PLoS Biol：地球上所有生物的总DNA

　　——在这篇文章中，科学家们预估了地球生物圈总共的DNA数量

生物通报道：如果要将地球上所有生命的DNA信息都储存下来，那需要多少台超级计算机啊？6月11日发表在PLoS Biology杂志上的一篇文章回答了这个问题——大约需要10的21次方台计算机。来自爱丁堡大学的研究人员估测了地球生物圈中现存DNA的总量，这能用于评估地球的生物多样性。

“我们都知道自然的环境发生了许多改变，如栖息地丧失，这显然会对生活在那里的生物物种产生影响，我们的这个方法为定量分析这种变化，提出了一种互补方式，”文章的作者之一，爱丁堡大学Hanna Landenmark说。

研究人员采用了传统生物量估测方法分析了多种主要生命群体：原核生物、植物、动物和原生生物的总细胞数量，同时也考虑每个群体的平均基因组尺寸，预估了每1000兆碱基长度DNA的质量，由此推断出地球上生命体大约包含有5.3×10³¹兆碱基DNA，共约5×10¹⁰ 吨重。

此外研究组也采用了另外一种方式，计算包含所有生命DNA所需的承载力：大约为10亿个标准海运集装箱。据推测，植物占据了最大量的DNA，大约为3.6×10³¹兆碱基，其次是原核生物 (1.6×10³¹年兆碱基)。

在这些预测的数量中，研究人员没有把叶绿体和线粒体DNA计算在内，留下的是最小基因组尺寸，同时他们也没有考虑那些化石和落叶中的DNA，他们在文章中写道，“这些类似于旧的垃圾数据”。

关于地球生命的探索，科学家们从未停止过，此前他们曾研发出一个“马丁利（Madingley）”模型，这是第一个在全球规模上模拟所有生物互动方式的计算机模型。

研究人员首先模拟了一个拥有大陆、海洋和全球气候的自然界地球，然后加入各种数字生物“移民”。模型中的生命形式也是多种多样的，从植物到食草动物、食肉动物，从冷血动物到温血动物。这些生命形式涵盖了各类体型，就连小如蚜虫也没有忽视。不过，它模拟的是动物类型，而非特定的品种。

模型也可能帮助揭示我们对世界的认知错误。研究小组发现，“马丁利”的海洋中鱼的数量超过预期10倍以上。他们最初认为模型出错了，但随后有现实研究表明，关于鱼类生物数量的最佳估计存在一个数量级的误差。（生物通：张迪）

原文摘要：

An Estimate of the Total DNA in the Biosphere

Modern whole-organism genome analysis, in combination with biomass estimates, allows us to estimate a lower bound on the total information content in the biosphere: 5.3 × 1031 (±3.6 × 1031) megabases (Mb) of DNA. Given conservative estimates regarding DNA transcription rates, this information content suggests biosphere processing speeds exceeding yottaNOPS values (1024 Nucleotide Operations Per Second). Although prokaryotes evolved at least 3 billion years before plants and animals, we find that the information content of prokaryotes is similar to plants and animals at the present day. This information-based approach offers a new way to quantify anthropogenic and natural processes in the biosphere and its information diversity over time.