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美團隊以環境基因組裝技術 發現逾 1.2 萬種微生物

2020/11/11 — 15:57

最新刊於《自然生物技術》的研究指,有美國團隊利用稱為「宏基因組學(metagenomics)」的技術,成功發現到超過 1.2 萬種過去未曾在實驗室培植到的細菌與古菌。

有關宏基因組學

宏基因組學是一門直接取得環境中所有遺傳物質的研究,能夠揭示過去隱藏的微生物多樣性。

報告首席作者、美國能源部聯合基因組研究所基因學家 Stephen Nayfach 指,團隊能夠直接從已基因排序的環境樣本中,重建成千上萬個由宏基因組組裝的基因組 (metagenome-assembled genomes, MAGs),而毋需在實驗室中將這些微生物培植。

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他又表示,是次研究與過去的真正不同是,團隊分析的樣本有更顯著的環境多樣性。

團隊從擁有逾 1 萬個宏基因組的數據庫,複製可以提取的任何 DNA ,然後使用微小的基因組鏈進行測序,再將這些短的 DNA 片段重新組裝在一起,最終整理出超過 5.25 萬個 MAG ,當中許多都非常高質素,且超過一半的重組基因組為完整。這些微生物基因組均來自海洋與其他水生環境、與人和動物宿主相關的環境、土壤和其他陸地環境。

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這並非第一個使用宏基因組學技術的研究。早在 2018 年,有美國團隊以類似方法,找到 16 種全新、罕見的巨型病毒

不過,是次研究以技術分析廣泛樣本,以填補目前在微生物知識方面的空白地方,並將已知細菌與古菌的系統演化多樣性(phylogenetic diversity)增加 44% 。團隊又指,整理出的 5.25 萬個 MAG 中,有 12,556 種是從未被排序過,換言之,這些都是全新發現的細菌與古菌物種。

然而值得留意的是,組合出的基因組質素不及在實驗室培植微生物的好,在組裝過程中,可能將部份物種之間的基因片段混合,部份基因片段甚至會流失。 Nayfach 補充,雖然這些基因組不完善,但仍可揭示一些過去無法培植的微生物生物學和多樣性。

來源:
Science Alert, Scientists Just Discovered a Whopping 12,000 New Species of Microbes, 10 November 2020

報告:
Nayfach, S., Roux, S., Seshadri, R. & et al. (2020). A genomic catalog of Earth’s microbiomes. Nat Biotechnol. doi: 10.1038/s41587-020-0718-6

文/Alan Chiu

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