瑞士苏黎世联邦理工学院微生物研究所联合生物信息学研究所等多家单位开展了海洋生物合成基因簇的多样性与新颖性研究，这项研究表明微生物学驱动策略能够在未被探索的微生物群和环境中发现以前未被了解的酶和天然产物，该研究成果于2022年6月22日发表于《自然》（Nature）期刊。
天然微生物群落具有系统发育和代谢多样性的特征，驱动着全球生物地球化学循环，为食物网的构建和动植物的健康提供支撑。除了未被充分开发的生物群体，这种多样性还包含了对生态和生物技术相关的酶和生化化合物的丰富发现潜力。然而，研究这种多样性以确定这些化合物合成的基因组途径，并将它们与各自的宿主匹配，在目前仍是一个挑战。全球范围内对基因组解析数据的分析目前仍十分受限，在公共海域微生物的生物合成潜力很大程度上也仍然未知。过去十年间的技术进步使得研究人员可以直接（即不经过培养）从整个群落（宏基因组学）或单个细胞中对微生物DNA片段进行测序。将这些片段组装成更大的基因组片段并分别重建多个宏基因组组装基因组（MAGs）或单个扩增基因组（SAGs）的可能性，为以前以分类群为中心的微生物组（即微生物群落及其在给定环境中的遗传物质）的研究开辟了新的途径。最新的调查很大程度上扩展了地球上微生物多样性的系统基因组表征方式，并揭示了不同微生物组中的大部分功能多样性在过去并没有被培养微生物的参考基因组序列（REFs）所捕获。
对于海洋——地球上最大的生态系统，有超过三分之二的全球宏基因组数据仍然下落不明。因此，海洋微生物组的生物合成潜力及其作为新酶学和天然产物库的潜力在很大程度上仍未得到充分开发。研究人员通过整合所培养的10000个来自于单细胞生物的微生物基因组以及25000个来自于1000多个海水样本的重建基因组，分析了海洋生物合成基因簇的多样性与新颖性。通过不断试验，共发现约40000个新型生物合成基因簇（BGC），其中大多数来自尚未表征的基因簇家族（GCF）。在这些基因簇的类群中，包含一种含量十分丰富的生物合成基因簇（Candidatus Eudorem icrobiaceae），它类属于一个未培养的细菌门，显示出这个特有环境下最具生物合成多样性的微生物。在此基础上，研究人员表征了磷酸肽和吡咯酰胺的合成基因组途径，并发现了一些不寻常的生物活性化合物结构与酶学信息。（刘思青 编译）
