什么是宏基因組?

2011年酌媒,當(dāng)時(shí)我被分配到了老東家綜合樓514室的醫(yī)口業(yè)務(wù)線小RNA組混欠痴。
做小RNA測序服務(wù)業(yè)務(wù)的技術(shù)支持。
某日秒咨,辦公室里喇辽,同事A不知哪根筋堵塞,突發(fā)靈魂一問:“到底什么是小RNA雨席?怎么定義菩咨?”
同事B比較皮,答案脫口而出:"就是很小的RNA唄陡厘!"
見此回答抽米,大家一笑,也沒把這個(gè)當(dāng)回事糙置,倒是有人看不下去了云茸。
同事C:“這說法有點(diǎn)太不負(fù)責(zé)啊。小RNA一般包括miRNA谤饭、piRNA和siRNA三種RNA标捺,這三種都是小RNA,咱公司小RNA測序針對(duì)的是18-40nt長度的小RNA网持,以miRNA為主宜岛。”

本著實(shí)事求是的心功舀,那天晚上回去查了下相關(guān)資料萍倡。
小RNA的定義為:長度小于200nt的RNA,通常是非編碼RNA辟汰。
發(fā)現(xiàn)同事B和C的回答都正確列敲,但是都較為片面。不過帖汞,如果說這是一道價(jià)值2分的名詞解釋題的話戴而,相較之下,同事B能得1分翩蘸,同事C估計(jì)最多0.5分所意。
因?yàn)槿思覇柕氖切NA是什么,人沒問你小RNA包括哪幾種催首,小RNA也不止這三種扶踊,而且小RNA的長度也說錯(cuò)了。

接下來問題來了郎任,“根據(jù)同事B的推理方式秧耗,什么是宏基因組?”
可能會(huì)有人說:“宏基因組就是很’宏觀‘的基因組安爸巍分井!”
沒錯(cuò)车猬!太聰明了,一學(xué)就會(huì)啊尺锚。

不過呢珠闰,能給出這種回答的一般分兩個(gè)極端,一種是什么也不知道瞎說缩麸,一種是真正理解此概念的灑家铸磅。
凡事向美好看齊,我姑且把上面的回答默認(rèn)為是后者杭朱。
看似漫不經(jīng)心,其實(shí)包藏玄機(jī)吹散,但考試的時(shí)候這么回答注定是要得0分的弧械。
可能這時(shí)候又有人會(huì)說:“宏基因組不是研究微生物群落的么?還宏什么空民?
宏基因組在維基百科上的定義是環(huán)境樣本中基因組的總和刃唐。
由于宏基因組學(xué)主要針對(duì)的是微生物群落研究,所以這個(gè)概念現(xiàn)在主要指特定環(huán)境樣本中的微生物基因組總和(圖1)界轩。

圖1 地球上的各路宏基因組

進(jìn)一步對(duì)”宏“這個(gè)字的理解画饥,可參考古代圣賢王陽明12歲的時(shí)候作的一首詩,叫《蔽月山房》:
山近月遠(yuǎn)覺月小浊猾,
便道此山大于月抖甘。
若人有眼大于天,
當(dāng)見山高月更闊葫慎。
王陽明12歲的時(shí)候衔彻,思緒就如此放蕩不羈了,那么不妨效仿一下偷办。
環(huán)境樣本可大可小艰额,如果你以一座城市、一個(gè)省椒涯、一個(gè)國家或者是整個(gè)地球作為環(huán)境樣本呢柄沮?(注意:這里假設(shè)有外星人,不然地球就是總體废岂,而不是抽樣得來的樣本了祖搓。)
是不是可以說這里面所有的生物的基因組都可以歸為宏基因組的一部分?
所有生物的基因組泪喊,豈不是包括人棕硫、馬、牛袒啼、蟑螂哈扮、跳蚤纬纪、大腸桿菌……等的DNA。
很嚴(yán)格地根據(jù)定義滑肉,這也是宏基因組包各。
這樣我們就很容易理解宏基因組的這個(gè)宏是什么意思了。
既然研究基因組的話靶庙,我們一個(gè)一個(gè)物種去測序就行了问畅,為什么還會(huì)有宏基因組測序?
這存在技術(shù)層面的原因六荒,需要解釋一下為什么現(xiàn)在認(rèn)為的宏基因組學(xué)研究主要針對(duì)的是環(huán)境微生物樣本护姆,而不是針對(duì)城市、國家的所有生物這種樣本掏击。
研究城市里所有DNA卵皂?
呃,……首先砚亭,難以操作不說灯变,經(jīng)費(fèi)也是一個(gè)問題,而且城市里動(dòng)植物與人的生態(tài)關(guān)系捅膘,多數(shù)我們?nèi)庋劭梢娞砘觯梢詥为?dú)提取DNA去研究。
然而寻仗,微生物之間的關(guān)系是肉眼不可見的刃泌,只能用實(shí)驗(yàn)的方式去了解,而且只有不到1%的微生物是可以分離培養(yǎng)愧沟,傳統(tǒng)方法對(duì)微生物世界的認(rèn)識(shí)主要集中于實(shí)驗(yàn)室純培養(yǎng)的微生物物種蔬咬,所以對(duì)微生物群落作為整體的認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于對(duì)其個(gè)體的研究。而宏基因組方法無須對(duì)微生物進(jìn)行純培養(yǎng),從而可全面地對(duì)某一環(huán)境的微生物進(jìn)行研究沐寺。
宏基因組就是宏觀層面的基因組林艘,這就沒錯(cuò)了。只不過這些方法在現(xiàn)實(shí)中針對(duì)的是微生物混坞。

既然叫宏狐援,還有另一層意思。
就是說究孕,宏基因組系列測序方法啥酱,可針對(duì)整個(gè)生物圈放眼量,小起指甲泥垢厨诸,中到瘤胃腸道(圖2)镶殷,大到山川河流,這些樣本皆可收編測序微酬。

圖2 人類腸道微生物電鏡圖

作為豪放派濕人绘趋,此時(shí)我竟然情不自禁了颤陶,故做詩一首。

生物本無圈陷遮,奈何地球圓滓走。
問君何所向?且看君劃環(huán)帽馋。
上下十千米搅方,縱橫八萬里。
耳鼻口腸胃绽族,山海皆E 源姨涡。

這需要解釋一下。
生物圈项秉,地表生物有機(jī)體及其生存環(huán)境的總稱绣溜。包括海平面以下深度約11千米、海平面以上10千米的范圍娄蔼。地球的周長,大約40000余公里(沿赤道)底哗,繞經(jīng)線一圈大約39900多KM岁诉。毛澤東詩詞有云:“坐地日行八萬里,巡天遙看一千河跋选√檠ⅲ” E源,有兩個(gè)意思前标,第一坠韩,我們帶頭大哥新創(chuàng)立的一個(gè)品牌叫E源基因,第二層意思炼列,即所有來自Earth的樣本只搁。

布萊特楊
2019年3月24日

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