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海洋微生物組的新基因目錄揭示了驚喜

2018-12-22 11:18:27 ? 來(lái)源：

微生物在地球上占主導(dǎo)地位，尤其是海洋，并有助于支持整個(gè)海洋食物網(wǎng)。在最近發(fā)表于自然微生物學(xué)的一份報(bào)告中，夏威夷大學(xué)的Mānoa(UHM)海洋學(xué)教授Ed DeLong和他的團(tuán)隊(duì)報(bào)告了迄今為止構(gòu)建的最大的單點(diǎn)微生物組基因目錄。有了這些新信息，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)限制是海洋微生物基因組進(jìn)化的核心驅(qū)動(dòng)因素。

作為一個(gè)群體，海洋微生物在其代謝能力方面極為多樣化和多樣化。所有這些變異都在其基因中編碼。一些海洋微生物具有遺傳指令，允許它們利用來(lái)自陽(yáng)光的能量將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)。其他人使用有機(jī)物質(zhì)作為碳和能源，并產(chǎn)生二氧化碳作為呼吸終產(chǎn)物。還發(fā)現(xiàn)了其他更奇特的途徑。“但是，我們?nèi)绾卧趲缀蹩床灰?jiàn)的生物體中描述所有這些不同的特征和功能，這些生物體的數(shù)量接近每茶匙海水?dāng)?shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞?” 該論文的資深作者德龍問(wèn)道。“這個(gè)新建的，全面的棲息在夏威夷群島北部海域的微生物基因目錄解決了這一挑戰(zhàn)。”

水樣在兩年內(nèi)收集，現(xiàn)代基因組測(cè)序技術(shù)用于解碼夏威夷海洋時(shí)間序列(HOT)計(jì)劃開(kāi)闊海域中3000英尺深水中最豐富的微生物物種的基因和基因組站點(diǎn)，站ALOHA。

在陽(yáng)光照射層深處，研究小組觀察到微生物群落的急劇轉(zhuǎn)變。他們報(bào)告說(shuō)，微生物，它們的基因組和蛋白質(zhì)的基本構(gòu)建塊在大約250-650英尺的深度之間急劇變化。

“在地表水中，微生物基因組要小得多，而且它們的蛋白質(zhì)含氮量較少 - 這種氮缺乏環(huán)境的邏輯適應(yīng)性，”超高分子海洋與地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院(SOEST)博士后研究員Daniel Mende說(shuō)。并在論文中引導(dǎo)作者。“在更深的水域，400-650英尺之間，微生物基因組變得更大，它們的蛋白質(zhì)含有更多的氮，同時(shí)隨著氮的可用性隨著深度的增加而增加。”“這些結(jié)果表明，環(huán)境中養(yǎng)分的可用性實(shí)際上可能決定了微生物基因組和蛋白質(zhì)在野外的進(jìn)化，”德龍說(shuō)。“該研究的另一個(gè)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是觀察到的微生物'基因組過(guò)渡區(qū)'發(fā)生在非常狹窄的深度范圍內(nèi)，正好在陽(yáng)光照射層下面。在650英尺深以下，微生物基因組和蛋白質(zhì)的基本特性相對(duì)恒定，所有通往海底的路。“

與亞利桑那大學(xué)Bonnie Hurwitz教授領(lǐng)導(dǎo)的計(jì)算機(jī)科學(xué)小組合作，新的數(shù)據(jù)庫(kù)可供全世界的科學(xué)家使用，他們正在尋求描述全球海洋中微生物的性質(zhì)和功能。“這些新數(shù)據(jù)將為了解當(dāng)今海洋微生物組的性質(zhì)和功能提供重要工具，并有助于預(yù)測(cè)其未來(lái)的發(fā)展軌跡，”德龍說(shuō)。

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