在一项新的研究中，来自瑞士联邦苏黎世理工学院和西班牙国家研究委员会海洋科学研究所（ICM-CSIC）等研究机构的研究人员揭示了一个新的海洋细菌家族的存在，而且这个海洋细菌家族的遗传能力通过它们的基因组中大量的生物合成基因簇（biosynthetic gene cluster, BGC），可能具有许多生物技术应用。

相关研究结果于2022年6月22日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Biosynthetic potential of the global ocean microbiome”。

该海洋细菌家族属于Eremiobacterota门，在此之前还被认为只存在于陆地环境中。然而，根据这项新的研究，这些细菌也存在于海洋中。

论文共同通讯作者、苏黎世联邦理工学院教授Shinichi Sunagawa解释说，“除了从生物合成的角度来看，这些细菌是一个非常多样化的细菌群体的一部分之外，它们在整个海洋水体中无处不在、大量分布。”

论文第一作者、苏黎世联邦理工学院研究员Lucas Paoli强调，“该海洋细菌家族的一些物种可能占海洋特定地区所有细菌的6%，这相当于每升海水中有几百万个这样的生物。”

这是通过分析塔拉海洋（Tara Oceans）考察期间收集的1000多个水样发现的。这些作者总共确定了7000多个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进生物技术过程，以及其他应用。

参与这项研究的ICM-CSIC研究员Josep M. Gasol透露，“这些结果突出了我们对微观海洋生物的知识的缺乏。只是在最近几年，由于几次海洋环游活动和新的分子方法的使用，我们才开始知道在海洋的表皮下隐藏着哪些生物、哪些基因和哪些生物技术潜力。”

全球范围内的MAG（metagenome assembled genome, 宏基因组组装基因组）重建填补了海洋系统基因组多样性的空白。图片来自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-O22-04862-3。

最后，塔拉海洋活动协调小组成员、ICM-CSIC研究员Silvia G Acinas指出，“由于整合了来自不同探险队的数千个微生物基因组，已经可以探究哪些微生物具有巨大的遗传潜力，这将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疗方法，而另一些可能帮助改善某些生物技术过程，进而提高我们未来的生活质量。”

微生物，工业界的惊喜

微生物，特别是细菌，在代谢方面极为多样，在自然界的每个角落都有大量存在。然而，绝大多数尚未在实验室中进行培养或研究，这就使它们的代谢多样性不为人知。

在缺乏培养物的情况下，科学团队求助于微生物组测序，即对这些海洋水样的微生物群落中包含的所有DNA进行测序，以便通过生物信息学分析来重建这些微生物的基因组。

ICM-CSIC研究员Pablo Sánchez解释说，“这就是我们能够重建25000个海洋微生物基因组的原因，这些基因组与之前已经存在的另外10000个基因组一起，构成了全球最大的这些群落的数据库。”

未来的研究将集中在海洋微生物的分布和功能上，因为它们可能在海洋的进化和适应海洋生物圈正在经历的变化中发挥极其重要的作用。

参考资料：

Lucas Paoli et al. Biosynthetic potential of the global ocean microbiome. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-O22-04862-3.