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生態:環境からの微生物ゲノムの再構築により群集構造と代謝を解明

Nature 428, 6978 doi: 10.1038/nature02340

微生物群集はあらゆる生態系が機能するうえで不可欠である。だが、大部分の微生物はこれまで培養されたことがなく、これらが自然生態系で果たす役割は不明である。今回我々は、自然界の好酸性バイオフィルムから得たDNAのランダムショットガン法による塩基配列解読によって行った、Leptospirillum II群とFerroplasma II型のほぼ完全なゲノムの再構築と他の3つのゲノムの部分的復元について報告する。これが可能となったのは、 対象としたバイオフィルムが少数の種個体群で優占されていたことと、ゲノム再編成や遺伝子の挿入・欠失の頻度が比較的低かったおかげである。塩基配列読み取りは1回ごとに異なる個体から得たため、一塩基多型が系統レベルでの主な不均一性であることを判定できた。Leptospirillum II群のゲノムは注目すべきことに、少数の多型個体が存在するにもかかわらず、塩基多型がほとんど見られなかった。Ferroplasma II型のゲノムは、3つの祖先系統に由来する混合体であるらしく、これらの祖先系統は相同的組換えを行ってモザイク状ゲノムからなる一大集団を形成したらしい。各生物種で得られた全遺伝子の解析で、炭素固定や窒素固定、エネルギー生成の各経路が明らかになり、また極端な環境での生き残り戦略を理解するための糸口が得られた。

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