研究人員已經(jīng)使用了世界上最小的，智能手機(jī)大小的DNA測序設(shè)備來監(jiān)測河流生態(tài)系統(tǒng)中的數(shù)百種不同細(xì)菌。來自英國劍橋大學(xué)的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)在《eLife》雜志上發(fā)表文章，提供了使用名為MinION(來自牛津納米孔技術(shù)公司)的設(shè)備監(jiān)測淡水健康狀況的實(shí)用和分析指南。他們的指南承諾，與現(xiàn)有方法相比，在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)行這項(xiàng)工作的成本效益更高且更簡單。

劍橋的賽艇運(yùn)動(dòng)員和游泳者經(jīng)常受到水傳播感染的影響，例如威爾氏病，有時(shí)還導(dǎo)致該市標(biāo)志性水道的公共封鎖。監(jiān)測淡水中的微生物種類可以幫助指示引起疾病的微生物的存在，甚至表明水污染。但是傳統(tǒng)的淡水細(xì)菌檢測通常需要設(shè)備完善的實(shí)驗(yàn)室和復(fù)雜的方法來生長單個(gè)細(xì)菌物種的菌落。

“直接測量淡水中所有細(xì)菌DNA的痕跡，一種稱為宏基因組學(xué)的方法，是一種有價(jià)值的選擇，但仍然需要大型，昂貴的設(shè)備，這些設(shè)備難以操作，”第一作者，博士安德烈·霍爾澤(Andre Holzer)說。 。劍橋大學(xué)植物科學(xué)系學(xué)生。“我們旨在使用新的便攜式DNA測序技術(shù)來描述River Cam中存在的細(xì)菌種類。”

該團(tuán)隊(duì)使用MinION設(shè)備對在River Cam的水樣中發(fā)現(xiàn)的全部微生物的DNA進(jìn)行測序。但是在使用序列數(shù)據(jù)之前，他們需要優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法和分析軟件。Holzer解釋說：“至關(guān)重要的是要考慮這種新型細(xì)菌DNA序列信息的質(zhì)量。” “我們測試了許多不同的算法來處理數(shù)據(jù)，以找到最準(zhǔn)確的方法。”

然后，研究人員使用他們的優(yōu)化指南來分析數(shù)據(jù)并成功測量水中存在的數(shù)百種不同細(xì)菌種類的比例。他們從沿河的9個(gè)不同地點(diǎn)采集了樣本，通常在三個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)對地點(diǎn)進(jìn)行采樣，以便他們可以比較不同地點(diǎn)和季節(jié)中物種的比例。

該小組還能夠區(qū)分密切相關(guān)的有害微生物物種和非有害微生物物種。通過比較來自不同位置的樣本，他們發(fā)現(xiàn)在河里人滿為患的城市地區(qū)，存在更多潛在有害細(xì)菌以及與廢水相關(guān)的細(xì)菌。對從同一城市地區(qū)收集的水樣進(jìn)行的化學(xué)后續(xù)分析顯示，這些地區(qū)的廢水污染呈不斷增加的趨勢。

“我們的工作表明了MinION和相關(guān)的DNA測序技術(shù)可以如何有效地用于監(jiān)測淡水健康，”該工作的共同負(fù)責(zé)人拉拉·厄本(Lara Urban)說，他現(xiàn)在是新奧塔哥大學(xué)的亞歷山大·馮·洪堡教授西蘭。“這擴(kuò)展了該技術(shù)的現(xiàn)有應(yīng)用，包括在最近的埃博拉病毒，寨卡病毒和SARS-CoV-19病毒爆發(fā)期間準(zhǔn)確追蹤患者之間的病毒傳播。”

高級作者馬克西米利安·斯塔姆尼茨(Maximilian Stammnitz)博士總結(jié)道：“我們希望我們的研究結(jié)果能夠鼓勵(lì)其他獨(dú)立的科學(xué)家和集體參與全球范圍內(nèi)的簡化的淡水管理和生物多樣性測試。” 劍橋大學(xué)獸醫(yī)系學(xué)生。