вид|инвазивни видови]] и загрозени видови, и да ги следи сезонските групи на [[население]].

=== Ремедијација на животната средина ===
{{Главна|Биоремедијација}}
Метагеномиката може да ги подобри стратегиите за следење на влијанието на [[загадувач]]ите врз [[екосистем]]ите и за чистење на контаминирани средини. Зголеменото разбирање за тоа како [[Микроорганизам|микробните]] заедници се справуваат со загадувачите ја подобрува проценката на потенцијалот на контаминираните места да се опорават од загадувањето и ги зголемува шансите за успех на испитувањата за биоаугментација или биостимулација.<ref name="george2010" />

=== Карактеризирање на цревниот микроб ===
Микробните заедници играат клучна улога во зачувувањето на [[човек]]овото [[здравје]], но нивниот состав и механизмот со кој го прават тоа остануваат загадочни.<ref name="zimmer2010" /> Метагеномското секвенционирање е користено за карактеризирање на микробните заедници од 15-18 телесни места од најмалку 250 поединки. Ова е дел од Иницијативата за човечкиот микробиом со примарни цели да биде утврдено дали постои јадро на човечкиот микробиом, да се разберат промените во човечкиот микробиом што можат да бидат поврзани со човековото здравје и да бидат развиени нови технолошки и [[Биоинформатика|биоинформатички]] алатки за поддршка на овие цели.<ref name="NelsonWhite" />

Друго [[Медицина|медицинско]] истражување како дел од проектот MetaHit (Метагеномика на човечкиот интестинален тракт) се состоело од 124 лица од [[Данска]] и [[Шпанија]], составени од здрави пациенти со прекумерна тежина и раздразливи болести на [[Дебело црево|дебелото црево]].<ref name=":0">{{Наведено списание|last=Qin|first=Junjie|last2=Li|first2=Ruiqiang|last3=Raes|first3=Jeroen|last4=Arumugam|first4=Manimozhiyan|last5=Burgdorf|first5=Kristoffer Solvsten|last6=Manichanh|first6=Chaysavanh|last7=Nielsen|first7=Trine|last8=Pons|first8=Nicolas|last9=Levenez|first9=Florence|date=2010|title=A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing|journal=Nature|language=en|volume=464|issue=7285|pages=59–65|doi=10.1038/nature08821|issn=1476-4687|pmc=3779803|pmid=20203603}}</ref> Студијата се обидела да ја категоризира длабочината и филогенетската разновидност на гастроинтестиналните [[бактерии]]. Користејќи ги податоците од секвенцата на Illumina GA и SOAPdenovo, алатка заснована на деБрујновиот графикон посебно дизајнирана за монтажни кратки читања, тие биле во можност да создадат 6,58 милиони контиги поголеми од 500 bp за вкупна должина од 10,3 Gb и должина N50 од 2,2 kb.

Студијата покажала дека две бактериски поделби, [[Bacteroidetes]] и [[Firmicutes]], сочинуваат над 90% од познатите филогенетски категории кои надвладејуваат во дисталните цревни бактерии. Користејќи ги релативните генски честоти пронајдени во цревата, овие истражувачи идентификувале 1.244 метагеномски кластери кои се критично важни за здравјето на цревниот тракт. Постојат две врсти функции во овие кластери на опсег: одржување и оние специфични за цревата. Кластерите на [[ген]]ите за одржување се потребни кај сите бактерии и често се главни играчи во главните метаболички патишта, вклучувајќи го средишниот [[метаболизам]] на [[јаглерод]] и синтезата на [[Аминокиселина|аминокиселините]]. Специфичните функции на цревата вклучуваат адхезија на [[белковините]] на домаќинот и собирање на шеќери од глобосерија гликолипиди. Се покажало дека пациентите со синдром на нервозно дебело црево покажуваат 25% помалку гени и помала разновидност на бактерии од поединците кои не страдаат од синдром на нервозно дебело црево, што укажува дека промените во разновидноста на биомот на цревата кај пациентите може да бидат поврзани со оваа состојба.<ref name=":0"/>

Иако овие студии нагласуваат некои потенцијално вредни медицински примени, само 31-48,8% од читањата може да бидат усогласени со 194 јавни човечки цревни бактериски геноми и 7,6-21,2% со бактериски геноми достапни во GenBank, што покажува дека има уште многу повеќе истражувања потребни за фаќаат нови бактериски геноми.<ref>{{Наведено списание|displayauthors=6|date=март 2010|title=A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing|journal=Nature|volume=464|issue=7285|pages=59–65|bibcode=2010Natur.464...59.|doi=10.1038/nature08821|pmc=3779803|pmid=20203603}}</ref>

Во Проектот за човечки микробиом, цревните микробни заедници биле анализирани со користење на високопропусна секвенца на [[ДНК]]. Проектот покажал дека, за разлика од поединечните микробни видови, многу метаболички постапки биле присутни меѓу сите телесни живеалишта со различна честота. Микробните заедници од 649 метагеноми извлечени од седум примарни места на телата на 102 поединци биле проучувани како дел од проектот за човечки микробиом. Метагеномската анализа открила варијации во специфичното изобилство на нишата меѓу 168 функционални модули и 196 метаболички патишта во микробиомот. Тие вклучуваат разградување на гликозаминогликанот во цревата, како и пренос на фосфати и аминокиселини поврзани со [[фенотип]]от на домаќинот (вагинална [[pH]]) во задниот дел на телото. Проектот ја извадил на виделина корисноста на метагеномиката во дијагностиката и медицината заснована на докази. Така, метагеномиката е моќна алатка за решавање на многу од итни прашања во областа на поединечната медицина.<ref name="z">{{Наведено списание|last=Abubucker|first=Sahar|last2=Segata|first2=Nicola|last3=Goll|first3=Johannes|last4=Schubert|first4=Alyxandria M.|last5=Izard|first5=Jacques|last6=Cantarel|first6=Brandi L.|last7=Rodriguez-Mueller|first7=Beltran|last8=Zucker|first8=Jeremy|last9=Thiagarajan|first9=Mathangi|year=2012|title=PLOS Computational Biology: Metabolic Reconstruction for Metagenomic Data and Its Application to the Human Microbiome|journal=PLOS Computational Biology|volume=8|issue=6|pages=e1002358|bibcode=2012PLSCB...8E2358A|doi=10.1371/journal.pcbi.1002358|pmc=3374609|pmid=22719234|doi-access=free}}</ref>

