Metagenomic鸡尾酒:有史以来最令人恶心的饮料

关于混合器的使用,元基因组学和混合学相似。

如果宏基因组学是一种鸡尾酒配方,它将是这样的:

1.在搅拌机中,添加:

-许多不同类型和品牌的酒精饮料(但不要’告诉我你选了多少个或恰好是!
-各种水果,果汁,面霜,苦味等(但我还是’不想知道你刚倒了什么!)

2.混合。
3.喝酒–并尽量不要呕吐。

我不知道’甚至不想知道什么’s in that cup…(照片来自维基百科)

实际 宏基因组学,我们的常规实验方法如下:

1.将污垢放入搅拌机中
2.混合。
3.您发现的所有DNA的序列片段
4.尝试计算您刚刚测序的物种数和物种。

A “metagenome”是可以从少量污垢中测序的任何随机DNA片段。由于我们现在拥有的出色仪器可以立即快速测序数亿个DNA片段,因此宏基因组学已成为研究环境的一种新方法。现在,科学家们不必花数周或数月的时间在显微镜下观察或尝试培养单一种类的细菌,而可以*从字面上**将所有东西放入搅拌器中,以不同(更全面)的角度观察生物群落。

完美的鸡尾酒具有正确的配料混合比例,并以正确的比例混合。这种理想的配方同样适用于鸡尾酒和基因组学。别致的口感,每种成分的味道都通过您的舌头传达,每种成分相互补充,并融合成一种超现实的体验。在易于管理的基因组中,您可以分离和识别样品中每个物种的DNA签名,将整个基因组序列拼凑在一起,并根据其基因识别每个物种的生态作用。不幸的是,这种情况很少发生在宏基因组学中…自然社区只是竞技场’很简单。一个例子是 酸性矿山排水生态系统,一种有毒的栖息地,只有少数物种可以在那里生存。相当于鸡尾酒的是伏特加加柠檬– there’仅有两种成分,因此您当然可以区分它们:

视觉效果“map”通过测量DNA频率从宏基因组学数据集中提取微生物基因组“words”;基因组由网状橙色线隔开。顶部图像中的彩色点表示来自已知基因组的序列,底部图像中的数字列出了图像中存在的不同基因组。 (图片来自Dick等,2009)

Marine 元基因组s are like the most disgusting cocktail ever. They have SO many ingredients (thousands genomes representing different species) that the end product is extremely messy and leaves a bad taste in your mouth. Think of that drinking game, 王 ’s Cup (还有不是那么幸运的人,在第四位国王之后从公共船只上吸了水。科学家们不’t 当然,要喝不好的鸡尾酒,宏基因组学的研究重点是想办法将这种混乱的基因组混合物提炼成更可口的东西。

如果向您介绍我们的宏基因组鸡尾酒配方的结果,您可以想出很多方法来确定’s:饮料中的纤维状质地会暗示新鲜水果,颜色可能表示果汁的混合物,浓烈的酒精余味意味着有人将塑料壶中的月光混入了混合物中。我们可以’t use sight or taste to tease apart an 实际 元基因组 (although I’ve never 试过了 舔电脑…)。我们所拥有的只是DNA的4个字母,因此我们必须使用序列本身的属性以有意义的方式将数据分离和分组(也称为“binning” the sequences).

我们可以搜索短“words”DNA字母(称为k-mers)– for example, “TTGACC”是一个6个字母的k-mer),并在我们的数据中测量它们的出现和频率。我们可以计算每个序列中鸟嘌呤和胞嘧啶核苷酸的百分比(缩写为%GC),并将具有相似值的序列组合在一起。或者我们可以看看覆盖率–将相同的DNA序列分组在一起后,您观察了DNA序列Y和Z多少次了?如果对DNA序列Y和Z都有100个观察值,并且如果这两个序列具有相似的%GC和k-mer值,则它们可能来自相同的基因组。

Analyzing 元基因组s is a lot more complicated than these superficial calculations. I could go 上 about HMMs, COGs, and KEGGs, and we’d确实有爆炸(基因组笑话!)。但是那你’d真的想开始喝酒…。

至于鸡尾酒,我绝对会 ’t建议打开这篇文章的食谱。但是对于环境序列数据,宏基因组学研究人员确实没有’没有其他选择。

霍莉·比克( 160个帖子 )

我是加利福尼亚大学河滨分校的计算生物学家。我的研究使用DNA测序和基因组学研究海洋生态系统中的微生物真核生物(是的,线虫!),重点是深海的进化和生物多样性。我既不能确认也不能否认我喜欢Unix,而不是喜欢出海。


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