挖掘海洋微生物的基因宝藏

海洋微生物是一类对环境影响巨大的生物，但到目前为止人们了解到并不多 。最近，研究人员设计出一直新的方法来分析海洋微生物在复杂的环境中，基因如何表达。该方法主要是分离出细菌的mRNA，然后转换为DNA，测序之后与细菌数据库对比。他们得到的一个令人惊奇的结果是，已发现的mRNA序列中，有一大半之前所发现的细菌基因毫无相似之处。

　　

生物通报道：海洋微生物对于调节地球的环境非常关键，但人们对它们的行为了解不多，也不清楚它们如何共同作用，帮助调节水、碳和能量的自然循环。麻省理工大学的一个研究小组试图改变这一状况，对此展开了研究。他们利用人类基因组测序所用的工具，设计出一个新的方法，来研究复杂微生物种群中的基因表达。这项工作将帮助科学家们更好地理解，对于全球气候变化，海洋会做出什么样的反应。利用这项技术，他们已经得到了一些惊人的发现。演技结果发表在3月3 日的《PNAS》上。

该研究的负责人Edward DeLong教授说，通过这个方法，我们将能更详细地了解，微生物如何影响地球上的物质和能量变迁，以及微生物如何应对环境的变化。

这个新方法也可能有其他的应用潜能，比如说，人们可以把天生的微生物当作生物感应器使用，也可以更好地检测人类相关的微生物群体的行为。

该研究在海洋微生物研究教育中心的帮助下完成。这个中心设立于2006年，目的是研究绝大多数仍属未知的海洋微生物。

研究细菌的传统方法是在实验室的培养皿中培养并观察细菌，但是这个方法所能提供的信息太少，而且也不是所有的微生物都适于在实验室培养。Delong表示，现在能够在实验室培养的，只是海洋微生物中极小的一部分。

该研究小组研究的微生物，来自于夏威夷的海水样品。他们收集的每升水中，大约含有一百万个细菌细胞。研究人员花费了数年的时间来对这些细节的DNA进行测序，创建了一个包含普通海洋微生物基因的巨大数据库。

然而，这些DNA序列本身并不会揭示，细菌每天的活动中，到底涉及到那些基因，以及这些基因是何时表达的。DeLong说，信息太多了，简直让人无从下手。你怎能知道，在一个特定的环境中，哪些基因是真正重要的呢？

为了找出那些基因是表达的，DeLong和同事从复杂微生物群落的细菌中分离出mRNA，再对其测序。mRNA将遗传信息传递到细胞的蛋白合成机器，因此若某个基因有大量mRNA的存在，那么该基因就是高度表达的。

这项新技术要求研究人员先将mRNA转换为更容易增殖和测序的DNA。然后使用一种非常快速的技术测序，数度快到每天分析数以亿计的碱基对。

一旦高度表达mRNA的序列已知，那么研究人员就能够将它们与细菌基因数据库中的DNA序列比较，以找出那个基因起到关键作用，它们的功能是什么。

研究人员发现一些基因的表达模式非常有意思，比如说，发现的mRNA序列中，有一大半之前所发现的细菌基因毫无相似之处。（生物通，揭鹰）