研究人員指出,通常被認為是優選技術的鳥槍測序方法可能存在重大缺陷,在進行宏基因組分析中會大大低估環境中的多樣性。
美國自然歷史博物館(AMNH)的一組研究人員發現,通常用于宏基因組學分析的兩種測序方法在進行了解相對較少的微生物群落序列分析時,會出現不同的結果。這項研究表明一般被認為是表征微生物群落優良方法的鳥槍法檢測到的多樣性,要比擴增子測序(Amplicon seq)方法少得多,并且在進行淡水細菌樣本分析時會丟失整個物種門。
密歇根州州立大學分子微生物生態學家James Cole(未參與該項研究)說,“居然有如此大的差異,這令人非常驚訝。這為利用此類方法進行研究的研究人員提出了一個警告。”
擴增子測序方法是通過設計感興趣的基因組區域的引物,再進行PCR擴增,將目標區域DNA富集后進行高通量測序的研究策略。這種方法是基于單個序列(細菌16S rRNA高度保守的基因)將樣品與已知微生物分類群進行匹配,而鳥槍法則是采用的一種全基因組的方法,靶向隨機微生物DNA片段,通過常見序列或者進化特異性標記基因將結果與數據庫進行比對。
這兩種方法都比較常見,但在一些目前較多研究的領域,比如腸道微生物組研究中,科學家們認為鳥槍法測序能識別出更多的微生物多樣性,因為這種方法基于的基因組部分較多,由此產生的數據也更多。
但是在這篇文章中研究人員得出了不同的結論——AMNH研究組在分析巴西多個泛濫平原地區的基因組學項目數據時,發現他們有足夠的樣本能進行多種評估方法分析,“我們想,hey,現在我們可以比較擴增子測序和鳥槍測序方法了,不過我們以為鳥槍法會具有同樣優勢,或者更好”文章作者這一,Michael Tessler說。
然而令人驚訝的是,研究人員發現針對巴西水樣的檢測中,鳥槍測序只鑒定出了擴增子測序鑒定出的不到50%的分類門。此外,擴增子方法盡管只使用了一小部分的DNA,但卻多檢測到了27%的科。
“這是非常驚人,”Tessler說,而且鳥槍法測序發現的分類群分布也存在差異,“不僅門和科較少,而且只有幾個占主導地位的科。”
研究人員認為鳥槍法測序出現的這種缺陷在于研究數據,比較于擴增子測序的16S rRNA基因數據庫,“我們有一個巨大的16S數據庫”,作者之一,紐約市立大學生物學助理教授Mercer Brugler解釋說,而鳥槍法測序通常用的數據庫在這種獨特的環境中的可用基因組相對有限。
對于特定的環境,數據庫的完整性將決定了微生物序列如何通過不同的方法被分類。
Cole也指出,任何對鳥槍法的評估都必須在一個正在迅速演變的背景下進行。 “所有這些工具都需要不斷發展,在這一研究領域成果發布的時候,這一結果可能就過時了”。
Brugler贊成這一觀點,他認為“我們的調查結果也將會發生變化,”他補充說,目前這一研究組正在計劃檢測其它數據庫。
同時,這兩種方法會得到不同的結果這一結論也表明,研究人員在選用任何一種測序方法時,應該避免“過度自信”,特別是對于研究較少的系統。