Кај животните, метагеномиката може да биде користена за профилирање на нивните цревни микробиоми и овозможување откривање на бактерии отпорни на антибиотици.<ref>{{Наведено списание|last=Chua|first=Physilia Ying Shi|last2=Rasmussen|first2=Jacob Agerbo|date=2022-05-11|title=Taking metagenomics under the wings|url=https://www.nature.com/articles/s41579-022-00746-5|journal=Nature Reviews Microbiology|language=en|volume=20|issue=8|page=447|doi=10.1038/s41579-022-00746-5|issn=1740-1534|pmid=35546350}}</ref> Ова може да има последици во следењето на ширењето на [[болести]] од дивиот свет на одгледуваните [[животни]] и [[Човек|луѓето]].

=== Дијагноза на заразни болести ===
Разликата помеѓу заразна и неинфективна [[болест]] и идентификување на основната етиологија на инфекцијата, може да биде предизвик. На пример, повеќе од половина од случаите на енцефалитис остануваат [[Дијагноза|недијагностицирани]], и покрај обемното тестирање со користење на најсовремени клинички [[Лабораторија|лабораториски]] методи. Клиничкото метагеномско секвенционирање покажува ветување како чувствителен и брз метод за дијагностицирање на инфекција со споредување на генетскиот материјал пронајден во примерокот на пациентот со бази на податоци за сите познати [[микроскоп]]ски човечки патогени и илјадници други [[Бактерии|бактериски]], [[вирус]]ни, [[Габа|габични]] и [[Паразитизам|паразитски]] [[Организам|организми]] и бази на податоци за [[ген]]от за отпорност на микроорганизмени секвенци со поврзани клинички фенотипови.<ref>{{Наведено списание|last=Chiu|first=Charles Y.|last2=Miller|first2=Steven A.|date=2019|title=Clinical metagenomics|journal=Nature Reviews Genetics|language=en|volume=20|issue=6|pages=341–355|doi=10.1038/s41576-019-0113-7|issn=1471-0064|pmc=6858796|pmid=30918369|doi-access=free}}</ref>

=== Арбовирусен надзор ===
Метагеномиката е непроценлива алатка за да помогне во карактеризирањето на различноста и [[екологија]]та на патогените кои се векторирани од хематофагните [[инсекти]] (кои се хранат со [[крв]]), како што се [[Комарец|комарците]] и [[крлежи]]те.<ref name="pmid29549363">{{Наведено списание|displayauthors=etal|year=2018|title=Mapping the virome in wild-caught Aedes aegypti from Cairns and Bangkok.|journal=Sci Rep|volume=8|issue=1|pages=4690|bibcode=2018NatSR...8.4690Z|doi=10.1038/s41598-018-22945-y|pmc=5856816|pmid=29549363}}</ref><ref name="pmid32878948">{{Наведено списание|year=2020|title=Targeted Metagenomics Offers Insights into Potential Tick-Borne Pathogens.|journal=J Clin Microbiol|volume=58|issue=11|pages=|doi=10.1128/JCM.01893-20|pmc=7587107|pmid=32878948}}</ref><ref name="pmid34442732">{{Наведено списание|year=2021|title=Uncovering the Worldwide Diversity and Evolution of the Virome of the Mosquitoes Aedes aegypti and Aedes albopictus.|journal=Microorganisms|volume=9|issue=8|page=1653|doi=10.3390/microorganisms9081653|pmc=8398489|pmid=34442732|doi-access=free}}</ref> Метагеномиката е рутински користена од страна на јавно-здравствени службеници и организации  за надзор на арбовируси.<ref name="pmid31852942">{{Наведено списание|year=2019|title=Sensitivity and specificity of metatranscriptomics as an arbovirus surveillance tool.|journal=Sci Rep|volume=9|issue=1|pages=19398|bibcode=2019NatSR...919398B|doi=10.1038/s41598-019-55741-3|pmc=6920425|pmid=31852942}}</ref><ref name="pmid28855093">{{Наведено списание|year=2017|title=Metagenomic arbovirus detection using MinION nanopore sequencing.|journal=J Virol Methods|volume=249|issue=|pages=79–84|doi=10.1016/j.jviromet.2017.08.019|pmc=|pmid=28855093|doi-access=free}}</ref>

== Поврзување ==

* [[Врзување (метагеномика)]]
* [[Отпадна вода|Епидемиологија и канализација]]
* [[Метапротеомика]]
* [[Микробна екологија]]
* [[Патогеномика]]

== Наводи ==
{{Наводи|2|refs=<!-- Converted to LDR format
     using [[User:PleaseStand/References segregator]] -->

