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在一項(xiàng)新的研究中，來自瑞士聯(lián)邦蘇黎世理工學(xué)院和西班牙國(guó)家研究委員會(huì)海洋科學(xué)研究所（ICM-CSIC）等研究機(jī)構(gòu)的研究人員揭示了一個(gè)新的海洋細(xì)菌家族的存在，而且這個(gè)海洋細(xì)菌家族的遺傳能力通過它們的基因組中大量的生物合成基因簇（biosynthetic gene cluster, BGC），可能具有許多生物技術(shù)應(yīng)用。

相關(guān)研究結(jié)果于2022年6月22日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Biosynthetic potential of the global ocean microbiome”。

該海洋細(xì)菌家族屬于Eremiobacterota門，在此之前還被認(rèn)為只存在于陸地環(huán)境中。然而，根據(jù)這項(xiàng)新的研究，這些細(xì)菌也存在于海洋中。

論文共同通訊作者、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院教授Shinichi Sunagawa解釋說，“除了從生物合成的角度來看，這些細(xì)菌是一個(gè)非常多樣化的細(xì)菌群體的一部分之外，它們?cè)谡麄€(gè)海洋水體中無處不在、大量分布。”

論文第一作者、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院研究員Lucas Paoli強(qiáng)調(diào)，“該海洋細(xì)菌家族的一些物種可能占海洋特定地區(qū)所有細(xì)菌的6%，這相當(dāng)于每升海水中有幾百萬個(gè)這樣的生物。”

這是通過分析塔拉海洋（Tara Oceans）考察期間收集的1000多個(gè)水樣發(fā)現(xiàn)的。這些作者總共確定了7000多個(gè)BGC家族---其中大部分是以前未知的---可用于合成生化化合物和改進(jìn)生物技術(shù)過程，以及其他應(yīng)用。

參與這項(xiàng)研究的ICM-CSIC研究員Josep M. Gasol透露，“這些結(jié)果突出了我們對(duì)微觀海洋生物的知識(shí)的缺乏。只是在最近幾年，由于幾次海洋環(huán)游活動(dòng)和新的分子方法的使用，我們才開始知道在海洋的表皮下隱藏著哪些生物、哪些基因和哪些生物技術(shù)潛力。”

全球范圍內(nèi)的MAG（metagenome assembled genome, 宏基因組組裝基因組）重建填補(bǔ)了海洋系統(tǒng)基因組多樣性的空白。圖片來自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-O22-04862-3。

最后，塔拉海洋活動(dòng)協(xié)調(diào)小組成員、ICM-CSIC研究員Silvia G Acinas指出，“由于整合了來自不同探險(xiǎn)隊(duì)的數(shù)千個(gè)微生物基因組，已經(jīng)可以探究哪些微生物具有巨大的遺傳潛力，這將有助于探索新的生物活性分子。其中的一些可能用于新的治療方法，而另一些可能幫助改善某些生物技術(shù)過程，進(jìn)而提高我們未來的生活質(zhì)量。”

微生物，工業(yè)界的驚喜

微生物，特別是細(xì)菌，在代謝方面極為多樣，在自然界的每個(gè)角落都有大量存在。然而，絕大多數(shù)尚未在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行培養(yǎng)或研究，這就使它們的代謝多樣性不為人知。

在缺乏培養(yǎng)物的情況下，科學(xué)團(tuán)隊(duì)求助于微生物組測(cè)序，即對(duì)這些海洋水樣的微生物群落中包含的所有DNA進(jìn)行測(cè)序，以便通過生物信息學(xué)分析來重建這些微生物的基因組。

ICM-CSIC研究員Pablo Sánchez解釋說，“這就是我們能夠重建25000個(gè)海洋微生物基因組的原因，這些基因組與之前已經(jīng)存在的另外10000個(gè)基因組一起，構(gòu)成了全球最大的這些群落的數(shù)據(jù)庫。”

未來的研究將集中在海洋微生物的分布和功能上，因?yàn)樗鼈兛赡茉诤Ｑ蟮倪M(jìn)化和適應(yīng)海洋生物圈正在經(jīng)歷的變化中發(fā)揮極其重要的作用。

參考資料：

Lucas Paoli et al. Biosynthetic potential of the global ocean microbiome. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-O22-04862-3.