研究人员发现神秘的遗传元素吃甲烷的博格

加州大学伯克利分校的科学家们在Methanoperedens(一组分解土壤、地下水和大气中的甲烷的古生菌)中发现了不寻常的DNA结构，这些结构似乎可以提高生物体的新陈代谢率。他们将这些遗传元素命名为“博格”，因为其中的DNA包含从许多生物体中吸收的基因。

加州大学伯克利分校的JillBanfield教授及其同事研究微生物活动如何塑造大规模的环境过程，以及环境波动如何反过来改变地球的微生物组。

作为他们工作的一部分，他们定期对不同栖息地的微生物进行采样，以了解微生物正在利用哪些有趣的基因来生存，以及这些基因如何影响关键元素(如碳、氮和硫)的全球循环。

他们研究细胞内的基因组以及被称为染色体外元件(ECE)的便携式DNA包，它们在细菌、古生菌和病毒之间转移基因。

这些元素使微生物能够迅速从邻居那里获得有益基因，包括那些只有远亲关系的基因。

在研究从加利福尼亚季节性湿地池土壤中取样的甲烷操作菌时，研究人员发现了一种全新类型ECE的证据。

与构成大多数质粒(最知名的染色体外元件类型)的DNA环状链不同，新的ECE是线性的并且非常长——高达整个Methanoperedens基因组长度的三分之一。

在分析了加利福尼亚和科罗拉多州地下土壤、含水层和河床中含有消耗甲烷的古细菌的其他样本后，他们发现了总共19个不同的ECE，他们称之为Borgs。

使用先进的基因组分析工具，该团队确定Borgs中的许多序列与实际Methanoperedens基因组中的甲烷代谢基因相似。

一些博格人甚至编码了所有必要的细胞机器来自己吃甲烷，只要它们在可以表达基因的细胞内。

“想象一个能够消耗甲烷的单细胞，”加州大学伯克利分校的研究员KennethWilliams博士说。

“现在你在那个细胞中添加可以并行消耗甲烷的遗传元素，并添加赋予细胞更高容量的遗传元素。”

“如果你愿意的话，它基本上为类固醇消耗甲烷创造了条件。”

作者假设Borgs可能是整个微生物的残留碎片，它们被Methanoperedens吞噬以帮助新陈代谢。

基于序列的相似性，被吞噬的细胞可能是Methanoperedens的亲戚，但在Borgs中发现的基因的整体多样性表明这些DNA包是从广泛的生物体中同化的。

“有证据表明，不同类型的Borgs有时会在同一个宿主Methanopreredens细胞中共存，”班菲尔德教授说。

“这开启了博格在世系间传播基因的可能性。”