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一種新的海洋細菌家族，具有合成新的天然產物的巨大潛力
在一項新的研究中，來自瑞士聯邦蘇黎世理工學院和西班牙國家研究委員會海洋科學研究所（ICM-CSIC）等研究機構的研究人員揭示了一個新的海洋細菌家族的存在，而且這個海洋細菌家族的遺傳能力通過它們的基因組中大量的生物合成基因簇（biosynthetic gene cluster, BGC），可能具有許多生物技術應用。
相關研究結果于2022年6月22日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Biosynthetic potential of the global ocean microbiome”。
該海洋細菌家族屬于Eremiobacterota門，在此之前還被認為只存在于陸地環境中。然而，根據這項新的研究，這些細菌也存在于海洋中。
論文共同通訊作者、蘇黎世聯邦理工學院教授Shinichi Sunagawa解釋說，“除了從生物合成的角度來看，這些細菌是一個非常多樣化的細菌群體的一部分之外，它們在整個海洋水體中無處不在、大量分布。”
論文第一作者、蘇黎世聯邦理工學院研究員Lucas Paoli強調，“該海洋細菌家族的一些物種可能占海洋特定地區所有細菌的6%，這相當于每升海水中有幾百萬個這樣的生物。”
這是通過分析塔拉海洋（Tara Oceans）考察期間收集的1000多個水樣發現的。這些作者總共確定了7000多個BGC家族---其中大部分是以前未知的---可用于合成生化化合物和改進生物技術過程，以及其他應用。
參與這項研究的ICM-CSIC研究員Josep M. Gasol透露，“這些結果突出了我們對微觀海洋生物的知識的缺乏。只是在最近幾年，由于幾次海洋環游活動和新的分子方法的使用，我們才開始知道在海洋的表皮下隱藏著哪些生物、哪些基因和哪些生物技術潛力。”
全球范圍內的MAG（metagenome assembled genome, 宏基因組組裝基因組）重建填補了海洋系統基因組多樣性的空白。圖片來自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-O22-04862-3。
最后，塔拉海洋活動協調小組成員、ICM-CSIC研究員Silvia G Acinas指出，“由于整合了來自不同探險隊的數千個微生物基因組，已經可以探究哪些微生物具有巨大的遺傳潛力，這將有助于探索新的生物活性分子。其中的一些可能用于新的治療方法，而另一些可能幫助改善某些生物技術過程，進而提高我們未來的生活質量。”
微生物，工業界的驚喜
微生物，特別是細菌，在代謝方面極為多樣，在自然界的每個角落都有大量存在。然而，絕大多數尚未在實驗室中進行培養或研究，這就使它們的代謝多樣性不為人知。
在缺乏培養物的情況下，科學團隊求助于微生物組測序，即對這些海洋水樣的微生物群落中包含的所有DNA進行測序，以便通過生物信息學分析來重建這些微生物的基因組。
ICM-CSIC研究員Pablo Sánchez解釋說，“這就是我們能夠重建25000個海洋微生物基因組的原因，這些基因組與之前已經存在的另外10000個基因組一起，構成了全球最大的這些群落的數據庫。”
未來的研究將集中在海洋微生物的分布和功能上，因為它們可能在海洋的進化和適應海洋生物圈正在經歷的變化中發揮極其重要的作用。
參考資料：
Lucas Paoli et al. Biosynthetic potential of the global ocean microbiome. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-O22-04862-3.
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