在《星際迷航》中，博格人(Borg)是一個冷酷無情的、具有蜂巢意識的集體，他們同化其他生物目的是為了接管銀河系。在非虛構的地球上，博格人是可以幫助人類對抗氣候變化的DNA包。

去年，一個科學家小組在一種叫做Methanoperedens的消耗甲烷的微生物中發現了DNA結構，這種結構似乎可以提高生物體的新陳代謝率。他們將這些遺傳元素命名為“Borgs”，因為其中的DNA包含從許多生物體中吸收的基因。在10月19日發表在《自然》上的一項研究中，由Jill Banfield領導的研究人員描述了Borgs內奇怪的基因集合。他們還開始研究這些DNA包在環境過程如碳循環中發揮的作用。

第一次接觸

Methanoperedens是一種古細菌（類似於細菌的單細胞生物，但代表生命的一個獨特分支），它們分解土壤、地下水和大氣中的甲烷(CH4)以支持細胞代謝。儘管Methanoperedens和其他消耗甲烷的微生物生活在世界各地不同的生態系統中，但它們被認為不如利用光合作用、氧氣或發酵獲得能量的微生物常見。然而它們通過從大氣中清除甲烷–最有力的溫室氣體–在地球系統過程中發揮了巨大的作用。甲烷捕獲的熱量是二氧化碳的30倍，估計約佔人類造成的全球變暖的30%。這種氣體通過地質過程和產生甲烷的古菌自然排放；然而工業過程正在將儲存的甲烷釋放回大氣中，其數量令人擔憂。

Banfield是勞倫斯伯克利國家實驗室的科學家，也是加州大學伯克利分校地球與行星科學和環境科學、政策與管理的教授。她研究微生物活動如何塑造大規模的環境過程，以及反過來–環境波動如何改變地球的微生物組。作為這項工作的一部分，她和她的同事們定期對不同棲息地的微生物進行取樣以了解微生物為了生存正在使用哪些有趣的基因及這些基因可能如何影響關鍵元素如碳、氮和硫的全球循。該團隊研究了細胞內的基因組及被稱為染色體外元素(ECE)的便攜式DNA包，該元素在細菌、古細菌和病毒之間傳遞基因。這些元素使微生物能夠迅速從它們的鄰居那裡獲得有益的基因，包括那些只有遙遠關係的鄰居。

科學家們在研究從加利福尼亞的季節性濕地池塘土壤中取樣的Methanoperedens時發現了一種全新類型的ECE的證據。跟構成大多數質粒的圓形DNA鏈不同，新ECE是線性的，且非常長–長度達到整個Methanoperedens基因組的1/3。在分析了加州和科羅拉多州的地下土壤、含水層和河床等含有甲烷消耗性古菌的其他樣本後，研究人員發現了總共19種不同的ECE，他們將其稱之為Borgs。通過利用先進的基因組分析工具，研究小組確定，Borgs中的許多序列跟實際Methanoperedens基因組中的甲烷代謝基因相似。一些Borgs甚至編碼了所有必要的細胞機械，只要它們在一個能表達基因的細胞內就可以自己吃甲烷。

“想像一下，一個有能力消耗甲烷的單細胞。現在你在該細胞內添加能夠平行消耗甲烷的遺傳元素，並且還添加使細胞具有更高的能力的遺傳元素。如果你願意的話，它基本上創造了一個消耗甲烷的類固醇的條件，”共同作者Kenneth Williams解說道。他是伯克利實驗室地球和環境科學領域的高級科學家以及Banfield的同事。Williams領導了科羅拉多州里弗爾遺址的研究，在那裡發現了特徵最明顯的Borg，同時他也是科羅拉多州克里斯特布特附近東河研究地點的首席現場科學家，Banfield目前的一些採樣工作就在那裡進行。

東河(East River)現場是能源部流域功能科學重點領域的一部分，這是一個由伯克利實驗室領導的多學科研究項目，旨在將微生物學和生物化學與水文學和氣候科學聯繫起來。“我們的專長是將通常被認為和視為完全不相干的調查領域結合起來–將從基因一直到流域和大氣過程的一切聯繫起來的大科學。”

抵抗是徒勞的一個缺點

Banfield和她在加州大學伯克利分校創新基因組學研究所的研究人員–包括共同作者和長期合作者Jennifer Doudna提出假設，Borgs可能是被Methanoperedens吞噬以幫助新陳代謝的整個微生物的殘留片段，這類似於植物細胞如何利用以前自由生活的光合微生物來獲得我們現在所說的葉綠體及一個古代真核細胞如何消耗今天線粒體的祖先。根據序列的相似性，被吞噬的細胞可能是Methanoperedens的一個親戚，但在Borgs中發現的基因的總體多樣性表明，這些DNA包是從廣泛的生物體中吸收的。

無論起源如何，很明顯，Borgs已經跟這些古細菌一起存在了很長時間並來回穿梭著基因。

值得注意的是，一些Methanoperedens被發現時沒有Borgs。並且除了可識別的基因外，Borgs還包含編碼其他代謝蛋白、膜蛋白和幾乎可以肯定參與能量生成所需的電子傳導的細胞外蛋白的獨特基因及對其宿主有未知影響的其他蛋白質。在科學家們能在實驗室環境中培養Methanoperedens之前，他們不會確定不同的Borgs賦予了什麼能力、為什麼一些微生物使用它們而其他微生物不使用。

而一個可能的解釋是，Borgs作為代謝基因的儲存櫃，只在某些時候需要。正在進行的甲烷監測研究表明，甲烷濃度在一年中會有很大的變化，通常在秋季達到高峰，在早春降到最低水平。因此，在甲烷豐富的時期，當有更多的甲烷超過它們的本地細胞機器可以分解的時候，Borgs為像Methanoperedens這樣的食甲烷微生物提供了競爭優勢。

眾所周知，質粒也有類似的作用，當毒素的濃度高到足以施加進化壓力時質粒會迅速傳播對有毒分子如重金屬和抗生素的抵抗基因。

“有證據表明，不同類型的Borgs有時會在同一宿主Methanopreredens細胞中共存。 這開啟了一種可能性，即Borgs可能正在跨系傳播基因，”Banfield說道。

大膽地探索（微生物）宇宙

自從去年將相關文章作為預印本發布後，研究團隊已經開始了後續工作以更好地了解Borgs可能會如何影響生物和地質過程。一些研究人員正在梳理來自其他微生物的遺傳材料的數據集並尋找證據表明Borgs跟其他物種聯合存在。

據研究人員介紹稱，多年以後，精心培養的充滿Borg的微生物可以用來減少甲烷和遏制全球變暖。這一切都是為了造福集體–地球上的生命。