一滴海水可以包含來自世界各地的海洋微生物的廣泛代表-揭示了對全球微生物組的生態(tài)，進化和生物技術(shù)潛力的新穎見解?！都毎冯s志上的新出版物報道了驚人的生物多樣性程度，無視現(xiàn)代微生物物種的定義，闡明了宏基因組學研究面臨挑戰(zhàn)的原因，甚至可能進一步了解海洋微生物如何應對氣候變化。

Bigelow海洋科學實驗室的高級研究科學家Ramunas Stepanauskas說：“這項史無前例的項目使用大數(shù)據(jù)方法從全球微生物組中讀取了隨機的大型基因組樣本，然后我們探索該模型來回答許多類型的問題。”該論文的高級作者。“我們團隊的研究結(jié)果使人們對海洋中的微生物多樣性有了更深入的了解，對能源和生物合成能力有了新的認識，并為研究所有環(huán)境中的微生物提供了新穎的工具。”

該研究小組分析了超過12,000個個體微生物基因組，以建立全球海洋參考基因組熱帶(GORG-Tropics)數(shù)據(jù)庫。令他們驚訝的是，他們分析的每個細胞在基因上都是獨特的。實際上，很少有相似的物種足以被視為同一物種。

關(guān)于微生物多樣性的新觀點融合了地方和全球范圍。該團隊使用Bigelow實驗室的單細胞基因組學中心的尖端技術(shù)來分析整個熱帶和亞熱帶(占世界海洋的三分之二)收集的樣本，以了解全球分布模式。他們還通過閱讀從一茶匙的Sargasso海水中捕獲的6,000多個單個細胞的設(shè)計圖，檢查了當?shù)氐奈⑸锒鄻有浴?/p>

研究人員發(fā)現(xiàn)，樣本中的細胞至少含有熱帶和亞熱帶海洋其他地方常見基因的五分之一。這一發(fā)現(xiàn)表明，洋流可以有效地混合地球上的微生物，將微生物遠距離傳播，從而建立多樣化的社區(qū)。它還強調(diào)了單細胞基因組學以前所未有的細節(jié)研究天然微生物組的復雜性的能力。

Stepanauskas說：“就像我們將紐約市視為一個熔爐一樣，海洋中的每一茶匙都是微生物熔爐。” “海洋是巨大的，令人驚奇的是每個微小的液滴如何發(fā)生復雜的生態(tài)和進化過程。”

現(xiàn)在，基因組技術(shù)的最新突破使科學家能夠快速生成和分析大量遺傳信息。GORG計劃對微生物的測序數(shù)量超過了2013年之前所有研究的總和，產(chǎn)生了眾多多樣的發(fā)現(xiàn)。麻省理工學院教授彭尼·奇斯霍爾姆(Penny Chisholm)，研究科學家保羅·貝魯貝(Paul Berube)和研究科學家史蒂芬·比勒(Steven Biller)幫助收集了田間樣品，并利用這些數(shù)據(jù)深入了解了海洋中最豐富的光合生物-原綠球菌。Stepanauskas的研究小組發(fā)現(xiàn)了一組蛋白菌的遺傳密碼中的一個驚奇之處，這是一種以前未知的光合作用能力。

“遺傳信息可以使我們對生態(tài)學有很多了解，而這些可能是光合作用的有機體，以前未被發(fā)現(xiàn)，”前Bigelow實驗室的博士后研究員Maria Pachiadaki說，他現(xiàn)在是Woods Hole海洋學研究所的助理科學家，也是該論文的主要作者。紙。“如果實驗證實了基因的暗示，那么這就是在海洋碳研究中要考慮的重要微生物群。”

該小組還與加州大學圣地亞哥分校的吉姆·拉克萊爾(Jim La Clair)和邁克爾·伯卡特(Michael Burkart)合作，確定了可以推動新型生物技術(shù)應用的微生物。通過記錄特定微生物能夠產(chǎn)生哪些化學物質(zhì)，GORG-Tropics數(shù)據(jù)庫提供了路線圖，以幫助其他研究人員選擇針對新抗生素或抗癌藥物的微生物群。

研究人員將繼續(xù)挖掘GORG-Tropics數(shù)據(jù)庫，以尋找未來研究中各種問題的答案。Stepanauskas認為，關(guān)于海洋的功能，研究人員如何最有效地運用基因組工具以及甚至科學家應該如何重新定義微生物物種，還有很多事情需要揭示。他們還希望將該項目擴展到海洋的其他部分，包括溫帶和極地地區(qū)以及深水域，這些海域中含有非常不同的微生物。

“我們通過GORG計劃的主要目標之一就是為海洋微生物學研究界提供強大的資源，”畢格羅實驗室生物信息學家，研究作者朱莉婭·布朗說。“我們希望科學家們能夠在后續(xù)研究中使用這個數(shù)據(jù)集來回答沒人想到的問題。”