科普 | 微生物多样性认识的冰山一角
导读
本月的基因组观察（GENOME WATCH）讨论了全球微生物多样性及地球微生物群的计划与价值。据详细记载，只有小部分微生物种类被描述。估计全球的细菌、古细菌和真菌超过1012种。我们需要大规模的研究微生物多样性，进一步了解微生物多样性的重要性。
地球微生物群计划
地球微生物群计划(EMP)是一项正在进行尝试的具有里程碑意义的研究。自2010提出以来，已经克服了许多挑战，通过了众包和标准化协议的开发。来自97个独立研究的27,751份样本中细菌和古细菌16S rRNA多样性的第一个元分析结果已经发表。这项研究产生了二十二亿个序列，在取样和测序方面比以前的细菌和古细菌多样性的元分析要大100倍。新开发的无引用（reference-free）方法：删除可疑的与错误的读取（Reads），保留100%可识别序列。使用这些确切的序列，或“亚-otus”，目前EMP获得了大约50%的细菌和古细菌。
理解微生物多样性的困难
这些比例小于15% 的“亚-otus”，反应了我们对微生物多样性理解的差距。作者还描述了群落结构中的生态格局。例如，样品在属或更高分类水平上表现出高度的“不均匀性”。这可以解释为个别物种或菌株表现出对特定环境或生境的特异性，其属和高级分类群反映了共同的微生物生理特征。然而，目前的技术可能无法提取样品中所有细菌和古细菌DNA，这些微生物与我们目前所了解的微生物有很大的不同。新分析方法有助于发现新的分类群，特别是生存于极端生境的分类群。
地球微生物群的下一阶段计划( PEN 500)
地球微生物群的下一阶段(非正式的'PEN 500’)打算对500个来自不同环境的高水平未分类样本进行鸟枪元组测序和分析。遵循了人类微生物计划(HMP)的路径，HMP1分析了从人体不同部位取样的16s RNA数据，然后在HMP2中进行鸟枪元组分析。HMP2从16s RNA到鸟枪的元组学开辟了新的领域--基因组重建、菌株水平分析和路径建模--增加了多样性和功能的分辨能力。这可能有助于揭示微生物适应环境的“秘密”--这是地球微生物群项目一个特殊的问题。
PEN 500的意义
PEN 500对于从特定环境和全球范围内真正了解微生物群落的多样性、结构和功能至关重要。这对于保护微生物群落及其生态角色以及鉴别研究是至关重要的。例如，可能会发现一种能够产生全新抗生素的细菌，或者发现一种能够减少环境中二氧化碳的菌群。可能性是无限的，而且令人兴奋。
本文由微生太李红霞编译，殷继忠、江舜尧编辑。