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一種新的海洋細(xì)菌家族
，具有合成新的天然產(chǎn)物的巨大潛力

媒體：生物谷作者：內(nèi)詳 專(zhuān)業(yè)號(hào)：吳楚扶耒 2022-07-07 12:57:55

在一項(xiàng)新的研究中

，來(lái)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(guò)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(mén)，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(shuō)，“除了從生物合成的角度來(lái)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(wú)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(wàn)個(gè)這樣的生物。”

這是通過(guò)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(guò)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(kāi)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(lái)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(lái)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(guò)程，進(jìn)而提高我們未來(lái)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(guò)生物信息學(xué)分析來(lái)重建這些微生物的基因組

。

ICM-CSIC研究員Pablo Sánchez解釋說(shuō)

，“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(kù)

。”

未來(lái)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.

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