在兩年前墨西哥灣深水地平線漏油事件之后，采取了各種策略來防止490萬桶輕質(zhì)原油污染水域并到達(dá)海岸。勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)室)的一個(gè)研究小組的研究人員發(fā)現(xiàn)，大自然也在分散過程中發(fā)揮了作用，因?yàn)楹Ｑ笪⑸锶郝鋵?duì)油井羽流做出反應(yīng)，油井羽狀物從井口5000英尺深處進(jìn)入水面。水。

“表面有油，下面有油，但兩者之間沒有油，”伯克利實(shí)驗(yàn)室生態(tài)系前任主管，現(xiàn)任田納西大學(xué)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任主席的微生物學(xué)家Terry Hazen說。在漏油事件發(fā)生幾個(gè)月后發(fā)布的一份報(bào)告中，Hazen的團(tuán)隊(duì)報(bào)告說，水中的微生物是造成石油消失的部分原因。雖然一些研究已經(jīng)證實(shí)各種微生物在海灣地區(qū)的石油分散中發(fā)揮了作用，但直到現(xiàn)在才了解微生物群落的組成及其成員的作用尚未完全實(shí)現(xiàn)。

為了更多地了解微生物群落對(duì)漏油事件的反應(yīng)，伯克利實(shí)驗(yàn)室資深科學(xué)家Janet Jansson領(lǐng)導(dǎo)的研究人員利用了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家用戶設(shè)施 - 美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)的專業(yè)知識(shí)和資源。和高級(jí)光源(ALS)。實(shí)驗(yàn)室災(zāi)難響應(yīng)團(tuán)隊(duì)所做的工作證明了歐內(nèi)斯特勞倫斯對(duì)團(tuán)隊(duì)科學(xué)的開創(chuàng)性愿景。該研究結(jié)果發(fā)表在兩篇獨(dú)立的文章中，追蹤了一系列微生物物種，這些物種在不同時(shí)間點(diǎn)在水域中占主導(dǎo)地位，以去除不同比例的油。

正如2012年6月21日在ISME期刊上發(fā)表的一篇文章所報(bào)道的那樣，該團(tuán)隊(duì)描述了使用基因組學(xué)技術(shù)的組合來研究微生物對(duì)石油流入的反應(yīng)方式。他們專注于社區(qū)表達(dá)的功能信息或metatranscriptome。此外，他們分離出單個(gè)細(xì)胞以識(shí)別深海油羽中的主要微生物成員。使用后一種技術(shù)，他們能夠組裝一個(gè)他們所說的第一個(gè)來自單個(gè)細(xì)胞的深海食油細(xì)菌的基因組草圖。

在由能源生物科學(xué)研究所(EBI)資助的一個(gè)項(xiàng)目中，Jansson的博士后研究員Olivia Mason收集了距離井口1.5公里和11公里的深水地平線溢油期間出現(xiàn)的油羽的深水樣本，并通過一個(gè)團(tuán)隊(duì)對(duì)樣本進(jìn)行了分析?？茖W(xué)家們回到了伯克利實(shí)驗(yàn)室。Mason從樣品和DOE JGI中提取DNA和RNA，微生物項(xiàng)目主管Tanja Woyke和Metagenome項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Susannah Tringe領(lǐng)導(dǎo)的研究人員對(duì)樣品進(jìn)行深度測(cè)序，為每個(gè)樣品生成數(shù)十億個(gè)數(shù)據(jù)庫。梅森分析了所得到的宏基因組(DNA)和元轉(zhuǎn)錄組(RNA)序列，揭示了碳?xì)浠衔锝到獾裙δ艿幕?。?shù)據(jù)分析揭示了大量參與烷烴降解的基因，以及參與芳香族化合物降解的基因。DOE JGI微生物計(jì)劃負(fù)責(zé)人Tanja Woyke的一個(gè)單獨(dú)小組致力于分離和測(cè)序三個(gè)細(xì)胞Oceanospirillales細(xì)菌，其中兩個(gè)能夠共同組裝成草圖基因組。

