中外聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)解碼海洋微生物“基因?qū)毑亍?/h1>
擁有超4.31萬個(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，由華大生命科學(xué)研究院參與的國際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)共同構(gòu)建。這一數(shù)據(jù)庫中有2萬多個(gè)微生物是新發(fā)現(xiàn)物種，約1萬個(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序項(xiàng)目”成果暨全球海洋微生物基因庫建設(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。
海洋微生物基因數(shù)據(jù)庫信息被刷新
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)由我國華大生命科學(xué)研究院及英國、丹麥等國家專家共同組成。研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)五年，通過對目前已公開的接近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。
據(jù)介紹，這一數(shù)據(jù)庫包含從南極到北極、從近海到深遠(yuǎn)海、從表層海洋到萬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Tara Ocean的3倍、蛋白序列庫的60倍。其中，2萬多個(gè)微生物是新發(fā)現(xiàn)物種，近1萬個(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)研究院分院院長范廣益表示，此研究極大拓寬了對海洋古菌、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)副校長李盛英說。
專家認(rèn)為，這對解決塑料污染問題，尤其是我國實(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)對石油的依賴和碳排放起到積極作用。
解碼“基因?qū)毑亍敝Χ囝I(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DNA鏈條，對其進(jìn)行改動(dòng)，然后重新連接，就像人們寫作時(shí)編輯文字那樣。由于對DNA鏈條有剪斷操作，因此這一技術(shù)被形象地稱為“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)，將為我國在基因編輯工具的使用上帶來更多選擇。”范廣益說。
其次，研究團(tuán)隊(duì)鑒定了117個(gè)新型抗菌肽，并通過生物合成和實(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)，未來有望開發(fā)出全新的抗生素或其他藥物�！崩钍⒂⒄f。
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。
國際海洋微生物生態(tài)學(xué)研究專家穆拉特·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�！焙Ｑ笪⑸锒鄻有匝芯繉＜覝贰さ聽柮烧f。
“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)家對海洋的可持續(xù)探索和利用開辟了廣闊前景，也為未來生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。”中國科學(xué)院院士楊煥明說。（記者吳書光、周昊瑾、王凱）
（責(zé)任編輯：歐云海）