<ref name="Hugenholz1998">
{{cite journal | vauthors = Hugenholtz P, Goebel BM, Pace NR | title = Impact of culture-independent studies on the emerging phylogenetic view of bacterial diversity | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-bacteriology_1998-09_180_18/page/4765 | journal = Journal of Bacteriology | volume = 180 | issue = 18 | pages = 4765–74 | date = септември 1998 | doi = 10.1128/JB.180.18.4765-4774.1998 | pmid = 9733676 | pmc = 107498 }}
</ref>
<ref name= MarcoD2011>
{{cite book
  | editor = Marco, D
  | year=2011
  | title=Metagenomics: Current Innovations and Future Trends
  | url = https://archive.org/details/metagenomicscurr0000unse
  | publisher=[[Caister Academic Press]]
  | isbn= 978-1-904455-87-5}}
</ref>
<ref name="Eisen2007">
{{cite journal | vauthors = Eisen JA | title = Environmental shotgun sequencing: its potential and challenges for studying the hidden world of microbes | journal = PLOS Biology | volume = 5 | issue = 3 | pages = e82 | date = март 2007 | pmid = 17355177 | pmc = 1821061 | doi = 10.1371/journal.pbio.0050082 | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="Handelsman1998">
{{cite journal | vauthors = Handelsman J, Rondon MR, Brady SF, Clardy J, Goodman RM | title = Molecular biological access to the chemistry of unknown soil microbes: a new frontier for natural products | journal = Chemistry & Biology | volume = 5 | issue = 10 | pages = R245-9 | date = октомври 1998 | pmid = 9818143 | doi = 10.1016/S1074-5521(98)90108-9 | doi-access = free }}.</ref>
<ref name="Chen2005">
{{cite journal | vauthors = Chen K, Pachter L | title = Bioinformatics for whole-genome shotgun sequencing of microbial communities | journal = PLOS Computational Biology | volume = 1 | issue = 2 | pages = 106–12 | date = јули 2005 | pmid = 16110337 | pmc = 1185649 | doi = 10.1371/journal.pcbi.0010024 | bibcode = 2005PLSCB...1...24C | doi-access = free }}</ref>
<ref name="Lane1985">
{{cite journal | vauthors = Lane DJ, Pace B, Olsen GJ, Stahl DA, Sogin ML, Pace NR | title = Rapid determination of 16S ribosomal RNA sequences for phylogenetic analyses | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 82 | issue = 20 | pages = 6955–9 | date = октомври 1985 | pmid = 2413450 | pmc = 391288 | doi = 10.1073/pnas.82.20.6955 | bibcode = 1985PNAS...82.6955L | doi-access = free }}</ref>

<!-- <ref name="Pace1985">{{cite journal| vauthors = Pace NR, Stahl DA, Lane DJ, Olsen GJ |year= 1985|title= Analyzing natural microbial populations by rRNA sequences|journal= ASM News|volume= 51|pages= 4–12|url= http://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=ENV&recid=913954&q=Analyzing+natural+microbial+populations+by+rRNA+sequences&uid=790164755&setcookie=yes|url-status= dead|archive-url= https://web.archive.org/web/20120404174757/http://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=ENV&recid=913954&q=Analyzing+natural+microbial+populations+by+rRNA+sequences&uid=790164755&setcookie=yes
|archive-date= 4 April 2012|df= dmy-all}}</ref> -->

<ref name="Pace1991">
{{cite journal | vauthors = Schmidt TM, DeLong EF, Pace NR | title = Analysis of a marine picoplankton community by 16S rRNA gene cloning and sequencing | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-bacteriology_1991-07_173_14/page/4371 | journal = Journal of Bacteriology | volume = 173 | issue = 14 | pages = 4371–8 | date = јули 1991 | pmid = 2066334 | pmc = 208098 | doi = 10.1128/jb.173.14.4371-4378.1991 | author-link = Норман Пејс }}</ref>

<ref name="Healy1995">
{{cite journal | vauthors = Healy FG, Ray RM, Aldrich HC, Wilkie AC, Ingram LO, Shanmugam KT | title = Direct isolation of functional genes encoding cellulases from the microbial consortia in a thermophilic, anaerobic digester maintained on lignocellulose | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 43 | issue = 4 | pages = 667–74 | year = 1995 | pmid = 7546604 | doi = 10.1007/BF00164771 | s2cid = 31384119 }}</ref>

