如果你想欣赏地球生命的多样性，那你将需要一台显微镜。
我们这个星球上大约有5400种哺乳动物，但是，仅仅一汤匙泥土含有的微生物的种类就可能是这个数目的两倍！它们能生活在包括被酸浸透的矿井和南极荒原这样的地方。根据粗略估计，地球上可能总共有1.5亿种微生物。
“基因组百科全书”计划
“微生物代表着地球上绝大多数生物体，”德国微生物和细胞培养物保藏库（German Collection of Micro-organisms and Cell Cultures）的微生物学家汉斯·P·克兰克（Hans P. Klenk）说。该机构是政府的一个微生物学研究中心。
然而，科学家目前对地球上微生物的了解仍微乎其微。只有大约1000种微生物进行了基因组测序，还有99.99999%的微生物有待测序。更糟的是，迄今科学家已完成测序的微生物基因组，均以紧密相关的种属形成的组为单位聚集在一起，这就使生命的微生物树的成片区域几乎是未知的。这就好比我们已知的关于动物王国的所有知识，完全建立在一只吃饱的雪貂和浸酸的狼蛛（tarantula）上。
为了弄清楚生物学中这一大片暗区，美国能源部联合基因组研究所启动了一项称之为“基因组百科全书”（genomic encyclopedia）的研究计划。该计划正在用来自生命之树遥远地方的微生物的基因组来填充这本“百科全书”。
在2009年12月24日出版的《自然》上，克兰克博士和他的同事发表了对“基因组百科全书”的首次分析论文，该分析建立在他们测序的第一批56个微生物种属之上。用这种基于进化的新方法，科学家们已发现了多种基因，其中一些基因可能对生物技术工业显示出良好的应用前景。
“这本百科全书保证能产生新东西，”没有参与这项研究的科罗拉多大学微生物学家诺曼·佩斯（Norman Pace）说，“我们人类甚至还没有对自然微生物的多样性进行肤浅的研究。”
1990年代，当科学家最初开始研究微生物基因组测序时，他们喜欢选择像大肠杆菌这样的研究了多年的微生物。随着技术进步和费用下降，科学家逐渐从这些常见的菌种（大肠杆菌等曾被称为微生物实验室的“老鼠”――译者注）转移到那些因某种理由而对人类很重要的微生物，如引起人类疾病的微生物。
不过，这种研究方法和策略渐渐显出问题，那就是它忽视了微生物多样性的大部分。众多微生物学家开始争论说，对微生物世界开展更广泛的调查将带来很多新见解。例如，对多种不同微生物中的一个基因进行比较，常能帮助科学家搞清楚基因最初做了什么。
“很明显，这件事应该做。”加州大学戴维斯分校的进化生物学家乔纳森·艾森（Jonathan Eisen）说，他也是这篇论文的重要作者之一。
利用DNA测序费用不断下降的条件，克兰克、艾森博士及联合基因组研究所的同事们建立了细菌和古细菌的基因组百科全书（细菌和古细菌是生命树的两个主要分支，第三个分支包含真核生物，真核生物包括动物、真菌、植物和原生动物）。科学家选择了200个物种来分析，克兰克和他的德国同事从保藏库取出微生物菌种，进行大量培养，然后破碎细胞，从中分离出长长的DNA片段。
颠覆生物学基本准则
在科学家对56个微生物基因组进行了测序后，他们决定看看这些方法是否能取得成功。作为其分析报告的一部分，他们总结了发现的新基因数目：数以万计！不过更重要的是，他们发现了1768个新的基因家族（共享一个共同祖先的一套基因，称为一个基因家族――译者注）。艾森说：“我们没有期望结果是如此的惊人。”
艾森预计很多新基因将导致重要的研究。从生活在盐滩的一种微生物中分离出的一个基因，它能编码一种可在大量盐存在时切断纤维素的酶。这种类型的酶在从植物中提取生物燃料时可能是有用的。他说：“生物技术工业喜爱这些东西。”
这本百科全书还正在颠覆生物学的一些基本准则。所有的真核生物，包括我们自己，在我们的细胞里都有像乐高积木一样的、由一种被称为肌动蛋白（actin）的分子组成的骨架。“一直以来，我们认为肌动蛋白存在于真核生物中，”艾森说，“而不存在于细菌和古细菌中。”现在，他和同事们在一种海洋细菌中发现了编码肌动蛋白的一个基因，他说：“这实在太酷了。”
艾森怀疑，很久以前，肌动蛋白基因被从真核生物运送到细菌中。现在，细菌可能把肌动蛋白注入真核生物以破坏其细胞。
这本基因组百科全书不仅包括基因的原始数据，而且还有关于那些基因是干什么的预测。为了探明这些预测是否正确，将要花费更多的时间和精力。联合基因组研究所已经设立了“收养一个基因组”计划（Adopt a Genome Program），以便寻求大学生的帮助。微生物学专业的在校大学生可以从百科全书中挑选一个物种并分析其生物学特征。艾森说：“我们需要他们的帮助。”
地处北卡罗来纳州的戴维森学院的大学生，已就跟纤维素酶有关的盐滩微生物发表了一篇论文。
在今后的几年中，艾森和同事们希望能有更多的基因组供学生们分析。他们将继续选择物种，希望在未来几年里这本百科全书中的微生物达到1500种。
“我们已经引起了别人的注意，”艾森博士说，“但这仅仅是一个开始。”
资料来源 The New York Times
责任编辑 则 鸣