|
==Nguồn gốc từ==
Thuật ngữ "metagenomics" được giới thiệu bởi [[Jo Handelsman]], [[Jon Clardy]], [[Robert M. Goodman]] và một số người khác, và xuất hiện lần đầu trong một bài báo vào năm 1998.<ref name="Handelsman1998"/> Thuật ngữ metagenome chophản thấyánh ý tưởng về bộ sưu tầm các gen được giải mã trực tiếp từ môi trường với cách tương tự như nghiên cứu về từng [[genome]]. Kevin Chen and [[Lior Pachter]] ([[University of California, Berkeley]]) đã định nghĩa metagenomics là " việc ứng dụng các kỹ thuật di truyền hiện đại trong nghiên cứu về quần xã vi sinh vật một cách trực tiếp trong môi trường tự nhiên của chúng mà không cần phải phân lập và nuôi cấy chúng trong phòng thí nghiệm".<ref name="Chen2005"/>
==Lịch sử==
Việc giải trình tự theo kiểu truyền thống thường bắt đầu bằng việc nuôi cấy các tế bào giống hệt nhau để làm nguồn phân lập [[DNA]]. Các nghiên cứu metagenomic đã cho thấy vẫn còn rất nhiều nhóm vi sinh vật trong tự nhiên mà chúng ta không thể phân lập và nuôi cấy được, và vì vậy không thể giải trình tự của chúng được. Những nghiên cứu đầu tiên của metagenomic tập trung vào đoạn trình tự của rRNA 16S (16S [[ribosomal]] [[RNA]]), là đoạn trình tự tương đối ngắn, bảo thủ và đặc trưng cho mỗi loài. Từ đó người ta đã phát hiện ra rất nhiều đoạn trình tự rRNA 16S mới, không giống bất cứ một loài đã biết nào. Những khảo sát về gen trên rRNA thực hiện trực tiếp từ môi trường đã cho thấy, số lượng loài vi khuẩn và vi khuẩn cổ (archaea) đã tìm thấy trước đây bằng phương pháp giải trình tự theo kiểu truyền thống chỉ tương đương khoảng 1% số lượng thực của chúng trong môi trường.
Những nghiên cứu đầu tiên ở mức độ phân tử đã được thực hiên bởi [[Norman R. Pace]] và các cộng sự. Họ đã sử dụng [[PCR]] để khám phá ra sự đa dạng của các trình tự rRNA.<ref name="Lane1985" /> Với những kết quả của nghiên cứu này, vào năm 1985 Pace đã đề xuất ý tưởng nhân dòng DNA trực tiếp từ môi trường.<ref name="Pace1985" /> Tới năm 1991 ông và cộng sự tại Khoa Sinh học, trường đại học Indiana đã có báo cáo đầu tiên về nhân dòng một lượng lớn DNA từ môi trường. Nghiên cứu của họ đã khẳng định rằng không hề có lỗi trong quá trình thực hiện PCR và những loài mới trong quần xã vi sinh vật là thực sự tồn tại. Mặc dù chỉ thực hiện với đoạn trình tự bảo thủ và không mã hóa, công trình trên đã chứng minh và giải thích tại sao các nghiên cứu về đa dạng sinh học trước đây bằng phương pháp hình thái học thường mang lại nhiều kết quả hơn so với phương pháp phân tích qua phân lập và nuôi cấy. Ngay sau đó, vào năm 1995 Healy đã công bố kết quả phân lập metagenomic của các gen chức năng trong “thư viện động vật” xây dựng từ hệ sinh vật tự nhiên trên cỏ khô trong phòng thí nghiệm.<ref name="Healy1995" /> Sau khi rời phòng thí nghiệm của Pace, [[Edward DeLong]] tiếp tục nghiên cứu về lĩnh vực này và đã xuất bản công trình làm nền móng cho phân loại sinh vật môi trường dựa trên trình tự 16S, đó là thành lập thư viện trình tự của các mẫu lấy từ biển.<ref name="Stein1996" />
Vào năm 2002, Mya Breitbart, [[Forest Rohwer]] và các cộng sự đã sử dụng phương pháp shotgun sequencing để chứng minh rằng trong 200 lít nước biển có chứa trên 5000 loài virus khác nhau.<ref name="Breitbart20022" /> Nghiên cứu sau đó đã tìm ra khoảng hơn 1000 loài virus trong phân người và khoảng 1 triệu virus trong mỗi kilogam trầm tích biển, trong đó có rất nhiều thể thực khuẩn. Gene Tyson, Jill Banfield và cộng sự tại trường đại học California, Berkeley và Joint Genome Institute đã giải mã DNA t
Early [[molecular biology|molecular work]] in the field was conducted by [[Norman R. Pace]] and colleagues, who used [[PCR]] to explore the diversity of ribosomal RNA sequences.<ref name="Lane1985"/> The insights gained from these breakthrough studies led Pace to propose the idea of cloning DNA directly from environmental samples as early as 1985.<ref name="Pace1985"/> This led to the first report of isolating and [[DNA cloning|cloning]] bulk DNA from an environmental sample, published by Pace and colleagues in 1991<ref name="Pace1991"/> while Pace was in the Department of Biology at [[Indiana University]]. Considerable efforts ensured that these were not [[PCR]] false positives and supported the existence of a complex community of unexplored species. Although this methodology was limited to exploring highly conserved, [[Noncoding DNA|non-protein coding genes]], it did support early microbial morphology-based observations that diversity was far more complex than was known by culturing methods. Soon after that, Healy reported the metagenomic isolation of functional genes from "zoolibraries" constructed from a complex culture of environmental organisms grown in the laboratory on dried [[grass]]es in 1995.<ref name="Healy1995"/> After leaving the Pace laboratory, [[Edward DeLong]] continued in the field and has published work that has largely laid the groundwork for environmental phylogenies based on signature 16S sequences, beginning with his group's construction of libraries from [[marine biology|marine]] samples.<ref name="Stein1996"/>
In 2002, Mya Breitbart, [[Forest Rohwer]], and colleagues used environmental shotgun sequencing (see below) to show that 200 liters of seawater contains over 5000 different viruses.<ref name="Breitbart2002"/> Subsequent studies showed that there are more than a thousand viral species in human stool and possibly a million different viruses per kilogram of marine sediment, including many [[bacteriophages]]. Essentially all of the viruses in these studies were new species. In 2004, Gene Tyson, Jill Banfield, and colleagues at the [[University of California, Berkeley]] and the [[Joint Genome Institute]] sequenced DNA extracted from an [[acid mine drainage]] system.<ref name="Tyson2004"/> This effort resulted in the complete, or nearly complete, genomes for a handful of bacteria and [[archaea]] that had previously resisted attempts to culture them.<ref name="Hugenholz2002"/>
|
