極端環境微生物是生命的奇蹟，它們蘊涵著生命進化歷程的豐富信息，代表著生命對於環境的極限適應能力，界定了生物圈的“邊界”，是生物遺傳和功能多樣性最為豐富的寶藏。
基本介紹
- 中文名：騰衝嗜熱厭氧菌基因
- 類型：基因
- 時間：1998年初
- 上映新聞：中國科普網
背景,研究,
背景
研究極端環境微生物的基本生物學特點及適應機理，對於揭示生物起源的奧秘和發展的規律、闡明生物多樣性形成的機制和動力、認識生命與環境的相互作用、尤其是與地球化學變化之間的關係具有極為重要的意義，同時也將大大促進極端環境微生物資源在生物技術產業中的利用。“極端環境微生物生命特徵及環境適應機理”正是在這樣的背景下於2006年成為基金委微生物學科首個創新群體項目，該項目自申請之初就致力於從多個層面認識極端環境微生物的生物多樣性及其形成機制，了解生命在與環境項目過程中的進化規律，並為極端環境微生物資源的利用奠定基礎。
1998年初，我國科研人員在雲南騰衝地區考察時在沸泉中發現了一種泉生熱孢菌，最適合在75度左右高溫下生長。在進行分類、形態方面的研究後，研究人員發現，國內第一個被發現的這種極端嗜熱菌，是國際上從未報導過的新菌種。
研究
從1999年5月起，中國科學家聯合起來，開始測定這種嗜熱菌的全基因組DNA（脫氧核糖核酸）序列。
科研人員從培養的細菌中提取了基因組DNA，構建了測序模板文庫，還建立了反映測序進展與存在問題以及用於組裝、注釋、尋找基因的軟體。在基因測序中，獲得了單機日產、序列讀長、準確率等指數與國際同行並駕齊驅的好結果。
科研人員已測定這個微生物基因組的260多萬個鹼基對，基因組的準確率達到99.99%以上，從而獲取了國內第一張微生物基因組的“完成圖”。科學家已發現了2808個基因，其中1481個是功能已知的基因，另外1327個基因的功能還不清楚。這標誌著我國基因組研究又向前邁出重要一步。據悉，這是迄今為止中國人首次破譯微生物的遺傳密碼，嗜熱菌也成為除病毒外國內第一個遺傳密碼被破譯的微生物。
研究表明，大約30個基因只能在嗜熱的真細菌或古細菌中找到，這在科研和產業化上具有重要價值。這種嗜熱菌和另外一種細菌——需氧芽孢桿菌的同源性最高為59.8%，進一步表明了這種細菌的“特殊性”。
高溫熱泉與地球早期環境比較接近，其中微生物生態系統相對簡單、穩定和封閉， 對其進行微生物研究不僅有助於認識高溫環境中的微生物遺傳多樣性與功能多樣性， 而且對認識地球上生命的起源和進化具有十分深遠的意義； 同時，由於這些微生物具有特殊的生理機制和獨特的基因，有較高的套用價值，因此受到廣泛的重視。我國雲南省騰衝縣具有特殊的地熱資源，是研究熱泉微生物的重要地區。國內對騰衝熱泉微生物的研究開展得比較早， 在菌種分離鑑定、微生物多樣性分析等方面取得了許多成果。而在通過構建環境基因組文庫收集和發掘其微生物、特別是未培養微生物基因資源方面，尚處於起步階段。騰衝蛤蟆嘴熱泉是一個弱鹼性的高溫熱泉， 溫度達到84度以上， 本研究成功構建了蛤蟆嘴熱泉未培養微生物基因組文庫，並對文庫中的部分克隆進行了分析，為探索該熱泉微生物新基因的研究和利用奠定基礎。
微生物是一大群小生物的總稱，因其形體小而得名。投入少、收效快的微生物基因組研究，是當今世界基因組研究中的前沿領域。我國地理環境複雜，含有豐富的微生物資源，研究這些微生物，無論對於生物進化研究，還是特殊酶以及蛋白質的結構和功能研究都有重要意義。
中科院完成對分離自我國雲南熱泉基因組序列測定的騰衝嗜熱厭氧桿菌進行了深入研究，精確定位了該菌的複製原點並分析了在高溫條件下該菌染色體DNA複製起始機制及熱適應機制；發現了在極端嗜熱古菌DNA複製過程中引物合成與引物延伸步驟之間的一種可能的偶在線上制；發現了一種新的古菌染色體蛋白；在極端環境微生物代謝特點及嗜極生理的研究方面；研究群體首次報導了極端嗜鹽古菌PHA合成的相關基因；發現了細菌芽孢形成的一種新機制；對極端嗜熱古菌參與硫代謝的硫氧化還原酶進行了晶體結構分析；從極端環境微生物中分離得到了一些性質特殊的極端酶。該創新研究群體表示，將不斷加強自身實力，廣泛開展與國內外同行的交流與合作，致力於學科積累、潛心於原始創新，為提高我國極端微生物研究的水平作出更大的貢獻。
