放線(xiàn)菌作為人類(lèi)生產(chǎn)和生活極為密切的微生物類(lèi)群，其強(qiáng)大的代謝活性為人們所共識(shí)。目前對(duì)可培養(yǎng)放線(xiàn)菌資源和次級(jí)代謝產(chǎn)物等相關(guān)領(lǐng)域的研究較多，但對(duì)放線(xiàn)菌生命暗物質(zhì)的研究相對(duì)匱乏。對(duì)于放線(xiàn)菌生命暗物質(zhì)的研究，將為人們打開(kāi)另一扇放線(xiàn)菌知識(shí)的大門(mén)，幫助人們揭開(kāi)放線(xiàn)菌生命暗物質(zhì)的神秘面紗，同時(shí)對(duì)積累放線(xiàn)菌遺傳信息資源具有重要意義。
我校生命科學(xué)學(xué)院李文均教授課題組研究表明滇藏?zé)崛鷳B(tài)系統(tǒng)中蘊(yùn)含著豐富的放線(xiàn)菌生命暗物質(zhì)資源。該課題組通過(guò)宏基因組分箱技術(shù)獲得了15個(gè)來(lái)自熱泉的MAGs（Metagenome-Assembled Genomes），結(jié)合公共數(shù)據(jù)庫(kù)的27個(gè)MAGs，首次依照命名法則對(duì)這些MAGs以層級(jí)命名的方式命名了放線(xiàn)菌三個(gè)未培養(yǎng)新綱（Ca. Geothermincolia、Ca. Humimicrobiia和Ca. Aquicultoria），且其拉丁名稱(chēng)得到IJSEM的Nomenclature Reviewers/List 編輯Aharon Oren教授的認(rèn)可（圖1）。
圖1 具有WLP的三個(gè)放線(xiàn)菌新綱
值得注意的是，WLP固碳通路在放線(xiàn)菌三個(gè)新綱類(lèi)群的發(fā)現(xiàn)，刷新了放線(xiàn)菌功能多樣性的認(rèn)知；同時(shí)，作者發(fā)現(xiàn)氫酶和產(chǎn)乙酸相關(guān)基因普遍存在于放線(xiàn)菌的三個(gè)新綱中，因此推測(cè)放線(xiàn)菌門(mén)類(lèi)存在可能的同型產(chǎn)乙酸功能（圖2），并通過(guò)富集實(shí)驗(yàn)證據(jù)展現(xiàn)了放線(xiàn)菌同型產(chǎn)乙酸功能的可能性。此外，作者通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)化分析，表明這種H2依賴(lài)的WLP固碳方式不存在與這三個(gè)綱的共同祖先，應(yīng)該屬于后期進(jìn)化獲得的（圖3）。
圖2 三個(gè)放線(xiàn)菌新綱的代謝通路圖
圖3 放線(xiàn)菌門(mén)H2依賴(lài)的WLP固碳方式的進(jìn)化歷史
該研究首次提出放線(xiàn)菌三個(gè)新綱類(lèi)群可能具有同型產(chǎn)乙酸功能，刷新了放線(xiàn)菌功能多樣性的認(rèn)知；作者通過(guò)進(jìn)化分析，在展現(xiàn)放線(xiàn)菌氫依賴(lài)的WLP進(jìn)化歷史的同時(shí)，揭示了放線(xiàn)菌在WLP進(jìn)化歷史的重要性。該研究對(duì)放線(xiàn)菌生命暗物質(zhì)的研究打開(kāi)了另一個(gè)充滿(mǎn)驚喜的“魔術(shù)盒”，讓我們了解到放線(xiàn)菌的奇妙之處不只在次級(jí)代謝產(chǎn)物多樣性上，其在生態(tài)功能和WLP進(jìn)化歷史中也起著重要作用。對(duì)于科研工作者而言，此工作僅是進(jìn)一步探索放線(xiàn)菌生命暗物質(zhì)生態(tài)功能和進(jìn)化機(jī)制的開(kāi)始。
該成果在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊The ISME Journal上發(fā)表題為“Insight into the function and evolution of Wood-Ljungdahl pathway in Actinobacteria”的學(xué)術(shù)論文。我校生命科學(xué)學(xué)院焦建宇博士后為本文第一作者，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所符力博士為本文第二作者，我校生命科學(xué)學(xué)院李文均教授和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所承磊研究員為共同通訊作者。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)花正雙研究員、我校生命科學(xué)學(xué)院劉蘭博士后、Salam Nimaichand博士（特聘副研究員）、鮮文東博士后、周恩民博士后（現(xiàn)為云南大學(xué)助理研究員）、房保柱博士（特聘副研究員，現(xiàn)為中科院新疆生態(tài)與地理研究所副研究員）、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）吳耿副教授、蔣宏忱教授、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所劉鵬飛博士、耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)Aharon Oren教授、內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校Brian P. Hedlund教授和加州大學(xué)圣地亞哥分校諸奇赟博士、Rob Knight教授為本文的共同作者。中山大學(xué)為該成果的第一完成單位。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金“水圈微生物驅(qū)動(dòng)地球元素循環(huán)的機(jī)制”重大研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
