鱼缸里到底有什么?

2019年11月，《裸遗传学》节目主持人菲尔·桑索姆向基因组测序巨头illumina发起挑战，要求他们通过基因指纹识别一种神秘动物。但这不是一个普通的挑战，因为illumina的团队所要做的就是从这种生物的水箱里取一个水样。完整的故事可作为裸遗传学播客．下面是illumina在处理菲尔果酱罐里的水时发现的东西……

总结

这些水似乎来自一个淡水水箱，里面有慈鲷，也许是斑马鲷和罗非鱼。他们似乎在治疗或预防一种气单胞菌属hydrophila在水中加入生姜，会导致鱼鳍腐烂。水箱里的另一种DNA表明周围有很多人，也许还有一些啮齿动物，最有可能是老鼠。铜绿假单胞菌水中的钩虫意味着人们在处理水的时候应该戴上手套，当然也不要喝水，因为这两种水都是人类的病原体。在水中检测到参与固氮的细菌，固氮是维持健康鱼缸的重要组成部分。

生物信息学

通过将每个读数与包含所有已完成测序的物种的数据库进行比较，对鱼缸中的DNA进行了分析。分析非常快，只需不到一个小时就可以根据数据库检查5亿次读取中的每一次。然而，由于数据库非常大，它需要一台具有超过150Gb RAM和50个cpu的大型计算机来运行分析。这相当于8台MacBook pro。

水箱里的大部分DNA都是未知的——实际上是98%——也没有得到进一步的调查。有一些数据库，包含更多的物种和环境测序的结果，这些可能能够被分类更多。此外，在宽松的参数下，有多达20%的分类DNA;但可能会有更多的误报。有低水平的金鹰与宽松的参数，例如，这是相当肯定不在那里!然而，排名靠前的结果不太可能改变，仍然有很多阅读需要处理。

在可以识别的DNA中，大约95%是细菌，大约5%是动物，1%是植物，还有一小部分是真菌和古细菌。

动物

水箱里最常见的动物是人类。目前尚不清楚为什么人体成分如此之高。即便如此，我们的DNA也只能覆盖0.04倍的人类基因组。其次最常见的是慈鲷科的鱼类，叫做慈鲷。这将是对水箱内容物的最佳猜测，特别是因为慈鲷是一种常见的观赏鱼。

慈鲷是一个广泛的科，包含几个亚属。以下是最可能在水箱中发现的属和种。属很可能是正确的，但种很可能不是正确的，因为这取决于哪些物种被测序了。这个名单还在继续——这只是前几个。

• Haplochromis (Haplochromis chilotes;Astatotilapia burtoni）
• Astatotilapia (Astatotilapia calliptera）
• Maylandia (斑马mbuna-马兰迪亚斑马）
• Oreochromis (尼罗罗非鱼Oreochromis niloticus）
• Protomelas (Protomelas冲沙）

发现的大多数慈鲷都来自非洲大湖，尤其是马拉维湖。

其他一些动物的DNA含量也很低，但远低于慈鲷。这些包括Oryzias(ricefishes),鲤属(鲤鱼)甚至Pygocentrus(食人鱼)!也有一些老鼠或啮齿动物的DNA;也许在花园中心也有一家宠物店?更恶心的是一些寄生钩虫的线虫种类!不要喝这水!

植物

在水箱中发现的主要植物DNA是姜(生姜）.这看起来有点奇怪，但它是尼罗河罗非鱼(Oreochromis niloticus)以预防感染气单胞菌属hydrophila这会导致它们出现溃疡、烂尾、烂鳍和出血性败血症。我们也看到气单胞菌属是水箱中最常见的细菌属之一，以及在水箱中看到尼罗罗非鱼的DNA。这其实很有意义。

细菌

最常见的细菌是Ralstonia这一物质之前被认为是DNA提取试剂盒的污染物，可能不是来自储罐。

大多数细菌常见于淡水环境中，也有一些致病物种，这大概解释了生姜。还有一些固氮细菌，它们对水中的氮循环很重要。

属	物种	笔记
Sphingopyxis	Sphingopyxis alaskensis	与阿拉斯加水域隔绝
Sphingomonas
Novosphingobium	Novosphingobium pentaromativorans	从河口沉积物中分离出来的
Sphingobium	Sphingobium yanoikuyae	通常从土壤中分离出来
邻单胞菌属	邻单胞菌属shigelloides	从淡水和淡水鱼中分离出来
Porphyrobacter	Porphyrobacter neustonensis	Porphyrobacter发生在淡水环境中。
假单胞菌	铜绿假单胞菌	它存在于世界各地的土壤、水、皮肤植物和大多数人造环境中。 从水族植物中分离。 不要喝水，戴手套!
气单胞菌属	气单胞菌属hydrophila 气单胞菌属salmonicida	许多鱼类的致病菌
Mesorhizobium	Mesorhizobium opportunistum	固氮细菌
Bradyrhizobium	Bradyrhizobium oligotrophicum	固氮细菌

还有很多很多!

所以…他们做对了吗?

鱼缸里的东西的正确答案是a水虎鱼．具体来说，是四只年轻的红腹食人鱼，它们还太小，不太危险。

然而，水族馆的循环水在单独的系统中，每个系统包含许多不同的水箱。在这种情况下，食人鱼和大量的慈鲷一起生活在热带系统中。所以看起来illumina是完全正确的，甚至还设法识别出了系统中较小的食人鱼痕迹。

有可能啮齿动物的DNA来自食人鱼的食物。这些食品通常以普通颗粒的形式出售，因此很可能含有啮齿动物。食人鱼是出了名的邋遢，这就解释了为什么会有食物碎片留在水里。

水中的姜仍然是个谜。它可能是在水中用于防止毛藻生长的处理方法中。