一抔土壤中的微生物数量超过了银河系中星星的数量，但是研究人员更少了关于地球上的星星数量，因为他们最近才有了深入探索刚下的工具。现在美国能源部联合基因组研究所（DOE JGI）科学家科学家科学家科学研究所科学用户设施办公室的科学家已经迈出了决定性的一步，以揭露地球的微生物多样性。在2017年6月12日在Nature Biotechnology发表的一篇论文中，DOE JGI的原核超级计划负责人Nikos Kyrpides及其研究人员报告说，发布了1,003种系统发育不同的细菌和古细菌参考基因组 - 迄今为止最大的版本。
该文的通讯作者Kyrpides说：“细菌和古细菌是地球上最多样性的自由生物体生物。 “他们已经征服了地球上的每一个环境，所以他们已经找到了在最恶劣条件下用不同酶和不同生物化学生存的方法。”
美国能源部有兴趣更多地了解这种生物多样性，因为微生物在地球的生物地球化学循环方面发挥重要作用 - 例如陆地和海洋环境中的营养物质循环。通过基因组测序和分析揭示基因，酶和代谢途径的功能，在生物能源，生物医药，农业和环境科学领域有广泛的应用。
新功能，新应用
这项努力是DOE JGI的基因组细菌和古菌百科全书（GEBA）计划的一部分，旨在对数千种细菌和古细菌基因组进行测序，以填补生命之树的未开发的分支。 DOE JGI计算生物学家Supratim Mukherjee说，除了鉴定超过五十万个新蛋白质家族之外，这项努力将所有类型菌株的基因组序列的系统发生多样性覆盖率翻了一番以上。
由于微生物基因组学研究的很大一部分已经集中在人类病原体或生物技术工作中，所以GEBA是通过测序不同的的微生物型菌株，来尝试解决系统发育覆盖知识差距。 DOE JGI计算生物学家Rekha Seshadri和本文的第一作者Rekha Seshadri说：“人们认识到我们没有对生命之树的许多部分进行采样。 “如果我们对树中的某些部分进行了抽样，我们将发现新功能，这可能是新应用程序的重要资源。
这些基因组的释放是近十年价值的工作的顶点，2009年发布了前56个GEBA基因组。微生物从海水和土壤到植物和牛瘤胃和白蚁的环境中分离。通过Community Science Program在DOE JGI进行基因组测序和分析，并通过具有微生物组合（IMG / M）系统的综合微生物基因组公开了1,003个基因组，所有相关宏基因组数据符合基因组学标准联盟基因组在线数据库。事实上，所有这些基因组在测序之后立即公开发布，以便最大限度地利用更大的科学界，根据DOE JGI立即数据发布的做法，DOE JGI微生物基因组学计划负责人Tanja Woyke表示，概述了项目的顺序。
随着从1,003个参考基因组中发布高质量的基因组信息，DOE JGI正在提供丰富的新序列，对于对诸如表征生物技术相关的次生代谢物或研究在特定条件下工作的酶的实验感兴趣的科学家而言是非常宝贵的，Seshadri说。由于Kyrpides的研究团队对文化收藏中容易获得的类型菌株进行了测序，科学家们可以在实验室中对他们进行后续实验。 Kyrpides说：“与德国的莱布尼兹研究所DSMZ和美国的ATCC全球生物资源中心等文化收集中心的合作对于完成这一努力至关重要。”
尽管很明显，细菌可以在生物技术方面进行创新，例如化脓链球菌（Streptococcus pyogenes），它在突破性的CRISPR-Cas9基因编辑工具中产生用作“剪刀”的Cas9蛋白质，科学家们刚刚开始发现存在于细菌和古细菌门的广泛遗传多样性中的隐藏潜力。
