Next-generation sequencing technologies are revolutionizing human genomics, promising to yield draft genomes cheaply and quickly. One such technology has now been used to analyse much of the genetic code of a single individual — who happens to be James D. Watson. The procedure, which involves no cloning of the genomic DNA, makes use of the latest 454 parallel sequencing instrument. The sequence cost less than US$1 million (and a mere two months) to produce, compared to the approximately US$100 million reported for sequencing Craig Venter's genome by traditional methods. Still a major undertaking, but another step towards the goal of 'personalized genomes' and 'personalized medicine'. The DNA sequence of a diploid genome of a single individual, James D. Watson, sequenced to 7.4-fold redundancy in two months using massively parallel sequencing in picolitre-size reaction vessels is reported. The association of genetic variation with disease and drug response, and improvements in nucleic acid technologies, have given great optimism for the impact of ‘genomic medicine’. However, the formidable size of the diploid human genome1, approximately 6 gigabases, has prevented the routine application of sequencing methods to deciphering complete individual human genomes. To realize the full potential of genomics for human health, this limitation must be overcome. Here we report the DNA sequence of a diploid genome of a single individual, James D. Watson, sequenced to 7.4-fold redundancy in two months using massively parallel sequencing in picolitre-size reaction vessels. This sequence was completed in two months at approximately one-hundredth of the cost of traditional capillary electrophoresis methods. Comparison of the sequence to the reference genome led to the identification of 3.3 million single nucleotide polymorphisms, of which 10,654 cause amino-acid substitution within the coding sequence. In addition, we accurately identified small-scale (2–40,000 base pair (bp)) insertion and deletion polymorphism as well as copy number variation resulting in the large-scale gain and loss of chromosomal segments ranging from 26,000 to 1.5 million base pairs. Overall, these results agree well with recent results of sequencing of a single individual2 by traditional methods. However, in addition to being faster and significantly less expensive, this sequencing technology avoids the arbitrary loss of genomic sequences inherent in random shotgun sequencing by bacterial cloning because it amplifies DNA in a cell-free system. As a result, we further demonstrate the acquisition of novel human sequence, including novel genes not previously identified by traditional genomic sequencing. This is the first genome sequenced by next-generation technologies. Therefore it is a pilot for the future challenges of ‘personalized genome sequencing’.

We deeply sampled the organismal, genetic, and transcriptional diversity in fecal samples collected from a monozygotic (MZ) twin pair and compared the results to 1,095 communities from the gut and other body habitats of related and unrelated individuals. Using a new scheme for noise reduction in pyrosequencing data, we estimated the total diversity of species-level bacterial phylotypes in the 1.2-1.5 million bacterial 16S rRNA reads obtained from each deeply sampled cotwin to be ~800 (35.9%, 49.1% detected in both). A combined 1.1 million read 16S rRNA dataset representing 281 shallowly sequenced fecal samples from 54 twin pairs and their mothers contained an estimated 4,018 species-level phylotypes, with each sample having a unique species assemblage (53.4 ± 0.6% and 50.3 ± 0.5% overlap with the deeply sampled cotwins). Of the 134 phylotypes with a relative abundance of >0.1% in the combined dataset, only 37 appeared in >50% of the samples, with one phylotype in the Lachnospiraceae family present in 99%. Nongut communities had significantly reduced overlap with the deeply sequenced twins’ fecal microbiota (18.3 ± 0.3%, 15.3 ± 0.3%). The MZ cotwins’ fecal DNA was deeply sequenced (3.8-6.3 Gbp/sample) and assembled reads were assigned to 25 genus-level phylogenetic bins. Only 17% of the genes in these bins were shared between the cotwins. Bins exhibited differences in their degree of sequence variation, gene content including the repertoire of carbohydrate active enzymes present within and between twins (e.g., predicted cellulases, dockerins), and transcriptional activities. These results provide an expanded perspective about features that make each of us unique life forms and directions for future characterization of our gut ecosystems.

Biological nitrogen (N 2 ) fixation is important in controlling biological productivity and carbon flux in the oceans. Unicellular N 2 -fixing cyanobacteria have only recently been discovered and are widely distributed in tropical and subtropical seas. Metagenomic analysis of flow cytometry–sorted cells shows that unicellular N 2 -fixing cyanobacteria in “group A” (UCYN-A) lack genes for the oxygen-evolving photosystem II and for carbon fixation, which has implications for oceanic carbon and nitrogen cycling and raises questions regarding the evolution of photosynthesis and N 2 fixation on Earth.