不是废物：微小的囊泡在海洋中的细胞之间交换遗传信息

海洋中众多的微生物之间进行着活跃的遗传信息交换。这种所谓的水平基因转移(HGT)对许多生物体的进化至关重要，例如，它也是细菌中抗生素耐药性传播的最重要机制。到目前为止，人们一直认为细胞、游离DNA或病毒之间的直接接触是基因交换的主要原因。不来梅马克斯·普朗克海洋微生物研究所的苏珊娜·厄德曼领导的一项研究表明，所谓的细胞外囊泡对海洋遗传信息的传递也非常重要，因此对海洋最小居民的生命也很重要。

病毒、猎车手、电动汽车:小而多

大多数病毒都很小。在每一滴海水中都能找到多达1000万个。它们不仅可以打包自己的遗传物质(它们的基因组)，还可以打包宿主的部分DNA——即它们感染的生物体的DNA——并将其运送到其他细胞中。

研究病毒具有挑战性。海水样本必须通过孔径仅为0.2微米(约为人类头发厚度的300倍)的过滤器过滤，以将病毒从细胞中分离出来。除病毒外，这些过滤后的样品还含有所谓的基因转移剂(GTAs)和细胞外囊泡(ev)。gta是专门包装宿主DNA的病毒样颗粒，而ev是由一层膜包裹的小囊泡，与宿主细胞表面分离。这些电动汽车可以包含多种分子。除了酶、营养物质和RNA外，它们还经常运输DNA片段。

电动汽车是遗传物质的多产转运体

厄德曼和她的团队现在已经证明，与之前的假设不同，过滤后的海水样本中有很多宿主DNA不是由病毒运输的。证明这一点非常复杂。不来梅马克斯普朗克研究所古生菌病毒学研究小组负责人Erdmann解释说:“测序后，即读取宿主DNA，我们再也无法识别它是如何进入我们的样本的。”“没有任何特征可以将序列分配给特定的传输机制。”为了解决这个问题，研究人员使用了一个技巧。在第一步中，他们将每个DNA序列分配给它最初产生的宿主。然后，他们尽可能确定每个宿主的主要运输机制——即通过病毒、gta或ev。这使他们能够将潜在的运输机制分配给特定的DNA序列。厄德曼说:“结果令人惊讶:显然，很大一部分DNA不是通过传统途径运输的，而是通过细胞外囊泡运输的。”

比海洋和海洋中的废物多得多

细胞外囊泡长期以来被认为是细胞废物。直到最近15年，科学家们才能够展示细胞的各种功能。我们的研究清楚地强调了电动汽车在细胞间遗传物质交换中所起的基本作用，”erdmann小组的博士生、该研究的第一作者Dominik lcking解释说，该研究现已发表在《ISME通讯》杂志上。因此，作者建议改变术语:“传统上，当从0.2μm的片段中提取和测序DNA时，我们谈论的是一个病毒组，一个富含病毒的宏基因组”，l  cking说。然而，这样我们就错过了这部分中其他非病毒样颗粒的多样性，比如电动汽车。因此，我们建议将这部分称为‘受保护的细胞外DNA’，简称peDNA。”

这里提出的研究为未来在海洋及其他所有生态系统中对peda的研究奠定了基础。厄德曼说:“新的命名法将使我们能够更清楚地讨论病毒组术语未涵盖的机制和过程。”未来的研究可以利用这项研究作为指导，评估细胞外囊泡在其他环境中的作用，如土壤、淡水系统或人类肠道。”鉴于水平基因转移在许多生态系统中的重要性，我们非常肯定，在我们面前还有更多的惊喜，”厄德曼总结道。