微生物可用于解開大環(huán)境之謎！
微生物查詢網(wǎng) / 2019-05-06 14:05:38
當你聽說影響氣候和環(huán)境的生物過程，如碳固定或氮循環(huán)，很容易將它們視為抽象和難以理解的大規(guī)模現(xiàn)象。然而，這些全行星過程的一部分實際上是由生物在各種生活規(guī)模上的有形行為驅(qū)動的，從最小的開始：生活在空氣，土壤和水中的微生物。
因此，如果你想了解一個生態(tài)系統(tǒng)，無論是熱帶森林，還是農(nóng)業(yè)區(qū)，在面對自然和人為引起的變化時，你需要了解這個群落中的微生物是如何衍變的。但是，如果你在沒有顯微鏡的情況下都看不到它們，你如何能研究出這些形形色色的生物呢?
最好的方法是查看他們的基因，勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)的研究人員開發(fā)了一種新的DNA分析技術，揭示了微生物群落非常有趣且以前難以研究的方面。如mBio期刊所述，由Aindrila Mukhopadhyay領導的團隊已經(jīng)優(yōu)化了現(xiàn)有的分離質(zhì)粒的方法 - 小型DNA包可以使細菌等微生物迅速獲得并共享基因。通常，這些與染色體分開的DNA分子編碼能夠在某些情況下賦予生存優(yōu)勢的功能。
“當你想了解一個微生物群落時，專注于他們的質(zhì)?？梢宰屇懔私馍鐓^(qū)想要保持移動的一系列功能，也許是因為他們需要定期，”伯克利高級科學家Mukhopadhyay說。實驗室的生物系統(tǒng)和工程部門。而且由于微生物群落收集的基于質(zhì)粒的基因(稱為質(zhì)粒組)對進化壓力的響應變化比染色體基因快得多，因此觀察這一組合的遺傳信息庫有助于科學家在此時刻構建生動的環(huán)境圖景。
“研究質(zhì)粒就像在看某人的背包，看看他們在使用自己并可能與其他人分享時保持方便，”Mukhopadhyay詳細闡述道?！罢f你看看里面找到一把雨傘。當時可能沒有下雨，但雨傘表明它會不時下雨?！?br />
然而，現(xiàn)有的DNA測序和分析技術使得很難將質(zhì)粒組與微生物組樣品中存在的龐大的染色體遺傳密碼文庫分開。為了使這項工作更容易，該團隊設計了一種方法來檢測不同密度的細菌群落中不同大小的質(zhì)粒，特別是地下水等極低密度環(huán)境。
經(jīng)過精煉他們的方法后，科學家將其應用于橡樹嶺野外研究中心(ORFRC)不同井的地下水樣本，該中心受到重金屬污染。與ENIGMA合作的科學家- 一個致力于推進我們對復雜微生物群落的基本理解的多機構研究聯(lián)盟 - 使用獨特的ORFRC網(wǎng)站進行了許多研究。
研究人員很有興趣發(fā)現(xiàn)這些樣品含有數(shù)百種質(zhì)粒，其中一些是質(zhì)粒體研究中報道的最大質(zhì)粒。此外，他們發(fā)現(xiàn)雖然細菌的類型和豐度在地下水樣本中波動很大，但質(zhì)粒通常相似。有趣的是，在樣本中以最高頻率發(fā)現(xiàn)的質(zhì)粒編碼了抗汞基因，但研究的地下水中沒有可檢測到的汞污染。這些基因的存在反映了該遺址的歷史，并表明如果再次遇到汞，其微觀居民就會準備好。
展望未來，該團隊希望其他科學家能夠使用他們的方法，其中的細節(jié)在論文中公開分享，以便對地球上各種有趣且有影響的微生物組(包括我們體內(nèi)的微生物組)產(chǎn)生新的見解。
“隨著我們研究越來越多的微生物組，我們獲得了關鍵知識，最終可以用于操縱社區(qū)以獲得某些好處，例如環(huán)境清理，污水處理或改善我們的健康。其他聯(lián)邦政府資助的項目正在努力實現(xiàn)這些目標，我們的發(fā)現(xiàn)對他們的工作很有價值，“Mukhopadhyay說?！澳壳埃蠖鄶?shù)這些生物與實驗生物非常不同，其功能和遺傳學都有很好的記錄，對新物種進行遺傳處理是一項艱巨的任務?！?br />
“但這些移動遺傳包提供了一種自然地操縱這些生物的方法，”生物系統(tǒng)和工程部項目科學家Ankita Kothari補充道，該論文的主要作者?！耙虼?，如果你想在分子水平上檢查一個生態(tài)系統(tǒng)，而你需要遺傳工具來做到這一點，答案可能已經(jīng)在質(zhì)粒組中了。”
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