單細胞DNA測序揭示微生物“暗物質”

　　據《自然》雜志網站7月14日(北京時間7月15日)報道，天文學家們認為，宇宙總物質量的23%由彌漫于其間且肉眼看不見的“暗物質”組成;現在，美國科學家進行了微生物“暗物質”研究，他們用單細胞DNA測序技術對多種微生物的基因組進行測序后發現，微生物遠比我們所知道的要豐富多樣，研究同時揭示了不同物種間令人驚奇的關聯。

　　單細胞測序技術使科學家們能通過將單細胞的DNA增大10億倍來破譯其基因組，為研究微生物“暗物質”打開了大門，也有助于厘清微生物之間以及它們與其他物種之間的關聯。美國能源部下屬聯合基因組研究所的譚佳·沃克領導的研究團隊選擇了201種微生物和古生細菌的細胞，并閱讀了其部分基因組(從10%到90%不等，取決于不同細胞)。這些微生物來源于9種不同的生存環境，包括海底熱水流火山口以及地下金礦等，沒有一種曾被測序或在實驗室內培養過。

　　研究表明，不同生命之間的很多邊界并不像以前所認為的那樣固若金湯。例如，一種微生物系使用以前被認為僅僅在古生細菌中存在的酶合成出了 DNA和RNA的基礎組成部分——嘌呤堿基。研究還顯示，有3個古生細菌細胞內存在主要作用是啟動RNA轉錄(是蛋白質生物合成的第一步)的西格瑪因子，而以前，科學家們認為這些西格瑪因子僅出現在細菌體內。

　　此外，研究人員也發現，有一種細菌“記錄”了終止密碼子UGA的三字母系列。在幾乎所有其他微生物體內，這一核苷酸系列會朝細胞發送信號，讓其停止將RNA翻譯成蛋白質;但在這一微生物體內，它則告訴細胞制造氨基甘胺酸。科學家們也在另一種細菌內發現了同樣的“記錄”活動。這表明，生命的密碼可能比科學家們認為的要更加靈活多樣。

　　沃克說：“我們只是對小部分細菌進行了測序，就有這么多新奇的發現，這表明，細菌的生物多樣性遠遠超過我們的所知。大約需要對1.6萬個細胞進行測序，才能涵蓋全球未被研究微生物系的一半。”

　　克雷格·文特爾研究所的杰弗里·麥克林表示：“最新研究彰顯了單細胞基因組學的強大力量，但也表明，我們需要更加努力，才能填補地球上微生物多樣性的知識鴻溝。”