#头条创作挑战赛#

很多科幻影迷知道，Borgs是《星际迷航》系列中一群外星生物的名字，这群生物吸收了来自银河系的数千个物种。

然而，科学家最近发现了一种非染色体结构的遗传物质，并命名为Borgs。

这是为什么呢？跟科幻中的外星生物又有什么联系？Borgs对我们人类又会产生什么影响呢？且听我为大家细细讲述这个神奇的发现。

Borgs的发现

大多数微生物都有一条染色体，几乎包含其所有遗传信息。染色体外的基因组遗传信息经常储存在称为染色体外元件（ECE）的非染色体DNA片段中。这些片段以结构的形式存在，例如由线性或环状DNA组成的质粒。

在《自然》的最新报导中，沙耶布等人报告发现了异常大的ECE，其中包含许多不同的基因，这些基因编码参与代谢活动的蛋白质。研究人员猜测这些ECE增与微生物宿主消耗温室气体甲烷。

研究人员在分析样本时发现了19种类型的大型ECE，例如湿地土壤，地下（沉积物相关）水和从美国地点采集的矿山排放物。

研究人员认为ECE的宿主细胞来自甲壳虫属，这是一组古菌 - 单细胞微生物，在进化上与细菌不同。

甲壳纲物种含有异常大的染色体外元素（ECEs）

这些ECE被推断为在甲氧饱和细胞中复制，并且像大多数ECE一样，倾向于从其他生物体及其环境中获取遗传信息。

这些ECEs具有很强的同化基因的能力，特别是Methanoperedens宿主的基因。为了强调这种同化基因的能力，研究人员以《星际迷航》中的一群吸收了银河系数千个物种的外星生物的名字Borgs来为这些ECEs命名。

Borgs的形态和宿主

Borgs编码的蛋白质大多数对应于未知的假设蛋白质，但大约21%的匹配古细菌蛋白质。根据基因和蛋白质序列相似性以及其他特征，与Borgs编码的蛋白匹配的古细菌大部分属于Methanoperedens。

Borgs与宿主的丰度比从2：1到8：1不等，这表明Methanoperedens细胞可以容纳同一种Borgs的多个拷贝。有趣的是，一些具有相对高丰度的甲烷可乐菌的样本缺乏Borgs，这支持了这些ECE仅与特定类型的甲氧十二烯类宿主相关的观点。

在微生物中发现的奇怪的“Borgs”吸收了其他生物的基因

Borgs不是染色体，它们也不符合病毒的资格，因为它们缺乏编码构建保护性病毒外衣所需的可识别蛋白质的序列。病毒外衣蛋白对于包裹病毒遗传物质和帮助病毒感染细胞至关重要。

.在大多数情况下，细菌或古菌DNA分子形式的质粒比宿主的染色体小，通常是可有可无的，它们通常编码的蛋白质提供的功能使其宿主在特定条件下具有优势。因此，根据其大尺寸，Borgs可以归类为称为巨型质粒的ECE。

许多细菌和古菌含有巨型质粒。这些大型 ECE 比染色体具有更大的基因组灵活性，这使得 ECE 能够通过称为水平基因转移的过程从其他微生物中获取大量基因。

林肯链霉菌

迄今为止回收的最大线性质粒之一是在十多年前在链霉菌属的细菌中发现的。这些巨质粒的大小可达1.8兆碱基对，密集地编码抗生素酶的基因。

另一个已知长度可达1.2兆碱基对的巨质的细菌谱系是鞘氨醇属。这些巨质粒编码参与分子降解的酶，如碳氢化合物和有机氯化物，它们有助于该属的代谢灵活性。

先前鉴定的古菌巨质粒，主要来自喜欢盐的古菌，大小可达698千碱基对。一些古细菌巨质粒携带被认为对细胞活力至关重要的基因，并被称为迷你染色体，模糊了质粒和染色体之间的术语边界。

硫细菌

总体而言，迄今为止报告的古菌巨质粒数量有限，因此很难辨别这些ECE的一般特征。然而，与目前已知的古细菌巨质粒相比，Borgs因其独特的特征而脱颖而出。

Borgs代表了已知最大的古细菌质粒，也是目前与生命古生物领域相关的线性巨质粒的第一个例子。此外，它们的特征在于一系列功能未知的重复DNA序列。

Borgs可能参与降解温室气体甲烷

Borgs编码具有广泛代谢功能的酶，包括使甲烷氧化等反应成为可能。

与许多其他古菌一样，甲烷可辐射子在全球碳循环中发挥重要作用 - 碳循环是调节地球气候的关键过程，其中甲烷是主要化合物。甲烷由古菌大量产生和消耗。

甲烷

事实上，古菌占全球每年产生的甲烷的50%以上。然而，甲烷释放到大气中也受到消耗甲烷的微生物的消耗，在缺氧环境中，这种作用由Methanoperedens等微生物发挥。

这些微生物分解分解甲烷取决于甲基-辅酶M还原酶（MCR）。其中两个新发现的Borgs具有编码MCR所有亚基的序列。

MCR参与甲烷的代谢

在ECE中发现MCR编码基因是值得注意的。一些Borgs还编码参与MCR催化功能所需的非蛋白质“辅助”分子（辅助因子）的生物合成的酶。

Borgs参与四氢甲基蝶呤生物合成的酶。四氢甲基蝶呤是一种称为辅酶的成分，是缺氧（厌氧）栖息地中甲烷生产和消耗所必需的。这些基因也编码在甲氧虫属物种的染色体中。

研究人员认为，ECE编码的基因扩展了宿主的通用库，并可能使宿主能够在不同条件下扩展其代谢功能。

一个名为丁香Borgs的ECE编码16个多血红细胞色素分子。这些细胞色素可能使甲基可对子物种在甲烷消耗期间转移电子。

研究人员推测，这些基因的大量拷贝增加了甲氧杂蕊菌物种代谢甲烷的能力。这需要进一步的实验来证明，并证明Borgs编码的基因被转录为对不断变化的环境条件的反应。

Borgs在甲氧基细胞内的物理位置可以使用诸如基于细胞分选的单细胞基因组方法等技术进行验证。这将使单个微生物细胞的物理分离和DNA测序以及其整个基因组的测定成为可能，包括染色体和ECE。

此外，在一系列条件下分析基因表达的元转录组学等方法可能有助于破译Borgs相关基因是否以及何时在其宿主中表达。这些证据可能支持Borgs编码酶扩展了甲基可代谢甲烷的条件的假设。

与温室效应相关的因素（甲烷、一氧化二氮、二氧化碳、水蒸气、氟化气体）

总而言之

基于基因组序列的解释，Borgs是一个令人兴奋的申请发现。Borgs的巨大尺寸，线性性质，重复丰富的特征和众多的代谢基因扩展了已知巨质粒的库。

探讨Borgs是否会影响其原生栖息地的碳循环，特别是在甲烷的消耗方面，这将是令人兴奋的。

也许与《星际迷航》中的那些人相反，我们宇宙中的Borgs使用同化来拯救而不是征服一个世界。