今天给各位分享探索未知：揭秘奇特的遗传结构之谜的知识，其中也会对进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

在著名的科幻小说《星际迷航》中，博格人是一个冷酷无情、具有蜂巢意识的外星种族，其目标是同化所有其他生物，最终“达到完美”并占领整个银河系。

然而，在我们这个非虚构的地球上，博格人是一个可以帮助人类应对气候变化的DNA 包。

去年，一组研究人员在一种名为Methanoperedens 的食甲烷微生物中发现了一种不寻常的DNA 结构，这种结构似乎可以提高该生物的代谢率。

研究人员将这些遗传元件命名为博格（Borg），其灵感来自于《星际迷航》，因为其中的DNA含有取自许多生物体的基因。这些DNA 包可能在碳循环等环境过程中发挥重要作用。论文近期发表于《自然》。

第一次接触

Methanoperedens 是通过分解土壤、地下水和大气中的甲烷(CH4) 来支持细胞代谢的古细菌。古细菌是类似于细菌的单细胞生物，但它们代表了生命世界的另一个独特分支。

甲烷操作微生物和其他以甲烷为食的微生物生活在世界各地不同的生态系统中，但人们普遍认为它们不如那些利用光合作用、氧气或发酵获取能量的微生物常见。

尽管如此，这些微生物具有特殊的能力。甲烷是最强效的温室气体，其吸热能力是二氧化碳的30 倍，据估计，甲烷是人为造成的全球变暖的30% 的罪魁祸首。在自然界中，一些地质过程和古细菌可以释放这种气体；但工业生产过程正在将大量甲烷释放回大气中。吃甲烷的微生物可以清除大气中的甲烷，这在地球系统过程中发挥着巨大作用。

微生物活动如何塑造大规模环境过程，以及环境波动如何改变地球微生物群，是一个重要的研究课题。在这项新研究中，研究小组定期对不同栖息地的微生物进行采样，以了解微生物利用哪些有趣的基因来生存，以及这些基因如何影响一些关键元素（如碳、氮和硫）的全球循环。

他们研究了细胞内的基因组，以及称为染色体外元件（ECE）的“便携式DNA包”，它可以在细菌、古细菌和病毒之间转移基因。这些元素使微生物能够快速从邻近的微生物那里获得有益的基因，甚至是那些关系较远的微生物。

在研究从加利福尼亚州季节性湿地池塘的土壤中取样的古细菌Methanoperedens 时，科学家们发现了一种全新类型ECE 的证据。

与构成大多数质粒（最著名的一类染色体外元件）的DNA 环不同，这种新型ECE 是线性的且非常长，可达整个Methanoperedens 基因组的三分之一。

在分析了来自加利福尼亚州和科罗拉多州地下土壤、含水层和河床的其他含有食甲烷古菌的样本后，研究小组总共发现了19 种不同的ECE，他们将其称为Borg。利用先进的基因组分析工具，科学家发现Borg中的许多序列与实际Methanoperedens基因组中的甲烷代谢基因相似。

一些博格人甚至已经对所有必要的细胞机制进行了编程，只要它们处于能够表达其基因的细胞中，就可以开始自行“吃”甲烷。

“抵抗是徒劳的”

据推测，Borg 可能用于帮助Methanoperedens 食用的整个微生物的残留碎片进行新陈代谢。

这可能与古代植物细胞利用曾经自由生活的光合微生物来获得我们现在所说的叶绿体，以及古代真核细胞创造出今天的线粒体的故事非常相似。 （有关线粒体的更多故事，请参阅《它只发生过一次，却永远改变了地球生命的进程》）。

基于序列相似性，被吞噬的细胞可能是Methanoperedens 的亲戚，但在Borg 中发现的基因的总体多样性表明这些DNA 包是从多种生物体中招募的。这也让人想起了科幻小说中博格人的名言——：“抵抗是徒劳的”。

无论起源如何，很明显博格人已经与这些古细菌共存了很长一段时间，基因在它们之间来回传递。

值得注意的是，一些Methanoperedens 是在没有博格人的情况下被发现的。此外，除了可识别的基因外，BOG还包含其他独特的基因，这些基因编码其他代谢蛋白、膜蛋白和细胞外蛋白，这些蛋白几乎肯定参与能量产生所需的电子传导，以及一些对生物体重要的基因。主持人。其他具有未知作用的蛋白质。

在科学家能够在实验室环境中培养甲烷操作者之前，他们将无法确定不同的博格拥有哪些能力，或者为什么有些微生物使用它们而其他微生物则不使用它们。

一种可能的解释是，博格充当了仅在某些时间需要的代谢基因的储藏柜。

正在进行的甲烷监测研究表明，甲烷浓度全年变化很大，通常在秋季达到峰值，并在早春达到最低水平。因此，在甲烷丰富的时期，当甲烷数量超过其细胞机器的分解能力时，Borg 就会为Methanoperedens 等以甲烷为食的微生物带来竞争优势。

众所周知，质粒具有类似的作用，当毒素浓度高到足以施加进化压力时，质粒会迅速传播对重金属和抗生素等有毒分子的抗性基因。

有证据表明不同的Borg 类型有时共存于同一宿主Methanopreredens 细胞中。这开启了博格人可能跨血统传播基因的可能性。

大胆探索微生物宇宙

自去年该论文作为预印本发表以来，该团队已开始后续工作，以更好地了解博格如何影响生物和地质过程。

一些研究人员正在梳理其他微生物的遗传物质数据集，寻找博格与其他物种共存的证据。

此外，他们还继续进行实地项目，例如全年对东河洪泛区的微生物进行采样，以评估博格和已知参与甲烷循环的其他微生物丰度的季节性变化，以及它们与甲烷的季节性关联。性变化会产生什么样的联系？

也许有一天，用博格精心培养的微生物可以用来降低甲烷水平，甚至遏制全球变暖。而这一切都是为了我们集体，也就是这个星球上所有生命的利益。

封面图片：Jenny Nuss，伯克利实验室