纽约——美国能源部联合基因组研究所、劳伦斯伯克利国家实验室和阿贡国家实验室的研究人员构建了一个新的微生物群落目录，该目录收集了来自地球各地不同栖息地的微生物，将已知的细菌和古生菌的系统发育多样性扩大了44%。
在周一发表的一项研究自然生物技术vwin德赢ac米兰合作，研究人员指出，从鸟枪宏基因组重建细菌和古菌基因组，使人们能够深入了解环境和宿主相关微生物群落的生态学和进化。在这篇论文中，他们描述了如何将这种方法应用于从覆盖地球所有大陆和海洋的栖息地收集的10,000多个宏基因组——包括来自人类和动物宿主、工程环境以及自然和农业土壤的宏基因组——以捕捉现有的微生物、代谢和功能潜力。
他们开发了一个目录，包括52,515个宏基因组组装基因组(mag)，代表12,556个新的候选物种级操作分类单位(OTUs)，横跨135个门。地球微生物组基因组(GEM)目录研究人员补充说，它广泛用于比较或交互式分析、代谢建模和批量下载。
作者写道:“我们证明了这个集合在理解次级代谢产物生物合成潜力和解决数千个与未培养病毒的新宿主联系方面的效用。”“这一资源强调了以基因组为中心的方法在揭示影响生态系统过程的未培养微生物的基因组特性方面的价值。”
在他们的分析中，研究人员使用了来自GEM目录的mag来解决分类法定义的参考基因组通常用于从宏基因组推断微生物的丰度，但未能获得人类微生物组之外的大多数测序reads的问题。他们将3170个宏基因组的高质量reads与52515个gem和NCBI RefSeq中所有分离的基因组进行了比对，发现每个样本中平均30.5%和14.6%的宏基因组reads分别分配给一个或多个gem或分离的基因组。在所有样本中，GEMs导致映射读取数的中位数增加了3.6倍，这在生物反应器或无脊椎动物宿主等特定环境中尤其明显。
然而，尽管有了这种改进，近70%的reads仍未映射到任何MAG或分离的基因组。这对于土壤群落来说尤其明显，因为它们的组合非常复杂且具有挑战性。
研究人员还开始利用他们的数据来发现新的物种多样性。他们发现GEMs涵盖了137个已知门、305个已知纲和787个已知目。绝大多数非单例OTUs含有来自单一环境或多个密切相关环境(例如生物反应器和废水)的gem，这表明很少有物种具有广泛的栖息地范围。另一方面，他们指出，近40%是在多个采样地点发现的。他们说，低百分比的映射读数也表明，在生物群落中仍有更多的物种有待发现。
总的来说，研究人员指出，他们的各种分析表明，GEM目录导致整个细菌和古生菌树的系统发育多样性增加了44%，目前代表了基于累积分支长度的所有已知多样性的31%。系统发育多样性的增加在分类学组中是相对一致的，但在某些大的进化支中尤其高Planctomycetota(上涨79%)，Verrucomicrobiota(涨幅68%)，以及Patescibacteria(上涨60%)。
值得注意的是，这些分析还揭示了75%的已编目微生物多样性的系统发育多样性仅由未培养的基因组表示。