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为深入探究陆地热泉古菌多样性及功能，研究人员对腾冲热泉样本进行宏基因组测序，成功重构 2949 个古菌宏基因组组装基因组（MAGs）。这些 MAGs 涵盖多个分类层级，揭示大量新类群，为古菌研究及微生物资源利用提供关键数据。
在地球的众多角落，存在着一些神秘而奇特的地方 —— 陆地热泉。这些热泉的温度常常超过 60°C，这样的高温环境对于大多数生物来说是难以生存的，但却成为了古菌的乐园。陆地热泉环境与早期地球条件相似，被认为是探索生命起源和演化的理想场所。古菌在生物地球化学循环中扮演着重要角色，参与如产甲烷、厌氧烷烃氧化和化学自养氨氧化等独特代谢过程。此外，极端嗜热古菌还能产生可用于生物技术的新型酶，在医学领域也展现出潜在价值，比如能将富含碳水化合物的物质转化为氢气用于治疗。
然而，古菌的研究面临着诸多挑战。由于其难以培养，人们对它们的功能了解十分有限。此前对腾冲热泉微生物多样性的研究，多采用 16S rRNA 基因扩增子测序技术，该技术存在扩增偏差，无法全面揭示微生物的功能。为了更深入地了解陆地热泉古菌的奥秘，中国科学院城市污染物转化重点实验室、中山大学生命科学学院等研究机构的研究人员开展了一项重要研究 。
研究人员从 2016 年到 2021 年的 6 年间，采集了中国云南腾冲县 48 个地热池和溪流中的 152 个沉积物样本。通过宏基因组测序技术，成功重构了 2949 个古菌宏基因组组装基因组（MAGs）。其中，1431 个（49%）被认定为高质量 MAGs（完整性 > 90% 且污染 < 5%），1518 个（51%）为中等质量 MAGs，平均完整性为 76% 。
在分类学分析方面，依据基因组分类数据库（GTDB），这些古菌 MAGs 被划分为 12 个门、27 个纲、67 个目、147 个科、265 个属和 475 个种 。研究发现，许多 MAGs 代表了新的分类群，有 575 个（19%）MAGs 在不同分类水平上属于新类群，2075 个（70%）缺乏命名和有效描述 。在不同的热泉样本中，古菌的丰度存在差异。部分热泉如 DRTY、ZMQ 和 ZZQ 以古菌为主导，其中 Thermoplasmata 和 Thermoproteia 在 DRTY 池中较为普遍，Thermoproteia 在 ZMQ 和 ZZQ 池中占优势 。
这项研究成果发表在《Scientific Data》上，具有重要意义。它提供了陆地热泉古菌多样性的详细信息，重构的 MAGs 数量超过了以往类似研究，使腾冲热泉成为重要的生物多样性热点地区。研究结果为进一步研究古菌的物种多样性、群落结构和功能动态提供了宝贵数据，有助于保护和开发嗜热及超嗜热微生物资源，也为探索古菌在临床和工业领域的应用开辟了新方向。
在研究方法上，研究人员首先进行样本采集，用无菌工具采集沉积物样本并液氮保存。接着提取样本总基因组 DNA，利用 Illumina Hiseq 4000 仪器进行双端测序。之后对原始测序数据进行质量控制，去除重复读段、含过多 “N” 的读段及低质量碱基。采用 SPAdes 软件进行从头组装，运用 MaxBin2、CONCOCT、MetaBAT 等工具进行基因组分箱，并用 DASTool 选择最优分箱，最后通过 CheckM 评估基因组质量。
研究结果主要包括以下几方面：一是基因组组装质量评估，多数 MAGs 的支架数量较少，N50 长度超 10,000 bp，表明组装质量良好；二是分类学分析，明确了 MAGs 的分类地位，发现多个新类群；三是古菌群落组成分析，揭示了不同热泉样本中古菌的优势类群及丰度差异。
在研究结论和讨论部分，研究人员成功从陆地热泉中获得大量古菌基因组，为古菌研究提供了丰富资源。不过，该研究也存在一定局限性，如样本仅来自腾冲岩浆热泉，可能无法代表全球热泉情况，且功能预测需通过多组学方法或实验进一步验证。但总体而言，这项研究为深入了解古菌的生态功能、进化历程以及开发利用其资源奠定了坚实基础，推动了生命科学和微生物学领域的发展。
