宏基因組研究極大地提高了我們對(duì)于細(xì)菌以及古細(xì)菌多樣性的理解,。然而，環(huán)境宏基因組數(shù)據(jù)往往不容許個(gè)別物種的基因組組裝,，因此,，大多數(shù)完整的基因組序列來(lái)自于培養(yǎng)的微生物。如今,，兩個(gè)新的大規(guī)模研究利用單細(xì)胞基因組,，直接從未培養(yǎng)的環(huán)境樣本中恢復(fù)了細(xì)菌和古細(xì)菌基因組。
Rinke等人利用熒光活化性細(xì)胞分選從9個(gè)環(huán)境樣本中隔離了9,，600個(gè)單細(xì)胞,，包括海水、淡水,、熱液以及沉積物,，其中3，330個(gè)單擴(kuò)增基因組（SAG）是通過(guò)多重置換擴(kuò)增得到的,。為了識(shí)別代表未經(jīng)培養(yǎng)有機(jī)體的基因組,，SAG被16S rRNA基因PCR進(jìn)行了篩選，并且201個(gè)SAG被挑選出來(lái)按照平均估計(jì)40%的基因組完整性進(jìn)行測(cè)序以及草圖基因組裝配。對(duì)這些單細(xì)胞基因組進(jìn)行的系統(tǒng)發(fā)育分析揭示了許多新的組群,，包括兩個(gè)新的提議超級(jí)類群：Patescibacteria,，包含有類群Microgenomates,、Parcubacteria和Gracilibacteria,；還有DPANN，包含有類群Diapherotrites,、Parvarchaeota,、Aenigmarchaeota、Nanohaloarchaeota和Nanoarchaeota,。此外,，新的新陳代謝能力得到確認(rèn)：兩個(gè)細(xì)菌菌株表現(xiàn)出了利用古細(xì)菌PurP酶，而不是細(xì)菌PurH1酶,，進(jìn)行嘌呤的合成,，并且一個(gè)古細(xì)菌基因組被發(fā)現(xiàn)能夠編碼一種真核氧化還原酶，意味著在一個(gè)真核細(xì)胞和一個(gè)古細(xì)菌之間的一種可能的水平基因轉(zhuǎn)移事件,。有趣的是,，幾種古細(xì)菌基因組表現(xiàn)出能夠編碼類似細(xì)菌的σ-因子，并且作者同時(shí)推測(cè),，一種古細(xì)菌胞壁質(zhì)轉(zhuǎn)糖苷酶可能就有一種抗菌功能,。
Swan等人利用類似的技術(shù)測(cè)序了分離自幾個(gè)表面海洋位點(diǎn)的56個(gè)單浮游細(xì)菌細(xì)胞基因組。與第一項(xiàng)研究形成對(duì)照的是,，這里獲得的大多數(shù)SAG屬于培養(yǎng)是可用的類群,，因此可將培育與未培育的、獨(dú)立生存的海洋細(xì)菌的基因組進(jìn)行比較,。相比培育的海洋微生物,，未培育的浮游細(xì)菌菌株——其控制著海洋生態(tài)系統(tǒng)——有著較小的基因組，以及一個(gè)較低的GC含量,，還有較少的復(fù)制基因,，非編碼核苷酸，以及涉及轉(zhuǎn)錄和信號(hào)傳導(dǎo)的基因,，這意味著基因組精簡(jiǎn)盛行于資源貧乏的自然棲息地,。
這兩項(xiàng)研究表明，單細(xì)胞基因組學(xué)是一個(gè)有力的方法,，能夠鑒定新的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系,，域間基因?qū)牒突蚪M對(duì)環(huán)境狀況的適應(yīng)，所有這一切都將是在標(biāo)準(zhǔn)宏基因組研究的識(shí)別中具有挑戰(zhàn)性的（生物谷Bioon.com）,。
生物谷推薦的英文摘要
Nature doi:10.1038/nrmicro3095
Exploring diversity with single-cell genomics
Ursula Hofer
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