PLOS ONE：基于基因序列的变革性生物命名系统

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PLOS ONE：基于基因序列的变革性生物命名系统

目前，美国弗吉尼亚理工大学的研究人员开发出一种新的分类方法，可根据生物的基因组序列对其命名，这一研究成果发表在2014年2月21日的《PLOS ONE》杂志上。本文的资深作者Boris Vinatzer，超越了当前的生物学命名系统，提出一种基于每种生物遗传序列的命名系统。这能为任何一种生物（可以是细菌、真菌、植物或动物）创建一个更坚固、精确和信息量更大的名称。
Vinatzer是弗吉尼亚理工大学农业和生命科学学院植物病理、生理和杂草科学系的副教授，他提出的这种新的分类模型，不仅使我们鉴定生物体的方法具体化，还能提高和增加卡尔林奈发明的命名规则的深度。全世界的科学家们已经使用林奈创建的分类系统超过200年。
Vinatzer指出：“近年来，基因组测序技术发展非常快，可使我们以很低的成本区分开任何一种细菌、植物或动物。林奈命名系统的局限性在于，缺乏一种方法精确命名已完成测序的生物体。”
Vinatzer并不建议改变当前的生物分类学命名规则。相反，新的命名系统是为了补充物种内的生物体分类信息，以更快地鉴定新物种，因为这个过程仅仅取决于生物体的遗传密码。
基于基因组的这种命名系统，对公共卫生官员特别有用，他们生活在一个对生物威胁时刻保持警惕的时代。在这篇论文中，Vinatzer使用出现在911恐怖袭击后的炭疽菌菌株，作为当前分类学系统局限性的一个例子。
武器化的炭疽菌常常使官员感到沮丧，执法机关花了几个月的时间，将初始病原菌的起源确定为Ames菌株。有1200多株炭疽菌——或芽孢杆菌（Bacillus anthracis）存在。每种菌的名字都由研究人员任意选择，这些名字并不能说明遗传相似性。
利用Vinatzer开发的命名规则，每个炭疽菌株的名称，将包含与其他菌株相似性的信息。利用Vinatzer的基因组序列，将用于生物恐怖袭击的Ames菌株称为lvlw0x，而这个菌株的祖先（被储存在美国陆军传染病医疗研究所中），应该被称为lvlwlx。
Vinatzer的命名规则，也可让研究人员根据新病原体与已知病原体的相似性，在数日之内命名新的病原体——而不是几个月或几年。
这项研究所提出的命名过程，首先进行采样和生物体DNA测序。然后，根据与以前所有已完成测序生物体之间的相似性，利用序列来产生这个生物体所独有的代码。
Vinatzer的方法有很多超越林奈系统的优势。首先，代码名字可能是永久性的，而不像现有生物分类系统中，名字经常改变。其次，代码也能被重新分配，而无需漫长的过程，这是对比分析一个生物体与另外一个生物体的物理特征所必需的。最后，该序列可以被指派到病毒、细菌、真菌、植物和动物中，将为地球上所有生命提供一个标准化的命名系统。
Vinatzer引用了一种植物病原体——青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）——作为植物病原菌世界中名称千变万化的例子。在最终命名为雷尔氏菌之前，这种病原体经过了三次名称变化，最开始被称为枯草芽孢菌（Bacillus solanacearum），然后变成青枯假单胞菌（Pseudomonas solanacearum），然后是茄青枯病菌（Burkholderia solanacearum）。
以前，Vinatzer曾经使用过基因组测序，并获得了巨大成功。在2009年，他及其同事能够将一种破坏全球猕猴桃农作物的病原菌，追溯到中国。 弗吉尼亚理工大学正在提交一项描述这种命名规则的专利。Vinatzer和工程学院计算机科学系的同事Lenwood Heath教授创立了Genomic Life Inc.，将许可本发明的进一步发展。
Heath监督了生物信息学管线到实施系统的发展。他对与Vinatzer的合作很感兴趣，因为这有可能让科学家们与生物学系统之间进行精确的交流。他说：“我在计算机上工作，所以有机会通过有限的DNA序列来调整生物体世界的秩序，从而传授我的知识。数学世界和生物世界之间的关系，比我们想象的更加密切。”