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通过与栽培无关的手段确认微生物谱系

2018-12-31 09:10:31 • 来源：

将地球上发现的微生物数量与银河系中的恒星数量进行了比较。然而，实际上可以在实验室条件下生长的那些微生物的比例非常小，它可能类似于在纽约市的满月之夜可以看到的那些恒星 - 并不多。为了更多地了解我们周围的未经培养的细菌和古细菌，研究人员越来越依赖于独立于文化的技术，如单细胞基因组学和宏基因组学，以填补生命之树上尚未开发的分支。通过进行此类调查，科学家们不仅希望更好地了解地球上微生物的组织，还希望对可能有用的微生物基因，酶，途径和能力进行更彻底的调查，以帮助DOE推进其能源和环境任务。

通过与栽培无关的手段确认微生物谱系

在最近的一项研究中，通过使用这些技术揭示了如何发现新的微生物谱系，包括美国能源部联合基因组研究所(DOE JGI)，美国能源部科学用户设施办公室的研究人员在内的团队提供了令人信服的证据证明两个未经培养的细菌群实际上属于一个名为“Atribacteria”的候选门。这些微生物被发现全球分布在“低能量”生态系统中，其中营养素和氧气供不应求，与其他物种共生代谢 - 同步 - 是一种可行的生存策略。该作品于2015年6月19日在ISME期刊上在线发表。

在微生物暗物质谱系上脱落光

“本文是第一次全面研究'Atribacteria'中的基因组多样性，这是一种候选细菌门，存在于各种栖息地，如地热温泉，废水消化池和生物反应器，海底环境，石油储层，高盐微生物垫子和垃圾填埋场沥滤，“拉斯维加斯内华达大学的Brian Hedlund和DOE JGI合作者说。“这项工作只有在JGI的密切合作下才有可能，特别是Tanja Woyke，他负责协调微生物暗物质项目，并帮助将几个CSP与重要的'Atribacteria'数据汇集在一起​​。”

一个名为OP9的候选细菌群(一个门)首先从黄石国家公园的黑曜石池收集的样本中识别出来。来自海洋沉积物的类似微生物多样性研究产生了称为JS1的候选细菌门。这些微生物的样本也在世界各地被发现，作为DOE JGI努力揭示被认为是“微生物暗物质”的一部分，并产生未培养细菌和古细菌的参考基因组，以发现可能的新基因。在能源和环境领域有应用，并且可以更多地了解微生物多样性。早期在该领域的努力导致了DOE JGI出版物，其中包括来自工作和多个社区科学计划项目的合作者。

在此基础上，以及在其他后续研究的基础上，Hedlund的研究小组提出，OP9细菌属于被称为“Atribacteria”的候选门，而JS1被认为属于姊妹候选细菌门。然而，在最近的这篇论文中，研究人员结合了16S核糖体RNA基因和其他高度保守基因(即系统发育基因组学)的分析，并报道，尽管有显着的系统发育距离和广泛的栖息地范围，OP9和JS1谱系具有一些共同的特征，并且密切相关足够相关，可以归入“Atribacteria”门。

第一个门的综合基因组视图

“将OP9和JS1指定为单独的门没有令人信服的论据，对现有数据的最简约分析表明'Atribacteria'(包括OP9和JS1)是细菌内的单个候选门， “该团队在他们的报告中指出。

Jeremy Dodsworth是该研究的共同第一作者，曾在Hedlund实验室进行博士后研究，目前在加州州立大学圣贝纳迪诺分校，他指出，“这篇当前的论文扩大了候选门'Atribacteria'的基因组覆盖范围......单细胞基因组数据，并与之前发表的单细胞基因组一起用于鉴定宏基因组数据集中的“Atribacteria”基因组片段。“

除了向研究界提供“对这组微生物的第一次全面观察以及对其共有的结构和生理特征的预测”，他补充说，“我们也希望它能为我们提供关于如何培养成员的线索。 Atribacteria'在实验室中并单独研究它们。“了解”那里有什么基因“为生长难以生长的微生物以及与DOE面临的能源和环境挑战相关的生物产品提供了更好的工具。

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