9月4日晚，华大生命科学研讨院（简称“华大”）联合山东大学、英国东安格利亚大学、我国海洋大学、厦门大学、丹麦哥本哈根大学等组织，在《天然》上宣布研讨效果。
他们经过对现在已揭露的海洋微生物宏基因组数据来进行剖析和深度开掘，构建了迄今为止最完好的海洋微生物基因数据库，并从中发现了很多具有使用潜力的基因资源，有望为开发新式基因修改东西、抗菌肽、PET塑料降解酶等供给了全新思路，助力相关工业的使用展开。
审稿人在点评中指出，“该研讨很好地证明了海洋微生物的无限或许，为在海量基因组数据中开掘生物技能与生物医学相关的名贵资源指引了方向”，“将对研讨和使用海洋微生物相关的多个研讨范畴发生继续、持久的积极影响”。
海洋是地球上最宽广且最为杂乱的ECO之一，占全球外表的70%以上，有着丰厚的生物多样性和生物资源。海洋微生物作为海洋生态系统的根底组成部分，在全球生物地球化学循环中起核心作用，具有巨大数量和多样性。但是，现在科学家们对海洋微生物的了解仍是“冰山一角”。
在这项研讨中，研讨团队历时五年，经过对现在已揭露的挨近240Tb的海洋微生物宏基因组数据来进行重剖析，构建了具有超4.31万个海洋微生物基因组和24.58亿个基因序列的海洋微生物组数据库The Global Ocean Microbiome Catalogue（GOMC），掩盖规模有从南极到北极、从近海到深远海、从表层海洋到万米超深渊等多样化的海洋生态系统。
“研讨团队树立的数据库是已揭露报导的海洋基因组数据库Tara Ocean 的3倍、蛋白序列库的60倍。在该数据库中，咱们得知有2万多个微生物是潜在的新发现物种，初次发现近1万个在深海等一起生境中的微生物。” 文章一起榜首作者、华大生命科学研讨院专项科学家陈建威博士介绍。
据了解，研讨团队使用了宏基因组分箱技能对海量数据来进行重剖析，获取了海洋环境中很多不行培育微生物的全基因组序列，包含新物种的基因组及其功用信息等。“在未来基因资源使用上，根据已开掘出有使用潜力的微生物基因组数据，结合组成生物学技能有望完成微生物活性功用的大规模开发使用。” 文章一起通讯作者、英国东安格利亚大学教授Thomas Mock表明。
该研讨不只极大拓宽了对海洋微生物多样性的了解，改写了曩昔认知中海洋原核微生物基因组巨细的上限，提醒了缺氧海洋环境对大基因组细菌的适应性演化供给了挑选压力，解析了全球海洋微生物群落的生物地理分布规则，为了解微生物在不同海洋环境中的遗传连通性供给了新的视角。
除了构建GOMC数据库，研讨团队还使用深度学习算法东西对数据库中的“基因瑰宝”进行开掘，发现了多项具有使用潜力的基因资源。
例如，研讨团队判定了117个新式抗菌肽，并经过生物组成和试验验证发现，其间10个抗菌肽具有十分显着抗菌活性及广谱抗菌作用。根据该效果，华大现在已联合香港理工大学展开相关协作，研讨抗生素耐药性难题并探究其工业化潜力。
此外，研讨团队还在数据库中发现了可以助力塑料污染难题的新式塑料降解酶。他们开掘了3个深海来历的高活性新式嗜盐PET塑料降解酶，3天内对PET薄膜降解率到达83%，是已报导的IsPETase塑料降解酶活性的44倍。
“塑料污染是全球性难题，以PET生物酶法来降解、再生和晋级PET塑料能处理塑料污染，提高环境生态效益，是该范畴的研讨热门。新式PET塑料降解酶有望推进PET塑料的绿色低碳可继续使用，削减塑料制作工业对石油的依靠和碳排放。”文章一起通讯作者、山东大学微生物技能国家重点试验室常务副主任李盛英表明。
据了解，现在GOMC数据库已存储于国家基因库生命大数据渠道，研讨团队根据GOMC数据库和自有的极点生境基因数据，进一步开发了贯穿序列判定、结构猜测与聚类、酶蛋白活性位点精准猜测和高通量基因组成等全链条AI技能辅佐的功用基因开掘技能系统，并面向全球学者供给海洋及极点环境来历的新式酶高效开掘技能服务渠道。
“这一研讨标志着海洋宏基因组学范畴的一个新高度，凸显了海洋微生物组在改进人类福祉和促进环境可继续性展开上的关键作用。这些发现不只为全球科学家对海洋的可继续探究和使用拓荒了宽广远景，也为未来的生物技能和生物医学研讨奠定了根底。”文章一起通讯作者、华大生命科学研讨院主任科学家范广益表明。