<ref name="Stein1996">
{{cite journal | vauthors = Stein JL, Marsh TL, Wu KY, Shizuya H, DeLong EF | title = Characterization of uncultivated prokaryotes: isolation and analysis of a 40-kilobase-pair genome fragment from a planktonic marine archaeon | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-bacteriology_1996-02_178_3/page/591 | journal = Journal of Bacteriology | volume = 178 | issue = 3 | pages = 591–9 | date = февруари 1996 | pmid = 8550487 | pmc = 177699 | doi = 10.1128/jb.178.3.591-599.1996 }}
</ref>
<ref name="Beja2000">
{{cite journal | vauthors = Béjà O, Suzuki MT, Koonin EV, Aravind L, Hadd A, Nguyen LP, Villacorta R, Amjadi M, Garrigues C, Jovanovich SB, Feldman RA, DeLong EF | display-authors = 6 | title = Construction and analysis of bacterial artificial chromosome libraries from a marine microbial assemblage | journal = Environmental Microbiology | volume = 2 | issue = 5 | pages = 516–29 | date = октомври 2000 | pmid = 11233160 | doi = 10.1046/j.1462-2920.2000.00133.x | s2cid = 8267748 }}
</ref>
<ref name="Fimereli2013">
{{cite journal | vauthors = Fimereli D, Detours V, Konopka T | title = TriageTools: tools for partitioning and prioritizing analysis of high-throughput sequencing data | journal = Nucleic Acids Research | volume = 41 | issue = 7 | pages = e86 | date = април 2013 | pmid = 23408855 | pmc = 3627586 | doi = 10.1093/nar/gkt094 }}</ref>
<ref name="Maillet2013">{{cite journal | vauthors = Maillet N, Lemaitre C, Chikhi R, Lavenier D, Peterlongo P | title = Compareads: comparing huge metagenomic experiments | journal = BMC Bioinformatics | volume = 13 | issue = Suppl 19 | pages = S10 | year = 2012 | pmid = 23282463 | pmc = 3526429 | doi = 10.1186/1471-2105-13-S19-S10 | doi-access = free }}</ref>
<!--ref name="Allen2005">{{cite journal | vauthors = Allen EE, Banfield JF | title = Community genomics in microbial ecology and evolution | journal = Nature Reviews. Microbiology | volume = 3 | issue = 6 | pages = 489–98 | date = јуни 2005 | pmid = 15931167 | doi = 10.1038/nrmicro1157 }}
</ref-->
<ref name="Breitbart2002">
{{cite journal | vauthors = Breitbart M, Salamon P, Andresen B, Mahaffy JM, Segall AM, Mead D, Azam F, Rohwer F | display-authors = 6 | title = Genomic analysis of uncultured marine viral communities | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 99 | issue = 22 | pages = 14250–5 | date = октомври 2002 | pmid = 12384570 | pmc = 137870 | doi = 10.1073/pnas.202488399 | bibcode = 2002PNAS...9914250B | doi-access = free }}</ref>
<ref name="Tyson2004">
{{cite journal | vauthors = Tyson GW, Chapman J, Hugenholtz P, Allen EE, Ram RJ, Richardson PM, Solovyev VV, Rubin EM, Rokhsar DS, Banfield JF | display-authors = 6 | title = Community structure and metabolism through reconstruction of microbial genomes from the environment | journal = Nature | volume = 428 | issue = 6978 | pages = 37–43 | date = март 2004 | pmid = 14961025 | doi = 10.1038/nature02340 | bibcode = 2004Natur.428...37T | s2cid = 4420754 }}{{subscription required}}</ref>
<ref name="Hugenholz2002">
{{cite journal | vauthors = Hugenholtz P | title = Exploring prokaryotic diversity in the genomic era | journal = Genome Biology | volume = 3 | issue = 2 | pages = REVIEWS0003 | year = 2002 | pmid = 11864374 | pmc = 139013 | doi = 10.1186/gb-2002-3-2-reviews0003 | doi-access = free }}</ref>
<ref name="Poinar2005">
{{cite journal | vauthors = Poinar HN, Schwarz C, Qi J, Shapiro B, Macphee RD, Buigues B, Tikhonov A, Huson DH, Tomsho LP, Auch A, Rampp M, Miller W, Schuster SC | display-authors = 6 | title = Metagenomics to paleogenomics: large-scale sequencing of mammoth DNA | journal = Science | volume = 311 | issue = 5759 | pages = 392–4 | date = јануари 2006 | pmid = 16368896 | doi = 10.1126/science.1123360 | bibcode = 2006Sci...311..392P | s2cid = 11238470 }}
</ref>
<ref name="Edwards2006">
{{cite journal | vauthors = Edwards RA, Rodriguez-Brito B, Wegley L, Haynes M, Breitbart M, Peterson DM, Saar MO, Alexander S, Alexander EC, Rohwer F | display-authors = 6 | title = Using pyrosequencing to shed light on deep mine microbial ecology | journal = BMC Genomics | volume = 7 | pages = 57 | date = март 2006 | pmid = 16549033 | pmc = 1483832 | doi = 10.1186/1471-2164-7-57 | doi-access = free }}</ref>
<ref name="rodrigue2010">{{cite journal | vauthors = Rodrigue S, Materna AC, Timberlake SC, Blackburn MC, Malmstrom RR, Alm EJ, Chisholm SW | title = Unlocking short read sequencing for metagenomics | journal = PLOS ONE | volume = 5 | issue = 7 | pages = e11840 | date = јули 2010 | pmid = 20676378 | pmc = 2911387 | doi = 10.1371/journal.pone.0011840 | veditors = Gilbert JA | bibcode = 2010PLoSO...511840R | doi-access = free }}</ref>
<ref name="schuster2008">{{cite journal | vauthors = Schuster SC | title = Next-generation sequencing transforms today's biology | journal = Nature Methods | volume = 5 | issue = 1 | pages = 16–8 | date = јануари 2008 | pmid = 18165802 | doi = 10.1038/nmeth1156 | s2cid = 1465786 }}</ref>
<ref name="nmeth2009">{{Cite journal | title = Metagenomics versus Moore's law | journal = Nature Methods | volume = 6 | issue = 9 | pages = 623 | year = 2009 | doi = 10.1038/nmeth0909-623| doi-access = free }}</ref>
<!--ref name="Charuvaka">{{cite journal | doi = 10.1186/1471-2164-12-S2-S8 | volume=12 | title=Evaluation of short read metagenomic assembly | year=2011 | journal=BMC Genomics | page=S8 | vauthors=Charuvaka A}}</ref-->
<ref name="wooley2010">
{{cite journal | vauthors = Wooley JC, Godzik A, Friedberg I | title = A primer on metagenomics | journal = PLOS Computational Biology | volume = 6 | issue = 2 | pages = e1000667 | date = февруари 2010 | pmid = 20195499 | pmc = 2829047 | doi = 10.1371/journal.pcbi.1000667 | veditors = Bourne PE | bibcode = 2010PLSCB...6E0667W | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="hess2011">
{{cite journal | vauthors = Hess M, Sczyrba A, Egan R, Kim TW, Chokhawala H, Schroth G, Luo S, Clark DS, Chen F, Zhang T, Mackie RI, Pennacchio LA, Tringe SG, Visel A, Woyke T, Wang Z, Rubin EM | display-authors = 6 | title = Metagenomic discovery of biomass-degrading genes and genomes from cow rumen | journal = Science | volume = 331 | issue = 6016 | pages = 463–7 | date = јануари 2011 | pmid = 21273488 | doi = 10.1126/science.1200387 | bibcode = 2011Sci...331..463H | s2cid = 36572885 }}
</ref>
<ref name="qin2011">
{{cite journal | vauthors = Qin J, Li R, Raes J, Arumugam M, Burgdorf KS, Manichanh C, Nielsen T, Pons N, Levenez F, Yamada T, Mende DR, Li J, Xu J, Li S, Li D, Cao J, Wang B, Liang H, Zheng H, Xie Y, Tap J, Lepage P, Bertalan M, Batto JM, Hansen T, Le Paslier D, Linneberg A, Nielsen HB, Pelletier E, Renault P, Sicheritz-Ponten T, Turner K, Zhu H, Yu C, Li S, Jian M, Zhou Y, Li Y, Zhang X, Li S, Qin N, Yang H, Wang J, Brunak S, Doré J, Guarner F, Kristiansen K, Pedersen O, Parkhill J, Weissenbach J, Bork P, Ehrlich SD, Wang J | display-authors = 6 | title = A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing | journal = Nature | volume = 464 | issue = 7285 | pages = 59–65 | date = март 2010 | pmid = 20203603 | pmc = 3779803 | doi = 10.1038/nature08821 | bibcode = 2010Natur.464...59. }}{{subscription required}}</ref>
<ref name="committee2007">
{{Cite book
| publisher = The National Academies Press
| isbn = 978-0-309-10676-4
| last = Committee on Metagenomics: Challenges and Functional Applications, National Research Council
| title = The New Science of Metagenomics: Revealing the Secrets of Our Microbial Planet
| location = Washington, D.C.
| year = 2007
| url = http://www.nap.edu/catalog/11902.html
| doi = 10.17226/11902
| pmid = 21678629
}}
</ref>
<ref name='koonin2008'>{{cite journal | vauthors = Kunin V, Copeland A, Lapidus A, Mavromatis K, Hugenholtz P | title = A bioinformatician's guide to metagenomics | url = https://archive.org/details/sim_microbiology-and-molecular-biology-reviews_2008-12_72_4/page/557 | journal = Microbiology and Molecular Biology Reviews | volume = 72 | issue = 4 | pages = 557–78, Table of Contents | date = декември 2008 | pmid = 19052320 | pmc = 2593568 | doi = 10.1128/MMBR.00009-08 }}</ref>
<ref name="Burton2014">{{cite journal | vauthors = Burton JN, Liachko I, Dunham MJ, Shendure J | title = Species-level deconvolution of metagenome assemblies with Hi-C-based contact probability maps | journal = G3 | volume = 4 | issue = 7 | pages = 1339–46 | date = мај 2014 | pmid = 24855317 | pmc = 4455782 | doi = 10.1534/g3.114.011825 }}</ref>
