Přestože rozvoj environmentálního sekvenování zapříčinil v mikrobiální ekologii revoluci, tradiční mikrobiální kultivace má pořád své nezastupitelné místo. Je nenahraditelná například při experimentálním studiu adaptací, fenotypové plasticity i ekologických valencí, kdy je zapotřebí pracovat s jednotlivými genetickými liniemi, tj. mikrobiálními kmeny. Své nezastupitelné místo má i při budování DNA referenčních databází mikroorganismů, podle nichž jsou mikroby v rámci sekvenování environmentální DNA identifikovány/determinovány. Problémem nicméně je tzv. Great Plate Anomaly, tedy předpoklad, že většina mikrobiálních druhů je v laboratorních podmínkách nekultivovatelná. Zatímco se ukázalo, že u bakterií může těchto nekultivovatelných druhů být až 99 %, u jiných mikrobiálních skupin nemáme o rozsahu problému ani potuchy. Nejinak je tomu u rozsivek, které jsou jednou z nejrozmanitějších (až 200,000 druhů) a nejvýznamnějších (mimo jejich přirozené environmentální role se užívají i v biomonitoringu, biotechnologiích, průmyslu aj.) mikrobiálních skupin vůbec. Přesto jsou na tom z hlediska plnosti referenčních DNA databází mezi mikroby prakticky nejhůř. V rámci této diplomové práce proto student ve spolupráci se školitelem provede experiment založený na porovnání výsledků klasické laboratorní a in situ (tj. v původním prostředí) kultivace. To umožní odhalit (1) rozsah Great Plate Anomaly u rozsivek i to, zda (2) ji lze obejít prostřednictvím nových metod in situ kultivace. V průběhu práce se student naučí zejména vytvářet klonální mikrobiální kmeny prostřednictvím izolace jednotlivých buněk, udržovat mikrobiální kultury a vyhodnotit výsledky. Dle svých preferencí se dále může podílet na designování experimentu, vývoji in situ kultivačních zařízení, morfologické a genetické charakterizaci získaných mikrobiálních kmenů, či statistickém a bioinformatickém zpracování dat. Mnohé z těchto dovedností jsou přenositelné mimo akademickou půdu, například do sféry komerčních biotechnologií. Preferencí školitele je vypracování diplomové práce formou publikovatelného manuskriptu, jehož by byl student hlavní autor. V tomto případě by práce měla být v angličtině, může být ale i v češtině (či slovenštině).
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
Although the development of environmental sequencing has caused a revolution in microbial ecology, traditional microbial cultivation still has its irreplaceable place. It is irreplaceable, for example, in the experimental study of adaptations, phenotypic plasticity, and ecological valences, where it is necessary to work with individual genetic lines, i.e. microbial strains. It also has its irreplaceable place in the construction of DNA reference databases of microorganisms, according to which microbes are identified/determined as part of environmental DNA sequencing. However, the problem is the so-called Great Plate Anomaly, i.e. an assumption that most microbial species cannot be cultivated under laboratory conditions. While it has been shown that in bacteria the proportion of these non-cultivable species can be as high as 99%, in other microbial groups we have no idea of the extent of this problem. It is not different for diatoms, one of the most diverse (possibly 200,000 extant species) and most important (in addition to their natural environmental roles, they are also used in biomonitoring, biotechnology, industry, etc.) microbial groups. Nevertheless, in terms of completeness of reference DNA databases, they are practically the worst among microbes. As part of this thesis, the student, in cooperation with the supervisor, will perform an experiment based on the comparison of the results of classic laboratory and in situ (i.e. in the original environment) cultivation. This will reveal (1) the extent of the Great Plate Anomaly in diatoms and (2) whether it can be circumvented through new methods of in situ cultivation. In the course of the work, the student will learn to create clonal microbial strains through the isolation of individual cells, maintain microbial cultures and evaluate the results. According to her/his preferences, she/he can also participate in the design of the experiment, developement of in situ cultivation devices, the morphological and genetic characterization of the obtained microbial strains, or the statistical and bioinformatic processing of the data. Many of these skills are transferable beyond academia, for example to the realm of commercial biotechnology. The supervisor's preference is to prepare the diploma thesis in the form of a publishable scientific manuscript, of which the student would be the main author. In such a case, the thesis would be written in English. Nevertheless, it can be written also in Czech (or Slovak).
