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海岸。勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)的一個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，因為海洋微生物群落對油井羽流做出反應，油井羽狀物從井口5000英尺深處進入水面。水。

“表面有油，下面有油，但兩者之間沒有油，”伯克利實驗室生態(tài)系前任主管，現(xiàn)任田納西大學橡樹嶺國家實驗室主任主席的微生物學家Terry Hazen說。在漏油事件發(fā)生幾個月后發(fā)布的一份報告中，Hazen的團隊報告說，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現(xiàn)。

為了更多地了解微生物群落對漏油事件的反應，伯克利實驗室資深科學家Janet Jansson領導的研究人員利用了兩個實驗室的國家用戶設施 - 美國能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)的專業(yè)知識和資源。和高級光源(ALS)。實驗室災難響應團隊所做的工作證明了歐內(nèi)斯特勞倫斯對團隊科學的開創(chuàng)性愿景。該研究結(jié)果發(fā)表在兩篇獨立的文章中，追蹤了一系列微生物物種，這些物種在不同時間點在水域中占主導地位，以去除不同比例的油。

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

在由能源生物科學研究所(EBI)資助的一個項目中，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，并通過一個團隊對樣本進行了分析?？茖W家們回到了伯克利實驗室。Mason從樣品和DOE JGI中提取DNA和RNA，微生物項目主管Tanja Woyke和Metagenome項目負責人Susannah Tringe領導的研究人員對樣品進行深度測序，為每個樣品生成數(shù)十億個數(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，揭示了碳氫化合物降解等功能的基因。數(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微生物計劃負責人Tanja Woyke的一個單獨小組致力于分離和測序三個細胞Oceanospirillales細菌，其中兩個能夠共同組裝成草圖基因組。

梅森隨后搜查了一個已知涉及分解碳氫化合物途徑的微生物蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫。結(jié)果表明，響應羽流的微生物主要是海洋螺旋體細菌，能夠分解環(huán)己烷。

Jansson說，結(jié)果表明，一系列微生物對石油泄漏起了作用，降解了不同的餾分。“我認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。當我們在溢油歷史的早期采樣時，我們可能會出現(xiàn)大量的烷烴降解物。在后來的探險中，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)境微生物學的另一項研究報告中模擬了他們假設的結(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，該海水補充了溢油期間收集的油和分散劑。該團隊在DOE JGI進行了DNA測序，以監(jiān)測導致碳氫化合物分解的微生物群落的組成。在伯克利實驗室的高級光源(DOE科學辦公室支持的設施，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或小組研究活細菌。“目的是在實驗室中豐富墨西哥灣的天然深海細菌，以便我們研究它們，”她說，來自油富集的Colwellia細菌具有與從油羽中報道的序列相似的序列相似性。

然而，由于使用單細胞測序進行測序的Oceanospirillales微生物仍未開墾，Jansson說，進一步的研究，例如在第二項研究中進行的研究，必須等到可以獲得分離物。與此同時，研究人員采取的一個方向是對深水地平線溢油期間和之后在石油鉆井平臺附近采集的沉積物樣品和天然油滲漏的沉積物樣品進行宏基因組分析。

Jansson表示，通過與DOE JGI合作獲得的宏基因組，元轉(zhuǎn)錄組學和單細胞測序技術相結(jié)合，為研究結(jié)果提供了獨特的全面視角。“當我們將RNA與DNA進行比較時，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。必須有表達數(shù)據(jù)，因為沒有它，DNA可能在那里，但我們不知道是否有任何相關的功能活動，“她說。“這顯示了您采集樣品的時間和地點的實際情況。我們發(fā)現(xiàn)基因在那里，特定類別的基因高度表達，

ISME期刊報道的工作得到了加州大學伯克利分校能源生物科學研究所(EBI)的支持。EBI是由加州大學伯克利分校領導的合作伙伴關系，包括由英國石油公司資助的伯克利實驗室和伊利諾伊大學。環(huán)境微生物學報道的工作得到了EBI和丹麥研究理事會的支持。