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亚博_研究人员使用宏基因组学来发现数千种新的海洋微生物

来源:来自网络 作者:亚博科技前沿资讯网 时间: 2019-04-17 15:07:48

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尽管许多学生在游轮上度过了春假,可是Elaina Graham选择了一种不同的脱离。没有游泳池。没有钢鼓乐队。没有自助餐。相反,她跨过大西洋的长达一个月的航程充满着细菌。

研讨人员运用宏基因组学来发现数千种新的海洋微生物

她从南非飞行到波多黎各,加入了RV Atlantis号上的一群科学家,这是一艘最先进的研讨船。当USC Dornsife研讨生回来洛杉矶时,她带回了重要的纪念品:来自海水样本的细菌DNA序列数据。

今日,她与USC Dornsife的生物科学和环境研讨副教授John Heidelberg以及博士后学者Ben Tully协作,培育从未经过宏基因组学发现的天然生物中发现的生物。

科学家正在运用一种直接从海水中取样微生物DNA的技能来重建环境细菌的基因组序列。这些重组的基因组使他们能够问询微生物在海洋中的效果以及它们在保持海洋生态体系健康生化循环中所起的关键效果。

环绕这个问题进行立异

在咱们作业的海洋中,超越99%的单个细菌不会在实验室中成长, 海德堡说。 所以咱们不能把大多数人以为的第一步作为微生物学的起点,微生物学正在培育细胞。

这便是宏基因组学的用武之地。科学家们从天然环境中的整个微生物群落中提取DNA序列信息,并许多汇编数据。 咱们实验室的爱好一直在重视咱们是否能够运用这些十分大的DNA数据集重建供给基因组信息的生物体, 塔利说。

运用现有最大的海洋微生物数据集Tara Oceans探险队的数据,南加州大学的团队具有一套巨大的微生物遗传信息。幻想一下,企图经过将每篇维基百科文章中的一切单词放入帽子,摇摆它并随机选择单词来从头制造一篇维基百科文章。

在开发宏基因组时, 单词 是基因,它们构成的 语句 是基因序列。科学家企图将数千个不同的语句串联在一起,以重建一个十分详细的 维基百科文章 - 或一个活细菌的基因组。

有时经过该进程提醒的有机体尚未被科学界天然辨认,包含USC Dornsife团队发现的数千种物种。据估计,在研讨之前,已知海洋生物基因组的数量约为3,500。现在有超越6000个。

这便是宏基因组学范畴不断发展的原因。它让咱们了解生物学或许会发作什么, 海德堡说。 并且它无法以任何其他方法完结。

为发现而预备

假如不是能够剖析和摆放数据的软件,那么创立宏基因组是不切实际的。Tully和Graham对现有程序不满意,他们协作开发了一种名为 BinSanity 的开源核算东西。科学家将数据集输入体系,该体系辨认与已知基因组序列共同的形式,并将这些形式安排成独自的 箱 。与已知序列的细微差别或许标明新的生物体。

USC Dornsife团队对他们的一个特定发现特别感爱好。在海洋中,有许多生物进行光协效果。还有一些叫做光养生物的生物也有才能运用光,但只能以更直接的方法获取能量。直到最近,这些是两个不同的集体。

当他们经过BinSanity运转数据时,Tully和Graham注意到基因组指示另一组细菌 - 一种既能够运用光作为能量又能够从海洋中获取化合物来固定碳的细菌。尽管陆生植物和浮游植物之间很常见,但这种两层活动曾经在海洋中未被发现。

咱们现已能够向科学界出现这一新的生物群,它们好像将这两个从前无关的生物学范畴联络起来, 塔利说。

格雷厄姆的研讨巡航供给了一个进一步稳固这种联络的共同时机。运用从塔拉海洋探险所包括的相同区域收集的新样本,该团队正在探究宏基因组序列,以找到这些微生物的更多依据,他们以为这些微生物能够吸收某些硫化合物。考虑到这一点,格雷厄姆正在运用硫基化学批改剂来企图在实验室环境中促进其成长。

当咱们进行孵化并增加这些硫化合物时,它会导致生物量的改变, 她说。运用分子东西,他们能够确认生物量的增加是否是由于微生物的增加。

格雷厄姆说: 这是一个好东西正在增加的好痕迹,由于我运用的大部分条件都十分详细,并且许多其他细菌都不会像那样成长。

假如科学家能够培育微生物在实验室中成长,那么研讨能够提醒海洋微生物学的新世界。

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