线粒体宏基因组学

线粒体宏基因组学：让基因脱离瓶子

“线粒体宏基因组学”（MMG）是一种用于从标本混合物中对总DNA进行散弹枪测序并随后对线粒体序列进行生物信息学提取的方法。该方法可用于分类学分类单元的系统发育分析，作为单个物种的有丝分裂基因组测序的经济替代方法，或混合样品的环境样品（例如无脊椎动物的质量捕集）的经济替代方法。线粒体基因组序列的常规生成对于系统学和群落系统学都有巨大潜力。通过对低采样率shot弹枪测序环境样品的读数进行映射，还可以获得整个社区的系统发育和物种组成的时空转换数据，即使是在复杂的生态系统中，人们对物种分类和生物多样性模式的了解也很少。另外，读图可以产生有关物种生物量的信息，并可能允许量化物种内的遗传变异。MMG的成功依赖于许多线粒体基因组重叠群的形成，这是标准基因组装配体可实现的，但是装配效率仍然面临各种挑战，特别是面对相对物种相对丰富和种内遗传变异的情况。然而，一些研究证明了MMG的有丝分裂基因组在精确的系统发育定位，物种特征的进化分析，生物多样性发现和物种分布模式的建立方面的作用。

自20世纪80年代末PCR革命开始以来，DNA测序已被广泛用于生物多样性的研究，该革命允许跨分类群和种群分析目标基因区域。这些研究产生了一个巨大的资源，包括数十万种物种的序列数据，特别是rRNA和线粒体基因，包括cox1（或COI）“条形码”标记。与此同时，我们对地球物种多样性的了解还远未完成，尽管DNA方法可以加快分类学过程，但对于许多物种丰富的群体和复杂的生态系统来说，由于需要大量人力的个体DNA提取、PCR和Sanger测序，这种收获只是有限的。这限制了基于DNA的个体研究的范围，从而限制了对生态和进化过程的大规模研究。这些过程在不同的空间和时间尺度上起作用，多样性在组织的多个层面上进行研究，从基因到种群、物种、社区和区域物种库。然而，由于物种多样性和丰富性的限制，生态学和进化的各个分支学科通常不会跨越这些不同的层次，尤其是昆虫。为了更全面地理解生物多样性的模式及其驱动过程，需要使用通用的字符系统。这样一个系统应该在多个层次上提供信息，从种群内的变异到物种边界和深层的系统发育关系。我们在这里描述的方法建立在长期研究的基础上，该研究产生了线粒体序列数据，可以研究生态学和进化生物学中的几乎任何问题，以及跨组织层面的问题。

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