<ref name="MEGAN2011">
{{cite journal | vauthors = Huson DH, Mitra S, Ruscheweyh HJ, Weber N, Schuster SC | title = Integrative analysis of environmental sequences using MEGAN4 | journal = Genome Research | volume = 21 | issue = 9 | pages = 1552–60 | date = септември 2011 | pmid = 21690186 | pmc = 3166839 | doi = 10.1101/gr.120618.111 }}
</ref>
<ref name="konopka2008">{{cite journal | vauthors = Konopka A | title = What is microbial community ecology? | journal = The ISME Journal | volume = 3 | issue = 11 | pages = 1223–30 | date = ноември 2009 | pmid = 19657372 | doi = 10.1038/ismej.2009.88 | doi-access = free }}</ref>
<ref name="MEGAN2007" >
{{cite journal | vauthors = Huson DH, Auch AF, Qi J, Schuster SC | title = MEGAN analysis of metagenomic data | journal = Genome Research | volume = 17 | issue = 3 | pages = 377–86 | date = март 2007 | pmid = 17255551 | pmc = 1800929 | doi = 10.1101/gr.5969107 }}
</ref>
<ref name="Venter2004">
{{cite journal | vauthors = Venter JC, Remington K, Heidelberg JF, Halpern AL, Rusch D, Eisen JA, Wu D, Paulsen I, Nelson KE, Nelson W, Fouts DE, Levy S, Knap AH, Lomas MW, Nealson K, White O, Peterson J, Hoffman J, Parsons R, Baden-Tillson H, Pfannkoch C, Rogers YH, Smith HO | display-authors = 6 | title = Environmental genome shotgun sequencing of the Sargasso Sea | journal = Science | volume = 304 | issue = 5667 | pages = 66–74 | date = април 2004 | pmid = 15001713 | doi = 10.1126/science.1093857 | citeseerx = 10.1.1.124.1840 | bibcode = 2004Sci...304...66V | s2cid = 1454587 }}</ref>
<ref name="sunagawa2013">
{{cite journal | vauthors = Sunagawa S, Mende DR, Zeller G, Izquierdo-Carrasco F, Berger SA, Kultima JR, Coelho LP, Arumugam M, Tap J, Nielsen HB, Rasmussen S, Brunak S, Pedersen O, Guarner F, de Vos WM, Wang J, Li J, Doré J, Ehrlich SD, Stamatakis A, Bork P | display-authors = 6 | title = Metagenomic species profiling using universal phylogenetic marker genes | journal = Nature Methods | volume = 10 | issue = 12 | pages = 1196–9 | date = декември 2013 | pmid = 24141494 | doi = 10.1038/nmeth.2693 | s2cid = 7728395 }}
</ref>
<ref name="yooseph2010">
{{cite journal | vauthors = Yooseph S, Nealson KH, Rusch DB, McCrow JP, Dupont CL, Kim M, Johnson J, Montgomery R, Ferriera S, Beeson K, Williamson SJ, Tovchigrechko A, Allen AE, Zeigler LA, Sutton G, Eisenstadt E, Rogers YH, Friedman R, Frazier M, Venter JC | display-authors = 6 | title = Genomic and functional adaptation in surface ocean planktonic prokaryotes | journal = Nature | volume = 468 | issue = 7320 | pages = 60–6 | date = ноември 2010 | pmid = 21048761 | doi = 10.1038/nature09530 | bibcode = 2010Natur.468...60Y | doi-access = free }}{{subscription required}}
</ref>
<ref name="milanese2019">
{{cite journal | vauthors = Milanese A, Mende DR, Paoli L, Salazar G, Ruscheweyh HJ, Cuenca M, Hingamp P, Alves R, Costea PI, Coelho LP, Schmidt TS, Almeida A, Mitchell AL, Finn RD, Huerta-Cepas J, Bork P, Zeller G, Sunagawa S | display-authors = 6 | title = Microbial abundance, activity and population genomic profiling with mOTUs2 | journal = Nature Communications | volume = 10 | issue = 1 | pages = 1014 | date = март 2019 | pmid = 30833550 | pmc = 6399450 | doi = 10.1038/s41467-019-08844-4 | bibcode = 2019NatCo..10.1014M }}
</ref>
<ref name="liu2011">
{{cite journal | vauthors = Liu B, Gibbons T, Ghodsi M, Treangen T, Pop M | title = Accurate and fast estimation of taxonomic profiles from metagenomic shotgun sequences | journal = BMC Genomics | volume = 12 | pages = S4 | year = 2011 | issue = Suppl 2 | pmid = 21989143 | pmc = 3194235 | doi = 10.1186/1471-2164-12-S2-S4 | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="pagani2011">
{{cite journal | vauthors = Pagani I, Liolios K, Jansson J, Chen IM, Smirnova T, Nosrat B, Markowitz VM, Kyrpides NC | display-authors = 6 | title = The Genomes OnLine Database (GOLD) v.4: status of genomic and metagenomic projects and their associated metadata | journal = Nucleic Acids Research | volume = 40 | issue = Database issue | pages = D571-9 | date = јануари 2012 | pmid = 22135293 | pmc = 3245063 | doi = 10.1093/nar/gkr1100 }}
</ref>
<ref name="Meyer2008">
{{cite journal | vauthors = Meyer F, Paarmann D, D'Souza M, Olson R, Glass EM, Kubal M, Paczian T, Rodriguez A, Stevens R, Wilke A, Wilkening J, Edwards RA | display-authors = 6 | title = The metagenomics RAST server - a public resource for the automatic phylogenetic and functional analysis of metagenomes | journal = BMC Bioinformatics | volume = 9 | pages = 386 | date = септември 2008 | pmid = 18803844 | pmc = 2563014 | doi = 10.1186/1471-2105-9-386 | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="markowitz2012">{{cite journal | vauthors = Markowitz VM, Chen IM, Chu K, Szeto E, Palaniappan K, Grechkin Y, Ratner A, Jacob B, Pati A, Huntemann M, Liolios K, Pagani I, Anderson I, Mavromatis K, Ivanova NN, Kyrpides NC | display-authors = 6 | title = IMG/M: the integrated metagenome data management and comparative analysis system | journal = Nucleic Acids Research | volume = 40 | issue = Database issue | pages = D123-9 | date = јануари 2012 | pmid = 22086953 | pmc = 3245048 | doi = 10.1093/nar/gkr975 }}</ref>
<ref name="mitra2011">{{cite journal | vauthors = Mitra S, Rupek P, Richter DC, Urich T, Gilbert JA, Meyer F, Wilke A, Huson DH | display-authors = 6 | title = Functional analysis of metagenomes and metatranscriptomes using SEED and KEGG | journal = BMC Bioinformatics | volume = 12 | pages = S21 | date = февруари 2011 | issue = Suppl 1 | pmid = 21342551 | pmc = 3044276 | doi = 10.1186/1471-2105-12-S1-S21 | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="benson2013">
{{cite journal | vauthors = Benson DA, Cavanaugh M, Clark K, Karsch-Mizrachi I, Lipman DJ, Ostell J, Sayers EW | title = GenBank | journal = Nucleic Acids Research | volume = 41 | issue = Database issue | pages = D36-42 | date = јануари 2013 | pmid = 23193287 | pmc = 3531190 | doi = 10.1093/nar/gks1195 }}
</ref>
<ref name="bazinet2012">
{{cite journal | vauthors = Bazinet AL, Cummings MP | title = A comparative evaluation of sequence classification programs | journal = BMC Bioinformatics | volume = 13 | pages = 92 | date = мај 2012 | pmid = 22574964 | pmc = 3428669 | doi = 10.1186/1471-2105-13-92 | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="ounit2015">
{{cite journal | vauthors = Ounit R, Wanamaker S, Close TJ, Lonardi S | title = CLARK: fast and accurate classification of metagenomic and genomic sequences using discriminative k-mers | journal = BMC Genomics | volume = 16 | pages = 236 | date = март 2015 | issue = 1 | pmid = 25879410 | pmc = 4428112 | doi = 10.1186/s12864-015-1419-2 | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="Zhu2010">
{{cite journal | vauthors = Zhu W, Lomsadze A, Borodovsky M | title = Ab initio gene identification in metagenomic sequences | journal = Nucleic Acids Research | volume = 38 | issue = 12 | pages = e132 | date = јули 2010 | pmid = 20403810 | pmc = 2896542 | doi = 10.1093/nar/gkq275 }}
</ref>
<ref name='kurokawa2007'>
{{cite journal | vauthors = Kurokawa K, Itoh T, Kuwahara T, Oshima K, Toh H, Toyoda A, Takami H, Morita H, Sharma VK, Srivastava TP, Taylor TD, Noguchi H, Mori H, Ogura Y, Ehrlich DS, Itoh K, Takagi T, Sakaki Y, Hayashi T, Hattori M | display-authors = 6 | title = Comparative metagenomics revealed commonly enriched gene sets in human gut microbiomes | journal = DNA Research | volume = 14 | issue = 4 | pages = 169–81 | date = август 2007 | pmid = 17916580 | pmc = 2533590 | doi = 10.1093/dnares/dsm018 | url = }}</ref>
<ref name="paulson2013">
{{cite journal | vauthors = Paulson JN, Stine OC, Bravo HC, Pop M | title = Differential abundance analysis for microbial marker-gene surveys | journal = Nature Methods | volume = 10 | issue = 12 | pages = 1200–2 | date = декември 2013 | pmid = 24076764 | pmc = 4010126 | doi = 10.1038/nmeth.2658 }}
</ref>
<ref name="simon2011">{{cite journal | vauthors = Simon C, Daniel R | title = Metagenomic analyses: past and future trends | url = https://archive.org/details/sim_applied-and-environmental-microbiology_2011-02_77_4/page/1153 | journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 77 | issue = 4 | pages = 1153–61 | date = февруари 2011 | pmid = 21169428 | pmc = 3067235 | doi = 10.1128/AEM.02345-10 | bibcode = 2011ApEnM..77.1153S }}
</ref>

