科学家们发现了微生物群落基因组中令人惊讶的差异

微小的微生物隐藏着大秘密。科学家经常使用微生物的集合或群落来研究分子功能，但社区越复杂，就越难以梳理出功能和相互作用。现在，太平洋西北国家实验室的科学家们已经进入了两个蓝绿藻微生物群落，为每个社区的所有20名成员收集近乎完整的基因组信息。

这些被称为单细菌菌群(UCC)的社区是迄今为止详细描述其基因组的最复杂的群落。正如最近在应用和环境微生物学领域报道的那样，研究人员做出了两个惊人的发现，这些发现将帮助科学家更好地了解社区的功能和相互作用。

一方面，社区组成比典型分析估计的更多样化。PNNL更深入的分析表明，通常的方法可能低估了社区内真正的多样性和功能。另一方面，密切相关的生物体的基因组差异很小。通常，这种微观多样性会使这些生物体相互竞争，而另一种则会驱使另一种生物灭绝。然而，这些生物在他们的社区中共存，表明它们具有不同的功能。

微分集指的是具有高度相似的物理或遗传特征的生物的差异。目前的想法假设所研究的PNNL社区的微观多样性将是次要的。然而，PNNL的研究表明微观多样性是微生物群落的基本属性。这些差异可能对了解UCC如何发挥作用产生深远的影响，特别是当这些社区被视为一种清洁能源时。

“这个项目背后的想法是描述生物之间的相互作用 - 完全理解它们如何一起工作，它们如何形成一个大于其各部分总和的社区，”领导该项目的PNNL微生物学家William Nelson博士说。研究。“我们的工作表明，这些社区比任何人预期的都更加多样化。”

为了诱使微生物群落泄露其秘密，PNNL科学家借用了一种来自环境领域的“基因组重建”技术。相对较新的方法允许科学家将物种分离成箱以重建其基因组。因为每个群落中存在不同丰度的相同生物，科学家们可以更容易地解析基因组信息。

然后该团队研究了个体生物的功能和预测的相互作用。为了确认该过程的准确性和特异性，研究人员比较了来自UCC的分离生物的测序基因组。结果似乎相当准确，支持其他科学家使用这种方法。

“UCC是一个优秀的系统，可以从中了解微生物群落的行为，”尼尔森说。“它们比自然界更简单，更容易解释正在发生的事情。我们让它们在实验室中成长，所以我们可以对它们进行实验。而且，现在我们拥有所有生物的基因组序列，这给了我们更好的预测和解释结果的能力。“

PNNL科学家正在研究基因组序列中的微小差异如何转化为功能。UCC将成为探索社区成员之间相互作用的即将实验的基础，包括如何维持微观多样性以及如何影响社区功能。此外，当前研究的结果可以作为未来调查的基础数据集和资源，以了解微生物群落之间的相互作用，特别是对人类健康和环境重要的微生物群落之间的相互作用。