[轉貼]海洋微生物 基因大搜奇

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J. Craig Venter因領導Celera基因科技公司在3年內完成人類基因組定序而聲名大噪，如今他把的把興趣轉移到海洋微生物了，準備再展開另一項為全球海洋微生物基因組編目的壯舉。他所率領的研究小組，最近在英屬百慕達群島附近的馬尾藻海中，發現1,800多種新的海洋微生物，以及121萬餘種科學界從未見過的基因。

自然界中的微生物多如恆河沙數，但絕大部分都無法在實驗室中培養觀察，以致於科學家對其中具體而微的大千世界，只能以管窺天。因此Venter突發奇想，率領旗下研究人員遠征大西洋上的百慕達群島，準備就地取材。選擇此地則是因為科學界向來認為馬尾藻海營養貧乏，微生物數量有限，可以讓取樣的工作單純化。

Venter表示，他有意效法1830年代的達爾文展開周遊世界計畫，以便在陸地的數個地點及每隔320公里舀取海水採樣，尋找新的微生物物種Venter的遊艇「魔法師二號」（Sorcerer II）已改裝成研究船，目前停泊在厄瓜多爾外海的加拉巴哥群島。通常科學家是以實驗室培養的方式研究微生物，可是能夠在實驗室裡培養的微生物可能還不到整個生態系統中的1%。但Venter指出，樣本中的生物可任由他們抽取DNA，完全不必培養。而利用基因組定序這項工具，他們就能夠找到大量的新微生物。

Venter等人在馬尾藻海上挑了6處研究地點，以層層過濾裝置汲取海洋微生物，為它們的基因組定序，總共定序了10億多個氮鹼基，然後再分析其DNA序列，結果大出研究者意料之外，這塊眾人心目中的「不毛之海」居然是一座微生物寶庫，除了已經鑑定出的1,800多個新品種，Venter估計此地還可以找到5萬1千多種新細菌，充分彰顯海洋無窮無盡的生物多樣性。

在基因方面，Venter等人發現的121萬餘種基因，超過現今公有資料庫所列微生物種基因的總數，雖然其中許多是現有基因的變種，全新的基因仍多達7萬餘種，約為人類基因數目的兩倍。其中782個基因的蛋白質產物對光敏感，可能蘊含微生物將陽光轉化為能量的秘訣。此外還有約5千個新基因，其功能涉及將化合物中的氫原子釋放出來，而氫氣正是人類寄望最殷切的新型態能源。

Venter表示，所有新發現基因組序列，都將成為公領域的資料，而他們所做研究的目的，是為地球所有微生物的基因組編目。整項計畫由Venter創立的生物能源替代物研究所執行，由美國能源部贊助部分經費，該研究所的宗旨為利用微生物製造能源或清潔環境。能夠轉化重金屬化合物性質的基因，也已落入Venter等人的錦囊之中，未來或許可以協助人類處理棘手的污染物質。

於此同時，柏克萊加州大學的Jill Banfield等人也利用類似的方法，從加州廢棄的金礦之酸水中找到幾種微生物。他們組合了兩種微生物的基因組，及另外三種的部分基因組，它們都聚集成一種粉紅色的生物膜（biofilm）。他們希望藉助這樣的方法來探索生態系統中的微生物群落結構，並且瞭解它們如何在極境中生存。