科學家發現新微生物(圖:amenic181/Shutterstock)

通過分析野外採集的大量樣本,科學家們鑒定出多種新型微生物。這些新的微生物不同於已知的任何微生物,而是形成了 20 個新的微生物門(phyla),為生命之樹增添了二十個分支。

 

實驗室培養 vs 現實世界中的微生物

微生物(microorganisms)包括兩大類,細菌(bacteria)和古細菌(archaea)。雖然他們的個體尺寸普遍較小,但微生物種類非常豐富,佔了地球上已知物種數目的很大部分。而科學家能夠在實驗室中培養並研究的微生物,只佔其種類總數的 1%-2%。

在這項研究中,澳大利亞昆士蘭大學的科學家們並沒有使用實驗室培養的微生物,而是利用了一個公共資料庫中 1500 份現實環境中採集的微生物樣本數據,進行了元基因組學*(metagenomics)分析。

根據rRNA基因繪製的系統發生學「生命之樹」。(圖:Wikipedia Tree of life詞條)

根據資料庫提供的數據,研究人員篩選出 7280 個細菌和 623 個古細菌的基因組。隨後,研究人員用電腦分析了這些 DNA 序列,構建出包含數千個微生物的基因組圖譜。分析表明,其中約三分之一屬於新發現物種,細菌和古生物基因組的進化多樣性因此增加了 30% 之多,而且新增了 17 個細菌門,3 個古細菌門。生命之樹因此再添二十個新分支。

從物種分類的角度說,「門」有多大呢?只要想一想所有長著脊索的動物——包括人、魚類和鳥類——都屬於脊索動物門(chordata),就可以意識到這項發現的重大意義了。

意義與討論

研究的領導者 Gene Tyson 說,這些微生物基因組的價值在於他們在進化上的特異性。豐富多樣的微生物基因組庫是人們進一步了解微生物的基礎。此外,所有關於遠古時期的進化事件,都需要更多的基因組和更加詳細的生命之樹來解答,例如所有物種最早的共同祖先是什麼樣子,甲烷代謝何時出現,產氧生物何時出現等。

微生物的存在對地球上所有的生命都至關重要。誠然,有的微生物會引起疾病,但有的微生物對人類健康有重要用途,如常在細菌和真菌中發現的抗生素。如果在新的微生物中發現新型抗生素,可能幫助人們製造出新的化學物質,用於工業或醫療。

專家們確信,仍有大量的微生物等待人類去發現。有的專家甚至認為,人類只發現了上萬億種微生物中的很小一部分,不過,這些微生物更有可能屬於已有的門類,不太可能像本項研究一樣,再次增添新的微生物門類。

注*:元基因組學(metagenomics),與基因組學(genomics)類似,用電腦分析大量微生物基因組,但樣本來源不依賴於實驗室培養,而是直接取自環境(如本文研究所用的樣本)。同時,元基因組的關注點更多在於由許多個體形成的整體——基因如何互相影響,共同服務於整體功能。

 

參考資料:

  1. Parks D H, Rinke C, Chuvochina M, et al. Recovery of nearly 8,000 metagenome-assembled genomes substantially expands the tree of life[J]. Nature microbiology, 2017.
  2. National Research Council (US) Committee on Metagenomics: Challenges and Functional Applications. The New Science of Metagenomics: Revealing the Secrets of Our Microbial Planet. Washington (DC): National Academies Press (US); 2007. 1, Why Metagenomics?
您可能也喜歡

日本福島核電廠熔毀九年後,居民的家鄉早已被牠們佔領。

日本福島第一核電站核電廠熔毀已經過了九年,大自然和野生動物重新佔領了這片區域。 被列為最嚴重的7級事…

溫室效應使大西洋中部開始降溫,未來十分之七的土地會被海水淹沒

全球未來至少有十分之七的土地會被海水淹沒 全球暖化的情形以及自然資源的耗竭,已成為人類有史以來所面臨…

為什麼中國和印度的人口這麼多?

印度和中國是超過 27 億人的家,約等於其他20個人口最多的國家的總和,也與全世…

根據新研究發現,太多的二氧化碳可能會造成樹木成長更快但更早死而無法儲存二氧化碳

科學家表示,長得更快的樹會死得更早,會有釋放出二氧化碳的風險。此研究對森林會持續作為全球暖化氣體的儲…

全球暖化嚴重,高溫氣候使許多工作人員瀕臨死亡

2020年有75%的機率會打破以往溫度 人類的活動,對環境影響會有多大呢?現今各地都出現極端高溫,7…

虎鯨群史無前例的攻擊船隻,或許是在抗議人類對牠們造成的傷害

虎鯨群最近頻繁地襲擊船隻 最近在西班牙和摩洛哥之間的直布羅陀海峽,虎鯨群一直在頻繁地在襲擊船隻。類似…