中外聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)解碼海洋微生物“基因?qū)毑亍?/h1>

編輯: 王瑞穎

時(shí)間: 2024-09-06 11:09:02

來(lái)源: 新華網(wǎng)

擁有超4.31萬(wàn)個(gè)海洋微生物基因組和24.58億個(gè)基因序列的海洋微生物基因數(shù)據(jù)庫(kù)，由華大生命科學(xué)研究院參與的國(guó)際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)共同構(gòu)建。這一數(shù)據(jù)庫(kù)中有2萬(wàn)多個(gè)微生物是新發(fā)現(xiàn)物種，約1萬(wàn)個(gè)微生物在深海中首次被發(fā)現(xiàn)。

 

這是記者9月5日從華大生命科學(xué)研究院舉行的“千種海洋生物基因測(cè)序項(xiàng)目”成果暨全球海洋微生物基因庫(kù)建設(shè)及應(yīng)用成果聯(lián)合發(fā)布會(huì)上獲悉的。相關(guān)研究成果已在4日的《自然》期刊發(fā)表。

 

 

圖為發(fā)表在《自然》期刊上的該成果部分內(nèi)容。（受訪者供圖）

 

海洋微生物基因數(shù)據(jù)庫(kù)信息被刷新

 

記者從華大生命科學(xué)研究院了解到，這一聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)由中國(guó)華大生命科學(xué)研究院及英國(guó)、丹麥等國(guó)家專(zhuān)家共同組成。研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)五年，通過(guò)對(duì)目前已公開(kāi)的接近240TB海洋微生物宏基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，構(gòu)建了擁有超4.31萬(wàn)個(gè)海洋微生物基因組和24.58億個(gè)基因序列的海洋微生物基因數(shù)據(jù)庫(kù)。

 

據(jù)介紹，這一數(shù)據(jù)庫(kù)包含從南極到北極、從近海到深遠(yuǎn)海、從表層海洋到萬(wàn)米超深淵等海洋生態(tài)系統(tǒng)的信息，是已報(bào)道海洋基因組數(shù)據(jù)庫(kù)Tara Ocean的3倍、蛋白序列庫(kù)的60倍。其中，2萬(wàn)多個(gè)微生物是新發(fā)現(xiàn)物種，近1萬(wàn)個(gè)微生物為在深海獨(dú)特生境中首次發(fā)現(xiàn)。

 

華大生命科學(xué)研究院分院院長(zhǎng)范廣益表示，此研究極大拓寬了對(duì)海洋古菌、海洋細(xì)菌等海洋微生物多樣性的理解，解析并繪制了全球海洋微生物群落的生物地理分布模式，為理解微生物如何在不同環(huán)境中分布提供了新視角，為海洋微生物演化、環(huán)境適應(yīng)性及生態(tài)學(xué)研究提供了新機(jī)遇。

 

發(fā)現(xiàn)3個(gè)高活性新型嗜鹽PET塑料降解酶

 

塑料污染是全球性難題，研究團(tuán)隊(duì)此次研究發(fā)現(xiàn)了3個(gè)深海來(lái)源的高活性新型嗜鹽PET塑料降解酶。研究發(fā)現(xiàn)，這種降解酶3天內(nèi)對(duì)PET薄膜降解率達(dá)到83%，是已報(bào)道的IsPETase塑料降解酶活性的44倍。

 

“一克這種降解酶就可以降解55個(gè)500毫升塑料礦泉水瓶。”山東大學(xué)青島校區(qū)副校長(zhǎng)李盛英說(shuō)。

 

專(zhuān)家認(rèn)為，這對(duì)解決塑料污染問(wèn)題，尤其是中國(guó)實(shí)現(xiàn)PET塑料的綠色低碳可持續(xù)利用，減少塑料制造工業(yè)對(duì)石油的依賴和碳排放起到積極作用。

 

解碼“基因?qū)毑?rdquo;助力多領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)突破

 

范廣益表示，相關(guān)研究揭示了海洋微生物多樣性及其在新型基因編輯系統(tǒng)、抗菌肽等微生物功能勘探中的巨大潛力，將原本默默無(wú)聞的“滄海遺珠”打磨成“滄海明珠”。

 

“基因剪刀”被譽(yù)為生命科學(xué)領(lǐng)域的革命性技術(shù)。這一基因編輯技術(shù)可以斷開(kāi)DNA鏈條，對(duì)其進(jìn)行改動(dòng)，然后重新連接，就像人們寫(xiě)作時(shí)編輯文字那樣。由于對(duì)DNA鏈條有剪斷操作，因此這一技術(shù)被形象地稱(chēng)為“基因剪刀”。

 

“在本次研究中，研究團(tuán)隊(duì)鑒定出了36個(gè)新型基因編輯系統(tǒng)，并挖掘出了一個(gè)具有潛在應(yīng)用價(jià)值的新型編輯系統(tǒng)，將為中國(guó)在基因編輯工具的使用上帶來(lái)更多選擇。”范廣益說(shuō)。

 

其次，研究團(tuán)隊(duì)鑒定了117個(gè)新型抗菌肽，并通過(guò)生物合成和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)其中10個(gè)具有顯著抗菌活性及廣譜抗菌效果，為抗生素耐藥性難題提供了新的解決方案。

 

“抗菌肽是具有抗菌活性的多肽物質(zhì)，未來(lái)有望開(kāi)發(fā)出全新的抗生素或其他藥物。”李盛英說(shuō)。

 

基于此成果，華大目前已聯(lián)合香港理工大學(xué)，成立香港理工大學(xué)—華大·全球深海資源基因組學(xué)和合成生物學(xué)聯(lián)合研究中心，實(shí)施進(jìn)一步研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

 

國(guó)際海洋微生物生態(tài)學(xué)研究專(zhuān)家穆拉特·埃倫認(rèn)為這一項(xiàng)目很好地證明了海洋微生物的無(wú)限可能，“為在海量基因組數(shù)據(jù)中挖掘生物技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)相關(guān)的寶貴資源，指引了方向。”海洋微生物多樣性研究專(zhuān)家湯姆·德?tīng)柮烧f(shuō)。

 

“這一研究標(biāo)志著海洋宏基因組學(xué)領(lǐng)域的新高度，凸顯了海洋微生物在改善人類(lèi)福祉和促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展上的關(guān)鍵作用。這些發(fā)現(xiàn)不僅為全球科學(xué)家對(duì)海洋的可持續(xù)探索和利用開(kāi)辟了廣闊前景，也為未來(lái)生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。”中國(guó)科學(xué)院院士楊煥明說(shuō)。（記者吳書(shū)光、周昊瑾、王凱）

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