科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了多達(dá)12000種新的微生物
小吳 / 2020-11-11 12:56:25
在皮氏培養(yǎng)皿中培養(yǎng)微生物非常簡單——基本上用棉簽擦拭任何東西，在瓊脂板上擦拭，讓它在一個(gè)溫暖的房間里靜置幾天，然后很快！你已經(jīng)有了一些毛茸茸的新朋友。
但是你能在皮氏培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的微生物種類只是細(xì)菌、古菌和其他微生物的一小部分——只有那些適合你培養(yǎng)它們的環(huán)境的微生物。它們中的絕大多數(shù)不喜歡我們所能提供的環(huán)境，因此不會順從地在皮氏培養(yǎng)皿中生長。
現(xiàn)在，一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)利用一種叫做宏基因組學(xué)非?？岬募夹g(shù)，發(fā)現(xiàn)了12,556種從未在實(shí)驗(yàn)室中培育過的細(xì)菌和古菌新品種。
美國能源部聯(lián)合基因組研究所(DOEJointGenomeInstitute)的遺傳學(xué)家、第一作者斯蒂芬·納法赫(StephenNayfach)說：“我們能夠直接從已測序的環(huán)境樣本中重建數(shù)千個(gè)元基因組(MAGs)，而無需在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)微生物?！?br /> “這項(xiàng)研究與之前的研究相比，真正與眾不同的是我們分析的樣本所具有的顯著的環(huán)境多樣性。”
該研究小組獲得了一個(gè)包含超過10000個(gè)元基因組的龐大數(shù)據(jù)庫，元基因組是指來自環(huán)境樣本的所有遺傳物質(zhì)。他們提取出的任何DNA都被克隆，然后使用微小的基因組序列進(jìn)行測序，然后再試圖將這些DNA片段重新組合在一起。
這聽起來就像試圖把一個(gè)已經(jīng)通過攪拌機(jī)的拼圖重新組裝起來，但是使用一種叫做“裝箱”的技術(shù)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)能夠從數(shù)據(jù)中拼湊出52515個(gè)MAGs——其中很多都是高質(zhì)量的，而且都有超過50%的基因組完整。
這個(gè)團(tuán)隊(duì)并不是第一個(gè)利用宏基因組學(xué)發(fā)現(xiàn)微生物的團(tuán)隊(duì)。早在2018年，我們就報(bào)道過科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了16個(gè)巨型病毒，而2017年，科學(xué)家們利用這些方法在生命之樹上發(fā)現(xiàn)了20個(gè)新的進(jìn)化分支。
但在這項(xiàng)新工作中，研究人員試圖分析來自大范圍區(qū)域的樣本，以填補(bǔ)我們在微生物知識方面的一些空白。
該團(tuán)隊(duì)在論文中寫道：“我們對全球分布的10450個(gè)元基因組進(jìn)行了宏基因組組裝和封裝，這些元基因組來自不同的棲息地，包括海洋和其他水生環(huán)境、人類和動物宿主相關(guān)的環(huán)境，以及土壤和其他陸地環(huán)境，以恢復(fù)52515個(gè)MAGs?！?br /> “該目錄將已知的細(xì)菌和古菌的系統(tǒng)發(fā)育多樣性擴(kuò)大了44%?！?br /> 當(dāng)研究小組對比了來自分離物的基因組、之前研究的雜志和單細(xì)胞的基因組時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)在5萬份雜志中有12556份以前從未被測序過。
現(xiàn)在，重要的是要注意到這些基因組并不像你在實(shí)驗(yàn)室里從生長的細(xì)菌和古菌中得到的那樣好，然后對它們進(jìn)行測序。這種“結(jié)殼”的過程可能會在細(xì)菌物種之間混淆一些基因組片段，而基因組的大塊常常會丟失；但如果不能在實(shí)驗(yàn)室培育這些特殊物種，這仍然是發(fā)現(xiàn)我們周圍世界微生物的一種難以置信的方式。
納法赫說：“縱觀生命之樹，令人驚訝的是，有多少未開發(fā)的血統(tǒng)只由法師代表?！?br /> “盡管這些基因組草案還不完善，但它們?nèi)匀豢梢越沂驹S多關(guān)于未培養(yǎng)微生物的生物學(xué)和多樣性的信息。”