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        微生物可用于解开大环境之谜 来源:中国气象报 日期:2019年04月25日16:01

          如果你想了解一个生态系统,无论是热带森林,还是农业区,在面对自然和人为变化时,你需要了解这个群落中的微生物是如何衍变的。但是,如果你在没有显微镜的情况下都看不到它们,你如何能研究出这些形形色色的生物呢?

          最好的方法是查看他们的基因,劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员开发出了一种新的DNA分析技术,揭示了微生物群落基因组中一个非常有趣的方面。如《mBio》期刊所述,由伯克利实验室生物系统与工程部的资深科学家安地拉·穆霍帕迪亚领导的团队已经优化了现有的方法来分离质粒——可以使细菌这样的微生物能够迅速获得和分享基因的一种小型DNA。通常,这些独立于染色体的DNA分子编码的功能能够在某些情况下赋予生物生存优势。

          “当你想了解一个微生物群落时,专注于了解它们的质粒可以让你对这个群落的一系列运动和功能有所了解,也许是因为它们需要周期性地保持移动。”穆霍帕迪亚说。

          一个微生物群落中基于质粒基因的集合,被恰当地称为胞质基因,它对进化压力的反应比染色体基因快得多,通过观察这些基因信息的组合,科学家们构建了一幅跨时代的生动画面。“研究质粒就像是观察一个人的背包,看看他们随身携带了什么东西可以使用,并可能与另一个人分享。” 穆霍帕迪亚解释说,“假设你往里面看,发现了一把雨伞,当时可能没有下雨,但总归有一天会下雨。”

          然而,现有的DNA测序和分析技术很难将质粒组与微生物组样品中存在的大量染色体遗传密码库分离。为了使这项工作变得更容易,该团队设计了一种方法来检测不同密度的细菌群落中不同大小的质粒,特别是在低密度的环境下,比如地下水中。

          在完善方法后,科学家将其应用于橡树岭国家实验室(ORFRC)不同井里采集到的地下水样本中,这个地方受到了重金属污染。科学家们与一个致力于促进我们对复杂的微生物群落有基本理解的多机构研究团体“ENIGMA”合作,利用独特的ORFRC站点进行多项研究。

          研究人员惊奇地发现这些样本含有数百种质粒,其中一些是在所有质体研究中曾经报告过的最大的质粒。此外,他们发现虽然细菌的类型和丰富程度在地下水样本中波动很大,但质粒通常是相似的。

          有趣的是,在样本中发现了最高频率的质粒编码抗汞基因,但在研究的地下水中却没有发现汞污染。这表明,这些基因的存在反映了这个地点的历史情况,如果再次遇到汞污染,可以做好准备。(来源:劳伦斯伯克利国家实验室 编译:唐淼)

        (来源:《中国气象报》2019年4月25日三版  责任编辑:苏杰西)



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