该数据库包括来自海洋表面深处的基因组数据。图片来源：Global Pics/Getty

迄今为止对海洋微生物（包括细菌、病毒和真菌）基因的最全面分析可以作为研究人员发现抗生素、追踪气候变化影响和保护濒危物种的基础。

2021 年，研究人员构建了一个目录，其中包含来自生活在陆地和海洋中的微生物的约 3 亿组基因1.

现在，沙特阿拉伯图瓦尔阿卜杜拉国王科技大学的海洋生态学家卡洛斯·杜阿尔特（Carlos Duarte）和他的同事们编制了一个数据库，其中包含来自北极、印度洋、南洋、大西洋和太平洋以及地中海的微生物的约3.15亿组基因2.

该数据库“代表了所代表的基因数量的大幅增加，以及地理和深度覆盖的更大范围”，澳大利亚布里斯班昆士兰科技大学的计算生物学家Luis Pedro Coelho说。

“在我们的目录中，我们包括来自深海和海底的基因组数据，”杜阿尔特说，他领导探险队恢复了一些更深的样本。“以前的目录主要集中在上层海洋，大部分数据来自前200米。

填补遗传空白

研究人员用超级计算机分析了遗传数据，使用算法来预测数十亿个基因的完整序列，这些基因只有部分是已知的。他们将这些填充的序列与具有已知功能的微生物基因进行了比较，使他们能够确定不完整基因的可能作用。

研究小组发现，真菌代表了“暮光之城”中发现的基因群的一半以上，“暮光之城”是海面以下200至1000米之间的区域。杜阿尔特说，这表明真菌在处理海洋有机物方面发挥的作用比以前想象的要大。分析还显示，一些海洋病毒含有比以前认识到的更新颖的基因序列。

更深入地了解海洋微生物可能会带来广泛的好处。“源自海洋微生物的基因和蛋白质具有无穷无尽的潜在应用，”杜阿尔特说。“我们可以探索新的抗生素，我们可以找到用于食品生产的新酶，”他说。“如果他们知道自己在寻找什么，研究人员就可以使用我们的平台在大海捞针中找到可以解决特定问题的针头。

他补充说，该数据库还可以作为海洋微生物多样性的基线测量，以便科学家可以跟踪燃烧化石燃料或深海采矿等活动的影响。

尽管该目录有许多潜在的应用，但它目前只提供了比物种水平更广泛的细菌群的见解，北卡罗来纳大学教堂山分校的海洋微生物学家Andreas Teske说。他说，提高数据库的分辨率将使其更有用。

doi： https://doi.org/10.1038/d41586-024-00133-5