將地球上發(fā)現(xiàn)的微生物數(shù)量與銀河系中的恒星數(shù)量進(jìn)行了比較。然而，實(shí)際上可以在實(shí)驗(yàn)室條件下生長(zhǎng)的那些微生物的比例非常小，它可能類似于在紐約市的滿月之夜可以看到的那些恒星 - 并不多。為了更多地了解我們周圍的未經(jīng)培養(yǎng)的細(xì)菌和古細(xì)菌，研究人員越來越依賴于獨(dú)立于文化的技術(shù)，如單細(xì)胞基因組學(xué)和宏基因組學(xué)，以填補(bǔ)生命之樹上尚未開發(fā)的分支。通過進(jìn)行此類調(diào)查，科學(xué)家們不僅希望更好地了解地球上微生物的組織，還希望對(duì)可能有用的微生物基因，酶，途徑和能力進(jìn)行更徹底的調(diào)查，以幫助DOE推進(jìn)其能源和環(huán)境任務(wù)。

在最近的一項(xiàng)研究中，通過使用這些技術(shù)揭示了如何發(fā)現(xiàn)新的微生物譜系，包括美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)，美國(guó)能源部科學(xué)用戶設(shè)施辦公室的研究人員在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)提供了令人信服的證據(jù)證明兩個(gè)未經(jīng)培養(yǎng)的細(xì)菌群實(shí)際上屬于一個(gè)名為“Atribacteria”的候選門。這些微生物被發(fā)現(xiàn)全球分布在“低能量”生態(tài)系統(tǒng)中，其中營(yíng)養(yǎng)素和氧氣供不應(yīng)求，與其他物種共生代謝 - 同步 - 是一種可行的生存策略。該作品于2015年6月19日在ISME期刊上在線發(fā)表。

在微生物暗物質(zhì)譜系上脫落光

“本文是第一次全面研究'Atribacteria'中的基因組多樣性，這是一種候選細(xì)菌門，存在于各種棲息地，如地?zé)釡厝?，廢水消化池和生物反應(yīng)器，海底環(huán)境，石油儲(chǔ)層，高鹽微生物墊子和垃圾填埋場(chǎng)瀝濾，“拉斯維加斯內(nèi)華達(dá)大學(xué)的Brian Hedlund和DOE JGI合作者說。“這項(xiàng)工作只有在JGI的密切合作下才有可能，特別是Tanja Woyke，他負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)微生物暗物質(zhì)項(xiàng)目，并幫助將幾個(gè)CSP與重要的'Atribacteria'數(shù)據(jù)匯集在一起??。”

一個(gè)名為OP9的候選細(xì)菌群(一個(gè)門)首先從黃石國(guó)家公園的黑曜石池收集的樣本中識(shí)別出來。來自海洋沉積物的類似微生物多樣性研究產(chǎn)生了稱為JS1的候選細(xì)菌門。這些微生物的樣本也在世界各地被發(fā)現(xiàn)，作為DOE JGI努力揭示被認(rèn)為是“微生物暗物質(zhì)”的一部分，并產(chǎn)生未培養(yǎng)細(xì)菌和古細(xì)菌的參考基因組，以發(fā)現(xiàn)可能的新基因。在能源和環(huán)境領(lǐng)域有應(yīng)用，并且可以更多地了解微生物多樣性。早期在該領(lǐng)域的努力導(dǎo)致了DOE JGI出版物，其中包括來自工作和多個(gè)社區(qū)科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目的合作者。

在此基礎(chǔ)上，以及在其他后續(xù)研究的基礎(chǔ)上，Hedlund的研究小組提出，OP9細(xì)菌屬于被稱為“Atribacteria”的候選門，而JS1被認(rèn)為屬于姊妹候選細(xì)菌門。然而，在最近的這篇論文中，研究人員結(jié)合了16S核糖體RNA基因和其他高度保守基因(即系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué))的分析，并報(bào)道，盡管有顯著的系統(tǒng)發(fā)育距離和廣泛的棲息地范圍，OP9和JS1譜系具有一些共同的特征，并且密切相關(guān)足夠相關(guān)，可以歸入“Atribacteria”門。

第一個(gè)門的綜合基因組視圖

“將OP9和JS1指定為單獨(dú)的門沒有令人信服的論據(jù)，對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的最簡(jiǎn)約分析表明'Atribacteria'(包括OP9和JS1)是細(xì)菌內(nèi)的單個(gè)候選門， “該團(tuán)隊(duì)在他們的報(bào)告中指出。

Jeremy Dodsworth是該研究的共同第一作者，曾在Hedlund實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行博士后研究，目前在加州州立大學(xué)圣貝納迪諾分校，他指出，“這篇當(dāng)前的論文擴(kuò)大了候選門'Atribacteria'的基因組覆蓋范圍......單細(xì)胞基因組數(shù)據(jù)，并與之前發(fā)表的單細(xì)胞基因組一起用于鑒定宏基因組數(shù)據(jù)集中的“Atribacteria”基因組片段。“

除了向研究界提供“對(duì)這組微生物的第一次全面觀察以及對(duì)其共有的結(jié)構(gòu)和生理特征的預(yù)測(cè)”，他補(bǔ)充說，“我們也希望它能為我們提供關(guān)于如何培養(yǎng)成員的線索。 Atribacteria'在實(shí)驗(yàn)室中并單獨(dú)研究它們。“了解”那里有什么基因“為生長(zhǎng)難以生長(zhǎng)的微生物以及與DOE面臨的能源和環(huán)境挑戰(zhàn)相關(guān)的生物產(chǎn)品提供了更好的工具。