在加州后院发现了神秘的 DNA 链,这些 DNA 链似乎吸收了周围环境中许多不同生物体的基因。
科学家将这些元素命名为“博格”,它们的发现不仅可以帮助我们了解微生物的进化,还可以帮助我们了解它们在生态系统中的相互作用,以及它们在更广泛的环境中的作用。
加州大学伯克利分校的地球微生物学家吉尔·班菲尔德表示,博格斯可能会做出一项极其重要的发现。
“自从有了这个发现以来,我从来没有对一个发现如此兴奋过。,”她在推特上说。 “我们发现了一些神秘的东西,比如 CRISPR,与微生物基因组有关。”
描述结构的论文已上传到预印本服务器生物Rxiv,目前正在等待。
第一个博格家族是在从班菲尔德后院挖出的泥土中发现的。 她正在与加州大学伯克利分校的遗传学家 Basem Al-Shayeb 合作,确定感染生活在湿地环境中的缺氧微生物,即古生菌,科学杂志报告。
环境 DNA 是识别生态系统中生物种类的绝佳方法。 但班菲尔德和阿尔沙耶布在他们的一勺泥土中发现了一些东西有趣的:由近百万个碱基对组成的 DNA 结构。 那是巨大的。
仔细观察该序列,发现了更多的奇特之处:超过一半的基因是新的; 每条链的末端都有镜像序列; 它显示出与自我复制能力一致的结构。
出于困惑,研究人员转向 DNA 数据库,看看是否能找到其他与他们的发现相似的东西。 他们鉴定出 19 个似乎符合该特征的序列。
这些 DNA 结构到底是什么尚不清楚,但它们确实令人着迷。 它们属于一类称为染色体外元素,或 ECE,可以在包含生物体大部分遗传物质的染色体之外找到。
ECE巨大且能够自我复制,可以在细胞核内部或外部找到; 例子包括质粒和病毒DNA。
“我们既不能证明它们是古菌病毒、质粒或微型染色体,也不能证明它们不是,”研究人员在论文中写道。
博格家族比其他 ECE 家族大得多,但是,根据班菲尔德:宿主微生物大小的三分之一。
测序显示,他们发现的博格与古细菌属有共同特征,称为甲烷操作菌氧化甲烷,表明这些结构可能与这些特定的微生物有关。 事实上,博格家族可能会关键参与这一过程。
班菲尔德等科学家对此很感兴趣,因为这个过程减少了大气中的甲烷含量。 由于甲烷是一种强效温室气体,了解微生物如何发挥作用可能会对气候科学产生影响。
然而,甲烷操作菌 不能在实验室环境中生长? 无论如何,还没有。 环境 DNA 的一个问题是它可能被同一环境中的其他遗传物质污染。
事实上,博格人似乎共享许多来自其他元素和微生物的基因序列; 研究人员将此解释为ECE已经吸收并同化了这些基因和元素? 因此得名,以来自外星蜂巢思维种族的名字命名星际迷航。
然而,这些共享基因有可能是环境污染的证据。 直到甲烷操作菌可以在实验室中生长,远离那些污染影响,但可能无法明确宣布这些遗传结构是一项新发现。
尽管如此,这一发现还是很有趣的。 如果博格一家是真实存在的,他们可以提高产甲烷菌属' 氧化甲烷的能力。 这表明未知的过程可能正在发挥作用,并且这些 ECE 在调节大气方面发挥着以前未知的作用。
“博格人携带大量代谢基因,其中一些产生 Methanoperedens 蛋白的变体,这些蛋白可能具有独特的生物物理和生化特性,”研究人员在论文中写道。
“假设这些基因延伸并增强甲烷操作菌能量代谢方面,博格斯可能会产生深远的生物地球化学后果,包括减少甲烷通量,从而产生重要且意想不到的气候影响。”
研究结果可在预印本网站上找到生物Rxiv。