环境样品的直接微生物测序，已经发现了我们世界中存在的大量不为人知的微生物，例如来自海水、医院表面和人体肠道的微生物。然而，微生物物种是遗传多样性的，并且这种可变性通常在元基因组分析期间不被捕获。今天在GenomeResearch上发表的一项研究中，科学家开发了一种新工具来检查细菌物种中的遗传差异，并发现母系婴儿微生物群和以前未被物种水平分析所发现的海洋宏基因组的新传播模式。
在给定的细菌物种中，基因内容与参考基因组变化的50％或更多不同。来自Gladstone研究所和旧金山加利福尼亚大学（UCSF）的资深作者KatherinePollard博士说：“这表明在应变水平上的巨大变异性可能会产生真正的功能后果”。我们需要一个计算高效的工具来量化这种海洋宏基因组数据的变化。
研究人员开发了MIDAS工具，用于快速剖析细菌菌株中基因含量和单核苷酸变异的差异。为了构建MIDAS系统，研究人员首先构建了31007个高质量细菌基因组的数据库。使用一组信息通用基因，使他们分层聚类基因组，以定义物种。研究人员能够分配8.6％以前未注释的基因组到一个物种，并重新分配9.8％物种。
将MIDAS应用于98个母体和婴儿的大便宏基因组，研究人员使用应变水平的遗传差异来追踪母亲和婴儿之间的细菌。论文的第一作者UCSF的研究生StephenNayfach说：“菌株水平变异揭示了与物种水平上的模式相矛盾的模式”。以前的研究表明，母亲和婴儿微生物在生命的第一年变得更加相似。然而，通过检查“标记等位基因”，研究人员发现，早期定植菌株从母体转移，而且后期定植菌株是不同的，并且可能从环境中获得。波拉德说：“第一年婴儿肠道成熟的微生物给人的印象是来自母亲的持续传播”。但是细菌中的遗传变异表明，获得的菌株通常与母亲不一样。
研究人员还将MIDAS应用于世界各地不同深度的海洋采集海洋样品。最常见的海洋细菌在与地理密切相关的基因含量上有差异。将需要额外的工作来区分不同区域之间的遗传差异是否是物种内的适应或遗传漂移的结果。Pollard说：“下一个巨大的挑战是解开驱动微生物群体中的群体结构力量，并将这种变异性与宿主或环境的特性相关联”。