梅森隨后搜查了一個(gè)已知涉及分解碳?xì)浠衔锿緩降奈⑸锏鞍踪|(zhì)數(shù)據(jù)庫。結(jié)果表明，響應(yīng)羽流的微生物主要是海洋螺旋體細(xì)菌，能夠分解環(huán)己烷。

Jansson說，結(jié)果表明，一系列微生物對(duì)石油泄漏起了作用，降解了不同的餾分。“我認(rèn)為我們所看到的是這些社區(qū)成員的浪潮，眾所周知，這種情況發(fā)生在海洋中。當(dāng)我們?cè)谝缬蜌v史的早期采樣時(shí)，我們可能會(huì)出現(xiàn)大量的烷烴降解物。在后來的探險(xiǎn)中，他們發(fā)現(xiàn)了甲烷降解物或丙烷降解物，這表明社區(qū)和他們的財(cái)產(chǎn)有繼承，“她說。

Jansson及其同事在2012年5月23日發(fā)表于環(huán)境微生物學(xué)的另一項(xiàng)研究報(bào)告中模擬了他們假設(shè)的結(jié)果。。研究人員使用來自海灣的未受污染的水模擬了油羽情景，該海水補(bǔ)充了溢油期間收集的油和分散劑。該團(tuán)隊(duì)在DOE JGI進(jìn)行了DNA測(cè)序，以監(jiān)測(cè)導(dǎo)致碳?xì)浠衔锓纸獾奈⑸锶郝涞慕M成。在伯克利實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)光源(DOE科學(xué)辦公室支持的設(shè)施，提供光束線 - ALS紅外光束線1.4)的幫助下，還研究了“絮凝物”，微生物，油和油降解產(chǎn)物簇的分布。紅外光譜非常適合單獨(dú)或小組研究活細(xì)菌。“目的是在實(shí)驗(yàn)室中豐富墨西哥灣的天然深海細(xì)菌，以便我們研究它們，”她說，來自油富集的Colwellia細(xì)菌具有與從油羽中報(bào)道的序列相似的序列相似性。

然而，由于使用單細(xì)胞測(cè)序進(jìn)行測(cè)序的Oceanospirillales微生物仍未開墾，Jansson說，進(jìn)一步的研究，例如在第二項(xiàng)研究中進(jìn)行的研究，必須等到可以獲得分離物。與此同時(shí)，研究人員采取的一個(gè)方向是對(duì)深水地平線溢油期間和之后在石油鉆井平臺(tái)附近采集的沉積物樣品和天然油滲漏的沉積物樣品進(jìn)行宏基因組分析。

Jansson表示，通過與DOE JGI合作獲得的宏基因組，元轉(zhuǎn)錄組學(xué)和單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)相結(jié)合，為研究結(jié)果提供了獨(dú)特的全面視角。“當(dāng)我們將RNA與DNA進(jìn)行比較時(shí)，我們看到某些化合物在相同種類的基因中富集。例如，用于降解環(huán)己烷的基因在羽流中非常豐富并且它們被表達(dá)。必須有表達(dá)數(shù)據(jù)，因?yàn)闆]有它，DNA可能在那里，但我們不知道是否有任何相關(guān)的功能活動(dòng)，“她說。“這顯示了您采集樣品的時(shí)間和地點(diǎn)的實(shí)際情況。我們發(fā)現(xiàn)基因在那里，特定類別的基因高度表達(dá)，

ISME期刊報(bào)道的工作得到了加州大學(xué)伯克利分校能源生物科學(xué)研究所(EBI)的支持。EBI是由加州大學(xué)伯克利分校領(lǐng)導(dǎo)的合作伙伴關(guān)系，包括由英國(guó)石油公司資助的伯克利實(shí)驗(yàn)室和伊利諾伊大學(xué)。環(huán)境微生物學(xué)報(bào)道的工作得到了EBI和丹麥研究理事會(huì)的支持。