本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
在接下來的幾個月裡，我計劃撰寫大量關於微生物群落研究的文章。這有點自我服務，因為我自己的研究正朝著這個方向發展，而且我也認為它非常引人入勝，並且與當前涉及食品的最新研究高度相關。複雜的微生物群落當然參與發酵食品（我最近的痴迷），但對於我們種植農作物的土壤健康，產生地球大部分氧氣的海洋生態系統，以及更直接地影響人類健康，從炎症性腸病到肥胖和糖尿病，都至關重要。
但是科學家研究這些至關重要的微生物的方式正在迅速變化，這主要是由於DNA測序成本的急劇下降。
DNA包含生命系統的藍圖，分析它可以讓我們窺視以前不透明的生命世界角落。傳統的微生物學涉及分離單個微生物物種並獨立培養它們。這可以深入瞭解該細菌，但忽略了它所生存的更廣泛的生態系統。新的方法使我們能夠檢視更廣泛的環境（儘管解析度較低），從而實現新的理解。
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在接下來的幾篇文章中，我希望解釋這些新方法以及它們為何正在徹底改變我們對微生物世界的理解，以及它們提出的一些挑戰。
為什麼選擇DNA測序？
除了少數病毒家族外，我們所知道的所有生物都使用脫氧核糖核酸或DNA作為它們的藍圖。這並不意味著DNA本身在生物的日常運作中發揮著重要作用。該運作 - 分解食物以獲取能量，或構建新的生物分子，或推動細胞穿過其環境的化學反應 - 主要由蛋白質執行。但是蛋白質不能自我複製，而製造這些蛋白質的指令，以及何時製造它們和製造多少的指令，都儲存在DNA中。
這些指令用4種稱為“鹼基”的化合物編寫，通常縮寫為A、T、G和C。DNA“序列”只是這些鹼基的順序，因此AAATAGGCT的含義與AATGTGCCA不同。書寫的人類語言實際上對於資訊的編碼方式來說並不是一個糟糕的類比，鹼基是化學字母，可以組合成單詞、句子和段落，所有這些都帶有不同的含義。單個微生物就像一個浩瀚圖書館中的一本書。在過去的100年中，我們已經學會了閱讀和解釋（至少在某種程度上）生物系統的語言。但在大多數時間裡，我們的研究僅限於從書架上取出單獨的書籍並將其隔離進行研究。
什麼是DNA測序？
正如您可能已經猜到的，DNA測序本質上只是讀取這本書。在早期，這是一個非常費力的過程。在1970年代，當弗雷德里克·桑格完善他的技術時，可能需要數月或數年的時間才能準確讀取數萬個單獨的DNA鹼基。桑格測序依賴於另一項重要的生物技術，即聚合酶鏈反應（PCR），該技術使我們能夠在試管中快速複製任何DNA模板。他的見解是，當您製作這些新副本時，可以使用化學技巧來按順序讀取新增到擴充套件鏈中的每個鹼基。
桑格測序至今仍用於許多應用，但對於現代大規模基因組研究而言，它太慢了。在我的下一篇文章中，我將描述桑格測序的工作原理，以及統稱為“下一代”測序的新技術，這些技術使我們能夠大規模地進行DNA測序。敬請期待！
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第一部分：DNA測序簡介（當前）
第三部分：從基因到基因組（即將推出！）