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古代基因組重建和生物技術的突破正在揭示舊石器時代微生物豐富的分子秘密。在最新一期《科學》雜志上發表的研究中，德國萊布尼茨天然產物研究和感染生物學研究所、馬克斯·普朗克進化人類學研究所以及美國哈佛大學領導的跨學科研究團隊重建了更新世以前未知細菌的基因組，并由此建立了一個平臺以恢復古代細菌的天然產物。

當一個生物體死亡時，它的DNA會迅速降解并分裂成許多微小的碎片。科學家可通過將這些DNA片段與數據庫進行匹配來識別其中的一些片段，但大多數古代DNA無法與當今已知的任何東西相匹配。這個問題長期以來一直困擾著科學家。近年來計算技術的進步使得將DNA片段重新組合在一起成為可能，就像拼圖一樣，或可重建未知的基因和基因組。

經過3年的測試和優化，科學家取得了突破，實現了長度超過100000個堿基對的DNA片段，并恢復了廣泛的古代基因和基因組。他們現在可從數十億個未知的古代DNA片段開始，系統地將它們整理成冰河時代失傳已久的細菌基因組。

團隊專注于重建牙結石細菌基因組，這些牙齒來自12個生活在公元前102000年到40000年的尼安德特人，34個生活在公元前30000年到150年的古人類，以及18個現代人類。牙結石是身體中唯一會在一生中經常變成化石的部分，它會將活的牙菌斑變成礦化細菌的“墓地”，研究人員以此重建出了之前未被描述過的細菌物種。

團隊還使用合成分子生物技術工具，讓活細菌產生了由古老基因編碼的化學物質。這是該方法首次成功應用于古代細菌，導致發現了一個新的微生物天然產物家族，研究人員將其命名為“古呋喃”。這是獲取地球過去微生物隱藏的化學多樣性的第一步，等同于為天然產物的發現增加了一個新時間維度。

總編輯圈點

微生物是自然界最偉大的化學家，它們的“創造物”包括世界上大量的抗生素和多種治療藥物。生產這些復雜的天然產物可并非易事，而要做到這一點，細菌依賴于特殊的基因，而這些基因編碼能夠制造相關化學物質的酶促機制。此前，對微生物天然產物的科學研究基本局限于活細菌，而新成果在揭示古代微生物的遺傳和化學多樣性方面，創建了一個里程碑。

(責任編輯：韓夢晨)