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科技日報北京5月4日電 （記者張夢然）古代基因組重建和生物技術(shù)的突破正在揭示舊石器時代微生物豐富的分子秘密。在最新一期《科學》雜志上發(fā)表的研究中，德國萊布尼茨天然產(chǎn)物研究和感染生物學研究所、馬克斯·普朗克進化人類學研究所以及美國哈佛大學領導的跨學科研究團隊重建了更新世以前未知細菌的基因組，并由此建立了一個平臺以恢復古代細菌的天然產(chǎn)物。

當一個生物體死亡時，它的DNA會迅速降解并分裂成許多微小的碎片?？茖W家可通過將這些DNA片段與數(shù)據(jù)庫進行匹配來識別其中的一些片段，但大多數(shù)古代DNA無法與當今已知的任何東西相匹配。這個問題長期以來一直困擾著科學家。近年來計算技術(shù)的進步使得將DNA片段重新組合在一起成為可能，就像拼圖一樣，或可重建未知的基因和基因組。

經(jīng)過3年的測試和優(yōu)化，科學家取得了突破，實現(xiàn)了長度超過100000個堿基對的DNA片段，并恢復了廣泛的古代基因和基因組。他們現(xiàn)在可從數(shù)十億個未知的古代DNA片段開始，系統(tǒng)地將它們整理成冰河時代失傳已久的細菌基因組。

團隊專注于重建牙結(jié)石細菌基因組，這些牙齒來自12個生活在公元前102000年到40000年的尼安德特人，34個生活在公元前30000年到150年的古人類，以及18個現(xiàn)代人類。牙結(jié)石是身體中唯一會在一生中經(jīng)常變成化石的部分，它會將活的牙菌斑變成礦化細菌的“墓地”，研究人員以此重建出了之前未被描述過的細菌物種。

團隊還使用合成分子生物技術(shù)工具，讓活細菌產(chǎn)生了由古老基因編碼的化學物質(zhì)。這是該方法首次成功應用于古代細菌，導致發(fā)現(xiàn)了一個新的微生物天然產(chǎn)物家族，研究人員將其命名為“古呋喃”。這是獲取地球過去微生物隱藏的化學多樣性的第一步，等同于為天然產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)增加了一個新時間維度。

【總編輯圈點】

微生物是自然界最偉大的化學家，它們的“創(chuàng)造物”包括世界上大量的抗生素和多種治療藥物。生產(chǎn)這些復雜的天然產(chǎn)物可并非易事，而要做到這一點，細菌依賴于特殊的基因，而這些基因編碼能夠制造相關(guān)化學物質(zhì)的酶促機制。此前，對微生物天然產(chǎn)物的科學研究基本局限于活細菌，而新成果在揭示古代微生物的遺傳和化學多樣性方面，創(chuàng)建了一個里程碑。