宏基因组测序颠覆传统细菌分类系统

【字体: 时间:2018年08月30日 来源:生物通

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  昆士兰大学的研究小组利用基于基因组测序的进化树彻底改变了细菌分类。

  


这篇文章发表在《Nature Biotechnology》,由化学和分子生物学科学学院教授Philip Hugenholtz领导,依托于宏基因组学(metagenomics)技术,细菌的基因组直接来自环境,这项研究创建了更完整的细菌王国结构。

头戴“Make Taxonomy Great Again”帽子的科研人员。后排从左到右分别是Adam Skarshewski、Donovan Parks、Maria Chuvochina和Christian Rinke,前排从左到右分别是Phil Hugenholtz和Pierre Chaumeil

Hugenholtz教授说,这种结构在科学上被称为分类系统(taxonomy),可以帮助我们建立生物与生物之间的联系。


“分类系统将生物按种、属、科、目、类、门和域等从近到远的相关生物进行分类。这个系统帮助我们理解有机体是如何相互联系,就像我们利用时间、分钟和小时,以及街道编号、区号、城市等坐标一样。”

Hugenholtz教授指出,科学界普遍认可的分类方式是依据生物的进化关系,虽然它是最自然的方式,但是由于历史考究障碍,使细菌分类系统里充满了错误。

“主要是很多细菌还无法在实验室条件生长,有些甚至是最近才被发现的,这意味着传统分类可能包含数千个错误,”他说。

Donovan Parks博士领导开发了一款软件,帮助科研人员利用基于基因组测序技术取得的最近进展,重建细菌系统发育树。

“这项技术效果显著,现在我们可以得到数十万细菌的全部基因蓝图,包括尚不能在实验室生长的细菌,”他说。

研究小组利用这些基因组蓝图构建了一个巨大的细菌进化树,这张生命之树覆盖了120个在细菌界高度保守的基因。

“它是一个标准化模型,在里面我们修正了所有错误分类,并使细菌群之间的进化时间线保持了一致,”Parks博士说。

“例如,梭状芽孢杆菌属(Clostridium),过去我们只能将它定义为一群细胞内可以产生孢子的杆状细菌,实际上,它们分为121个单独的属群,横跨29个不同的科目,”Parks博士说。“我们对细菌的分类进行了彻底变革,更令人高兴的是,其他科学界人士也和我们一样兴奋。”

突破技术局限,第三代测序-单分子实时(SMRT)测序技术结合光学图谱挖掘基因组暗物质

原文检索:A standardized bacterial taxonomy based on genome phylogeny substantially revises the tree of life

(生物通:伍松)

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