水熊蟲基因組之謎

春節假期，小編把一直追的美劇《星際迷航：發現者號》第一季看完了。這部全新的《星際迷航》加入了新的角色以及新的外星種族，同時延續了該系列對種族、政治、環境等社會問題持續關注的優良傳統，非常精彩，強烈推薦。

這一季中印象比較深的，應該是聯邦艦隊意外捕獲的那隻怪獸，這隻怪獸長的很像水熊蟲，也可以說是一隻巨型水熊蟲。發現者號利用這隻巨型水熊蟲實現了精準長途孢子菌絲網絡躍遷。這項技術可厲害了，遠超光速曲率引擎十萬八千裡。巨型水熊蟲可以通過孢子菌絲網絡躍遷到宇宙的任意角落。而其在對自己不利的生存條件下，即在幾次被迫的躍遷之後，脫水縮為一團，最終以此種方式重獲蟲身自由。

它 長 這 樣 ~~

被稱為地球上不死小強的水熊蟲（水熊）是對緩步動物門生物的俗稱，有記錄的約900多種，其中許多種是世界性分布的。水熊蟲體型極小，最小的只有50微米，大的也只有1.4毫米，身體表面覆蓋著一層水膜，類似於防護服，用於避免身體乾燥，同時也用於呼吸水膜中的氧氣。水熊蟲被稱為是地球上最強的物種，耐高溫、耐冷凍、耐放射，甚至在外太空也可以存活。水熊蟲在環境惡化時，身體縮成圓筒形自動脫水忍耐蟄伏（隱生現象），耐力驚人。可以說水熊蟲承受極端環境的能力，遠遠強於自然界的其他生物。

水熊蟲如此強的生存能力，引起了很多科學家的關注。大家可能也想起了之前關於水熊蟲基因組的相關研究。2015年在《PNAS》發表的一篇文章中，北卡羅來納大學的研究人員利用illumina平臺結合mate-pare文庫測序，同時使用PacBio的測序平臺對基因組進行三代測序。研究人員通過序列分析發現，水熊蟲基因組序列中有17.5%的序列為外源序列，其中的91.7%來源於細菌，水熊蟲強大的生存能力與外源基因的水平基因轉移（HGT）存在關聯。這樣比例的HGT可以說是一項驚人的發現。但是，2016年在《PNAS》發表的另一篇文章中，英國愛丁堡大學的研究人員只使用了illumina平臺結合mate-pare文庫測序，經過使用新的計算工具，對比兩組數據，最後卻得出了相反結論，即水熊蟲基因組中並沒有很高比例的外源序列，只有不到1%，而之前研究中基因組序列中的細菌序列實際來源於汙染。

事情當然沒有結束，2017年英國愛丁堡大學與日本東京慶應義塾大學的研究人員，又進行了更深入的研究。研究人員採用PacBio RSII對20kb PacBio文庫進行測序，結合前期illumina測序結果對基因組進行聯合組裝，獲得了更高質量的水熊蟲基因組數據，同時使用Illumina NextSeq 500進行mRNA-Seq，用於基因組的注釋，使用HGT index approach對HGT比例進行估算，得出結論為HGT在水熊蟲基因組中的最高可信度估計值佔基因組的0.7%，具有較低可信度的值為1.8%，上限為2.3%。雖然水熊蟲基因組中沒有較高水平的HGT事件，但一些HGT在水熊蟲脫水存活過程中非常重要，例如，起重要作用的過氧化氫酶基因即來源於細菌的基因組。至於前期研究發現高比例的HGT可能是樣本汙染以及不夠嚴格的HGT篩選導致的。

     雖然對於水熊蟲如此頑強的生命力的研究尚無定論，但通過這些研究我們可以看出，樣本取材時儘量避免汙染以及使用更恰當的組裝方法（例如使用PacBio與illumina平臺聯合組裝），還有合適的生物信息學方法，對研究結果影響很大。

百邁客擁有PacBio RSII測序儀、BioNano Irys 系統，Illumina HiSeq 4000和DA Proton測序儀、Illumina HiSeq 2500、Miseq等測序設備，形成了二代測序平臺與三代測序平臺相結合進行測序的模式。可提供基因組水平、轉錄組水平等不同組學的研究。

我們為客戶提供從樣本取材、包裝到運輸的全程指導，確保樣本質量。實驗環節採用信息化管理系統，每份樣本具有唯一性標識，貫穿整個實驗環節；生物信息分析團隊核心人員從事生物信息分析人均近10年，成功完成了上千個項目的分析，積累了豐富的分析、技術開發經驗，在基因組組裝方面，成功完成獼猴桃基因組，芥菜基因組的組裝，支持客戶在《Nature Genetics》、《Nature Communications》、《PNAS》、《Plant Cell》等國際頂級學術刊物發布論文數百篇，累計影響因子近一千五百分，此外還擁有40餘項專利和150餘項軟體著作權，多項經營指標連續多年保持100%以上增長率。

Boothby TC, Tenlen JR, Smith FW, Wang JR, Patanella KA, Nishimura EO, et al. Evidence for extensive horizontal gene transfer from the draft genome of a tardigrade. Proc Natl Acad Sci USA. 2015; 112(52): 15976-81.

Koutsovoulos G, Kumar S, Laetsch DR, Stevens L, Daub J, Conlon C, et al. No evidence for extensive horizontal gene transfer in the genome of the tardigrade Hypsibius dujardini. Proc Natl Acad Sci USA. 2016; 113(18): 5053-8. 

Yoshida Y., Koutsovoulos G., Laetsch D. R., Stevens L., Kumar S., et al. Comparative genomics of the tardigrades Hypsibius dujardini and Ramazzottius varieornatus. PLoS Biol. 2017; 15: 1-40. 

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醫學事業部    小    畢  |  文案

時韋美  |  審核

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