解析古老的單細胞基因組

　　單細胞的古細菌用肉眼根本看不到，甚至在使用顯微鏡時，也必須特別用心才能觀察到它們。近日由丹麥奧爾胡斯大學地質微生物學中心領導的一個國際研究人員小組，卻成功地從海底淤泥中獲得了四個古細菌細胞，并繪制出了每個細胞的基因組圖譜。這一突破性研究成果發表在著名的《自然》(Nature)雜志上。

　　“直到現在，也沒有人知道這些廣泛居住在泥漿中的古細菌事實上是如何生存的。繪制出四個古細菌細胞的基因組，顯示它們都具有一些基因，使得它們能夠依靠蛋白質降解存活，”論文的主要作者、田納西大學Karen Lloyd教授說。

　　科學家們從前認為，在海洋中只有細菌才分解蛋白質，現在證實古細菌是海底蛋白質降解的重要的新生物。蛋白質實際上構成了海底大部分的有機物質，由于海底具有世界上最大的有機碳沉積區，古細菌因而似乎在全球碳循環中發揮了從前未知的重要作用。

　　就像海灘上的一粒沙子

　　古細菌是世界上最豐富的一些生物，但很少有人聽說過它們。它們最初被發現于如溫泉等極端環境，和牛胃、稻田等其他特殊環境中，在那里它們形成沼氣。近年來，研究人員已經認識到，古細菌構成了海底微生物學的很大一部分，海底也是世界上大多數微生物的棲息地。

　　“現實估計，古細菌是世界上擁有最多個體的生物群。事實上，古細菌要多過全世界海灘上的沙粒。如果你把你的腳趾埋在海底的泥漿里，你將接觸到數十億的古細菌，”地質微生物學學主任Bo Barker J?rgensen教授說。

　　新技術將功能和特性聯系起來

　　這是科學家們首次成功地將來自海底泥漿樣品中的古細菌細胞進行分類，并隨后分析了細胞的基因組，由此揭示了這些生物是什么，以及它們依靠什么生存。

　　“目前，我們還無法在實驗室培養或是儲存這些古細菌，因此使得微生物學家無法開展通常的生理測試。我們因此進行了細胞提取，細胞分選，隨后繪制了單個細胞的基因組信息。這是一種可以揭示細胞特性和生活方式的新方法，”地質微生物學中心Microbiology Andreas Schramm教授說。

　　這一方法為微生物學家開辟了一個新知識世界，他們現在可以像動物學家研究個體小鼠一樣研究單個微生物。微生物學家長期以來一直希望做到這一點。直到現在，他們也只熟悉不到世界上不到1%微生物的生命過程，而這些微生物是他們可以在實驗室培養的。新方法為研究剩余的直接來自大自然的微生物提供了機遇。

　　“將這一新技術應用于海洋沉積物，意味著我們不必用千年的時間等待實驗室培育出古細菌來分析它們的基因組——我們可以直接從環境中測序它們。未來，這種方法將無疑會揭示出來自許多不同環境的微生物的未知功能，”博士后研究人員Dorthe Groth Petersen說。