<ref name="segata2013">
{{cite journal | vauthors = Segata N, Boernigen D, Tickle TL, Morgan XC, Garrett WS, Huttenhower C | title = Computational meta'omics for microbial community studies | journal = Molecular Systems Biology | volume = 9 | issue = 666 | pages = 666 | date = мај 2013 | pmid = 23670539 | pmc = 4039370 | doi = 10.1038/msb.2013.22 }}
</ref>
<ref name="werner2011">
{{cite journal | vauthors = Werner JJ, Knights D, Garcia ML, Scalfone NB, Smith S, Yarasheski K, Cummings TA, Beers AR, Knight R, Angenent LT | display-authors = 6 | title = Bacterial community structures are unique and resilient in full-scale bioenergy systems | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 108 | issue = 10 | pages = 4158–63 | date = март 2011 | pmid = 21368115 | pmc = 3053989 | doi = 10.1073/pnas.1015676108 | bibcode = 2011PNAS..108.4158W | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="segata2012">
{{cite journal | vauthors = Segata N, Waldron L, Ballarini A, Narasimhan V, Jousson O, Huttenhower C | title = Metagenomic microbial community profiling using unique clade-specific marker genes | journal = Nature Methods | volume = 9 | issue = 8 | pages = 811–4 | date = јуни 2012 | pmid = 22688413 | pmc = 3443552 | doi = 10.1038/nmeth.2066 }}
</ref>
<ref name="mcinerney2009">
{{cite journal | vauthors = McInerney MJ, Sieber JR, Gunsalus RP | title = Syntrophy in anaerobic global carbon cycles | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 20 | issue = 6 | pages = 623–32 | date = декември 2009 | pmid = 19897353 | pmc = 2790021 | doi = 10.1016/j.copbio.2009.10.001 }}
</ref>
<ref name="DadiRenard2017">
{{cite journal | vauthors = Dadi TH, Renard BY, Wieler LH, Semmler T, Reinert K | title = SLIMM: species level identification of microorganisms from metagenomes | journal = PeerJ | volume = 5 | pages = e3138 | year = 2017 | pmid = 28367376 | pmc = 5372838 | doi = 10.7717/peerj.3138 | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="kiltgord2011">{{cite journal | vauthors = Klitgord N, Segrè D | title = Ecosystems biology of microbial metabolism | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 22 | issue = 4 | pages = 541–6 | date = август 2011 | pmid = 21592777 | doi = 10.1016/j.copbio.2011.04.018 }}</ref>
<ref name="leininger2006">{{cite journal | vauthors = Leininger S, Urich T, Schloter M, Schwark L, Qi J, Nicol GW, Prosser JI, Schuster SC, Schleper C | display-authors = 6 | title = Archaea predominate among ammonia-oxidizing prokaryotes in soils | journal = Nature | volume = 442 | issue = 7104 | pages = 806–9 | date = август 2006 | pmid = 16915287 | doi = 10.1038/nature04983 | bibcode = 2006Natur.442..806L | s2cid = 4380804 | author-link7 = James I. Prosser }}</ref>
<ref name= Kristensen>
{{cite journal | vauthors = Kristensen DM, Mushegian AR, Dolja VV, Koonin EV | title = New dimensions of the virus world discovered through metagenomics | journal = Trends in Microbiology | volume = 18 | issue = 1 | pages = 11–9 | date = јануари 2010 | pmid = 19942437 | pmc = 3293453 | doi = 10.1016/j.tim.2009.11.003 }}
</ref>
<ref name="jansson2011">{{Cite news | volume = 6 | issue = 7 | page = 309 | last = Jansson | first = Janet | name-list-style = vanc | title = Towards "Tera-Terra": Terabase Sequencing of Terrestrial Metagenomes Print E-mail | work = Microbe | year = 2011 | url = http://www.microbemagazine.org/index.php/07-2011-home/3553-towards-tera-terra-terabase-sequencing-of-terrestrial-metagenomes | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20120331040553/http://www.microbemagazine.org/index.php/07-2011-home/3553-towards-tera-terra-terabase-sequencing-of-terrestrial-metagenomes | archive-date = 31 March 2012 | df = dmy-all }}</ref>
<ref name="vogel2009">{{Cite journal | vauthors = Vogel TM, Simonet P, Jansson JK, Hirsch PR, Tiedje JM, Van Elsas JD, Bailey MJ, Nalin R, Philippot L | doi = 10.1038/nrmicro2119 | title = TerraGenome: A consortium for the sequencing of a soil metagenome | journal = Nature Reviews Microbiology | volume = 7 | issue = 4 | pages = 252 | year = 2009 | doi-access = free }}</ref>
<ref name="terra">{{cite web | title = TerraGenome Homepage | work = TerraGenome international sequencing consortium | access-date = 30 December 2011 | url = http://www.terragenome.org/ }}</ref>
<ref name="booklet2007">{{Cite conference | publisher = The National Academies Press | last = Committee on Metagenomics: Challenges and Functional Applications, National Research Council | title = Understanding Our Microbial Planet: The New Science of Metagenomics | year = 2007 | url = http://dels-old.nas.edu/dels/rpt_briefs/metagenomics_final.pdf | access-date = 30 December 2011 | archive-date = 30 October 2012 | archive-url = https://web.archive.org/web/20121030063805/http://dels-old.nas.edu/dels/rpt_briefs/metagenomics_final.pdf | url-status = dead }}</ref>
<ref name="charles2010">{{cite book | vauthors = Charles T|year=2010|chapter=The Potential for Investigation of Plant-microbe Interactions Using Metagenomics Methods|title=Metagenomics: Theory, Methods and Applications| url = https://archive.org/details/metagenomicscurr0000unse|publisher=Caister Academic Press|isbn= 978-1-904455-54-7}}</ref>
<ref name="simon2009a">{{cite journal | vauthors = Simon C, Daniel R | title = Achievements and new knowledge unraveled by metagenomic approaches | journal = Applied Microbiology and Biotechnology | volume = 85 | issue = 2 | pages = 265–76 | date = ноември 2009 | pmid = 19760178 | pmc = 2773367 | doi = 10.1007/s00253-009-2233-z }}</ref>
<ref name="li2009">
{{cite journal | vauthors = Li LL, McCorkle SR, Monchy S, Taghavi S, van der Lelie D | title = Bioprospecting metagenomes: glycosyl hydrolases for converting biomass | journal = Biotechnology for Biofuels | volume = 2 | pages = 10 | date = мај 2009 | pmid = 19450243 | pmc = 2694162 | doi = 10.1186/1754-6834-2-10 | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="jaenicke2011">
{{cite journal | vauthors = Jaenicke S, Ander C, Bekel T, Bisdorf R, Dröge M, Gartemann KH, Jünemann S, Kaiser O, Krause L, Tille F, Zakrzewski M, Pühler A, Schlüter A, Goesmann A | display-authors = 6 | title = Comparative and joint analysis of two metagenomic datasets from a biogas fermenter obtained by 454-pyrosequencing | journal = PLOS ONE | volume = 6 | issue = 1 | pages = e14519 | date = јануари 2011 | pmid = 21297863 | pmc = 3027613 | doi = 10.1371/journal.pone.0014519 | veditors = Aziz RK | bibcode = 2011PLoSO...614519J | doi-access = free }}
</ref>

