宏基因组学

宏基因组学是通过一种称为测序的方法直接从环境或临床样本中回收遗传物质的研究。 广泛的领域也可以称为环境基因组学、生态基因组学、群落基因组学或微生物组学。

虽然传统的微生物学和微生物基因组测序和基因组学依赖于培养的克隆培养物，但早期的环境基因测序克隆特定基因（通常是 16S rRNA 基因）以产生自然样本的多样性概况。 这些工作表明，绝大多数微生物生物多样性都被基于培养的方法遗漏了。

由于能够揭示微观生命先前隐藏的多样性，宏基因组学为观察微生物世界提供了一个强大的镜头，有可能彻底改变对整个生命世界的理解。 随着 DNA 测序的价格持续下降，宏基因组学现在可以比以往更大规模、更详细地研究微生物生态学。 最近的研究使用鸟枪法或 PCR 定向测序从抽样社区的所有成员中获取所有基因的基本无偏样本。

传统测序以相同细胞的培养物作为 DNA 来源开始。 然而，早期的宏基因组研究表明，在许多环境中可能存在大量微生物无法培养，因此无法测序。 这些早期研究集中于 16S 核糖体 RNA (rRNA) 序列，这些序列相对较短，通常在一个物种内保守，并且通常在物种之间不同。 已发现许多不属于任何已知养殖物种的 16S rRNA 序列，表明存在许多非分离生物。 这些对直接从环境中获取的核糖体 RNA 基因的调查表明，基于培养的方法在样本中发现的细菌和古细菌种类不到 1%。 对宏基因组学的大部分兴趣来自于这些发现，这些发现表明绝大多数微生物以前都没有被注意到。

随后的研究表明，人类粪便中有超过一千种病毒，每公斤海洋沉积物中可能有上百万种不同的病毒，其中包括许多噬菌体。 这些研究中的所有病毒基本上都是新物种。 这一努力导致了以前抵制培养它们的少数细菌和古细菌的完整或接近完整的基因组。