本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
在接下来的几个月里，我计划撰写大量关于微生物群落研究的文章。这有点自我服务，因为我自己的研究正朝着这个方向发展，而且我也认为它非常引人入胜，并且与当前涉及食品的最新研究高度相关。复杂的微生物群落当然参与发酵食品（我最近的痴迷），但对于我们种植农作物的土壤健康，产生地球大部分氧气的海洋生态系统，以及更直接地影响人类健康，从炎症性肠病到肥胖和糖尿病，都至关重要。
但是科学家研究这些至关重要的微生物的方式正在迅速变化，这主要是由于DNA测序成本的急剧下降。
DNA包含生命系统的蓝图，分析它可以让我们窥视以前不透明的生命世界角落。传统的微生物学涉及分离单个微生物物种并独立培养它们。这可以深入了解该细菌，但忽略了它所生存的更广泛的生态系统。新的方法使我们能够查看更广泛的环境（尽管分辨率较低），从而实现新的理解。
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在接下来的几篇文章中，我希望解释这些新方法以及它们为何正在彻底改变我们对微生物世界的理解，以及它们提出的一些挑战。
为什么选择DNA测序？
除了少数病毒家族外，我们所知道的所有生物都使用脱氧核糖核酸或DNA作为它们的蓝图。这并不意味着DNA本身在生物的日常运作中发挥着重要作用。该运作 - 分解食物以获取能量，或构建新的生物分子，或推动细胞穿过其环境的化学反应 - 主要由蛋白质执行。但是蛋白质不能自我复制，而制造这些蛋白质的指令，以及何时制造它们和制造多少的指令，都存储在DNA中。
这些指令用4种称为“碱基”的化合物编写，通常缩写为A、T、G和C。DNA“序列”只是这些碱基的顺序，因此AAATAGGCT的含义与AATGTGCCA不同。书写的人类语言实际上对于信息的编码方式来说并不是一个糟糕的类比，碱基是化学字母，可以组合成单词、句子和段落，所有这些都带有不同的含义。单个微生物就像一个浩瀚图书馆中的一本书。在过去的100年中，我们已经学会了阅读和解释（至少在某种程度上）生物系统的语言。但在大多数时间里，我们的研究仅限于从书架上取出单独的书籍并将其隔离进行研究。
什么是DNA测序？
正如您可能已经猜到的，DNA测序本质上只是读取这本书。在早期，这是一个非常费力的过程。在1970年代，当弗雷德里克·桑格完善他的技术时，可能需要数月或数年的时间才能准确读取数万个单独的DNA碱基。桑格测序依赖于另一项重要的生物技术，即聚合酶链反应（PCR），该技术使我们能够在试管中快速复制任何DNA模板。他的见解是，当您制作这些新副本时，可以使用化学技巧来按顺序读取添加到扩展链中的每个碱基。
桑格测序至今仍用于许多应用，但对于现代大规模基因组研究而言，它太慢了。在我的下一篇文章中，我将描述桑格测序的工作原理，以及统称为“下一代”测序的新技术，这些技术使我们能够大规模地进行DNA测序。敬请期待！
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第一部分：DNA测序简介（当前）
第三部分：从基因到基因组（即将推出！）