<ref name="suen2010">
{{cite journal | vauthors = Suen G, Scott JJ, Aylward FO, Adams SM, Tringe SG, Pinto-Tomás AA, Foster CE, Pauly M, Weimer PJ, Barry KW, Goodwin LA, Bouffard P, Li L, Osterberger J, Harkins TT, Slater SC, Donohue TJ, Currie CR | display-authors = 6 | title = An insect herbivore microbiome with high plant biomass-degrading capacity | journal = PLOS Genetics | volume = 6 | issue = 9 | pages = e1001129 | date = септември 2010 | pmid = 20885794 | pmc = 2944797 | doi = 10.1371/journal.pgen.1001129 | veditors = Sonnenburg J | doi-access = free }}
</ref>

<ref name="wong2010">{{cite book
|author= Wong D
|year=2010
|chapter=Applications of Metagenomics for Industrial Bioproducts|title=Metagenomics: Theory, Methods and Applications
|publisher=Caister Academic Press
|isbn= 978-1-904455-54-7}}</ref>
<ref name="schloss2003">{{cite journal | vauthors = Schloss PD, Handelsman J | title = Biotechnological prospects from metagenomics | journal = Current Opinion in Biotechnology | volume = 14 | issue = 3 | pages = 303–10 | date = јуни 2003 | pmid = 12849784 | doi = 10.1016/S0958-1669(03)00067-3 | url = http://handelsmanlab.sites.yale.edu/sites/default/files/Biotechnological%20prospects%20from%20metagenomics.pdf | access-date = 20 January 2012 | archive-url = https://web.archive.org/web/20160304024004/http://handelsmanlab.sites.yale.edu/sites/default/files/Biotechnological%20prospects%20from%20metagenomics.pdf | archive-date = 4 March 2016 | url-status = dead }}</ref>

