海洋微生物组的新基因目录揭示了惊喜

微生物在地球上占主导地位，尤其是海洋，并有助于支持整个海洋食物网。在最近发表于自然微生物学的一份报告中，夏威夷大学的Mānoa(UHM)海洋学教授Ed DeLong和他的团队报告了迄今为止构建的最大的单点微生物组基因目录。有了这些新信息，该团队发现营养限制是海洋微生物基因组进化的核心驱动因素。

作为一个群体，海洋微生物在其代谢能力方面极为多样化和多样化。所有这些变异都在其基因中编码。一些海洋微生物具有遗传指令，允许它们利用来自阳光的能量将二氧化碳转化为有机物质。其他人使用有机物质作为碳和能源，并产生二氧化碳作为呼吸终产物。还发现了其他更奇特的途径。“但是，我们如何在几乎看不见的生物体中描述所有这些不同的特征和功能，这些生物体的数量接近每茶匙海水数百万个细胞?” 该论文的资深作者德龙问道。“这个新建的，全面的栖息在夏威夷群岛北部海域的微生物基因目录解决了这一挑战。”

水样在两年内收集，现代基因组测序技术用于解码夏威夷海洋时间序列(HOT)计划开阔海域中3000英尺深水中最丰富的微生物物种的基因和基因组站点，站ALOHA。

在阳光照射层深处，研究小组观察到微生物群落的急剧转变。他们报告说，微生物，它们的基因组和蛋白质的基本构建块在大约250-650英尺的深度之间急剧变化。

“在地表水中，微生物基因组要小得多，而且它们的蛋白质含氮量较少 - 这种氮缺乏环境的逻辑适应性，”超高分子海洋与地球科学与技术学院(SOEST)博士后研究员Daniel Mende说。并在论文中引导作者。“在更深的水域，400-650英尺之间，微生物基因组变得更大，它们的蛋白质含有更多的氮，同时随着氮的可用性随着深度的增加而增加。”“这些结果表明，环境中养分的可用性实际上可能决定了微生物基因组和蛋白质在野外的进化，”德龙说。“该研究的另一个令人惊讶的发现是观察到的微生物'基因组过渡区'发生在非常狭窄的深度范围内，正好在阳光照射层下面。在650英尺深以下，微生物基因组和蛋白质的基本特性相对恒定，所有通往海底的路。“

与亚利桑那大学Bonnie Hurwitz教授领导的计算机科学小组合作，新的数据库可供全世界的科学家使用，他们正在寻求描述全球海洋中微生物的性质和功能。“这些新数据将为了解当今海洋微生物组的性质和功能提供重要工具，并有助于预测其未来的发展轨迹，”德龙说。