新研究表明合成生物学可以帮助更好地描述复杂的微生物群落

微生物群落控制着地球上许多最重要的环境过程。例如，光合作用的海洋微生物产生了世界上至少 50% 的氧气；与根相关的细菌群落从大气中“固定”了氮，使其可供植物使用；农场动物胃中的微生物群落使它们能够分解来自植物食物的坚韧纤维素。

然而，随着现代 DNA 测序技术的出现，通过将它们的 DNA 序列与数据库中其他特征物种的序列进行比较，研究这些复杂的微生物群落成为可能，这一领域被称为元基因组学（metagenomics）。

威廉姆斯博士表示：“元基因组学使人们对微生物群落的结构和功能有了前所未有的了解，但有两个主要的限制。首先，如果不在实验室中进行测试，就很难最终确定从环境 DNA 测序中发现的特定基因和基因组的功能。第二，作为不可培养的微生物群落基础的元基因组不能被生物技术所驾驭”。

他继续说道：“为此我们提出元基因组学的一些局限性可以用合成生物学来克服，在合成生物学中，测序的元基因组可以在实验室微生物中使用大规模的 DNA 合成来实现。作为一个理论上的测试案例，我们探索了在一个单一的葡萄酒酵母物种中重新创造葡萄酒发酵环境中存在的微生物功能的可能性”。

这将使人们能够更精确地控制和理解葡萄酒发酵，并为合成更复杂的环境元基因组并将其带入生活提供工具和框架。目前，DNA 合成过于昂贵，无法进行大型元基因组的合成，但随着新技术的发展，成本的降低，合成元基因组学将成为一个可行的前景。