<ref name="kakirde2010">
{{cite journal | vauthors = Kakirde KS, Parsley LC, Liles MR | title = Size Does Matter: Application-driven Approaches for Soil Metagenomics | journal = Soil Biology & Biochemistry | volume = 42 | issue = 11 | pages = 1911–1923 | date = ноември 2010 | pmid = 21076656 | pmc = 2976544 | doi = 10.1016/j.soilbio.2010.07.021 }}</ref>

<ref name="parachin2011">
{{cite journal | vauthors = Parachin NS, Gorwa-Grauslund MF | title = Isolation of xylose isomerases by sequence- and function-based screening from a soil metagenomic library | journal = Biotechnology for Biofuels | volume = 4 | issue = 1 | pages = 9 | date = мај 2011 | pmid = 21545702 | pmc = 3113934 | doi = 10.1186/1754-6834-4-9 | doi-access = free }}
</ref>
<ref name="zimmer2010">{{cite news|last=Zimmer|first=Carl | name-list-style = vanc |title=How Microbes Defend and Define Us|url=https://www.nytimes.com/2010/07/13/science/13micro.html?_r=2&pagewanted=all|access-date=29 December 2011|newspaper=New York Times|date=13 July 2010}}</ref>
<ref name="george2010">
{{cite book | vauthors = George I, Stenuit B, Agathos SN |year=2010|chapter=Application of Metagenomics to Bioremediation  | veditors = Marco D |title=Metagenomics: Theory, Methods and Applications| url = https://archive.org/details/metagenomicscurr0000unse |publisher=Caister Academic Press|isbn= 978-1-904455-54-7 }}
</ref>
<ref name= NelsonWhite>
{{cite book |author= Nelson KE and White BA |year=2010|chapter=Metagenomics and Its Applications to the Study of the Human Microbiome|title=Metagenomics: Theory, Methods and Applications|publisher=Caister Academic Press|isbn= 978-1-904455-54-7}}
</ref>}}

== Надворешни врски ==

* [http://www.nature.com/nrmicro/focus/metagenomics/index.html Насочување кон метагеномиката] на мрежната страница на ''Nature Reviews Microbiology''
* [http://cami-challenge.org Иницијативата „Критичка проценка на интерпретацијата на метагеномот“] за евалуација на методите во метагеномиката

[[Категорија:Биоинформатика]]
[[Категорија:Статии со извадоци]]
[[Категорија:Микробиолошки техники]]
[[Категорија:Природозаштитна микробиологија]]
[[Категорија:Геномика]]
[[Категорија:Метагеномика]]