中国科学家参与建构国际微生物组计划

今天上线的国际顶级科研期刊《自然》，刊发了上海交通大学赵立平教授和德国的Nicole  Dubilier教授、美国的Margaret McFall-Ngai教授联合署名的文章，提出启动“国际微生物组计划”的构想，以此来搞清微生物是如何影响人和地球健康的。文章发表在今天出版的《自然》杂志评论栏目，美国《纽约时报》对此进行了专题报道。 
 　　高大上的“国际微生物组计划”到底要干嘛？ 　　从美国黄石公园热泉里的沸水，到800米冰层以下的南极暗湖里，只要去找，都能发现有微生物活动。赵立平教授认为，完整地认识地球微生物群落（微生物组）在生物圈和人类健康中起到的作用，是解决21世纪人类社会从能源、传染病到农业等领域面临的许多难题的关键。 　　进入21世纪，科学家们越来越认识到微生物的重要性。美国一批处在学科前沿的科学家在本周提出开展“联合微生物组研究项目（UMI）”的建议。UMI将科学家和来自政府以及私立机构和基金会的代表组织到一起，一同研究地球微生物生态系统的活动。 　　UMI可以被看作美国的项目。赵立平教授等专家认为，地球生物群落并没有国界线，揭示微生物的秘密需要全世界的努力。他们提出建立“国际微生物组研究计划（International Microbiome Initiative, IMI），呼吁全世界生物学家、化学家、地质学家、数学家、物理学家、计算机专家以及临床专家合作起来，并希望能够得到全世界的资助机构和基金会的支持。 　　微生物研究中有两个主要障碍。一是生物科学领域的“碎片化”。任何一项微生物组的研究都需要跨国的大量合作，既需要具备微生物或高等生物专业知识的基础和应用生物学家，也需要能开发从海量测序数据中提取有用信息的方法的信息学家和数学家，以及化学家、物理学家和工程师等。 　　二是正在进行的微生物组研究之间缺乏协调合作，且缺乏统一标准。2005年巴黎研讨会之后，国际科学界开展了至少8项人体微生物组研究计划，包括美国人体微生物组计划，加拿大微生物组研究项目，metaHIT（欧盟和中国参与）以及日本的人体元基因组研究项目。这些研究计划生成了大量的数据，但是很难对这些数据进行比较和整合。 　　IMI可以保证不同国家和研究领域共享标准，整合已有的微生物组研究计划，还可以召集所有学科的专家一起工作。比如可以比较美洲原住民、以狩猎采集为生的非洲人以及城市人肠道微生物的多样性，从而揭示肠道菌群与健康水平的关系。 　　目前IMI的首要任务是为国际微生物组研究确定共同的研究日程，以保证地区和全球范围内的数据比较。同时，还会为微生物组研究找到新的跨学科的研究方法，并为不同国家的研究者建立交流平台。 　　科学家研究的微生物跟我们有什么关系？  　　2012年，赵立平教授发现了首例肥胖细菌，为“慢性病的肠源性学说”提供了直接的实验证据。通过八年的“狩猎”，赵立平教授从人体肠道菌群的约1000种细菌中，鉴定出于肥胖症发生、发展有关的细菌。 　　在深入研究的过程中，赵立平教授通过调理肠道菌群来调整自己的身体，他的体重从超180斤减到了约140斤，血压、心率和胆固醇水平都达到健康状态。《科学》杂志还以《我和我的肠道菌群》为题，给他做了专题报道。 　　此外，赵立平教授也通过研究证明，“七成饱”真的能长寿，他的研究对象也是我们的肠道细菌。“合理节食可以调节肠道菌群，减少内毒素入血，进而改善代谢指标，这是节食延长寿命的作用途径之一。”而美国国家研究院健康人类微生物群系项目主任、利达?普罗克特（Lita Proctor）曾表示，“跟微生物有关的疾病，名单只是越拉越长。” 　　世界各地的微生物以各种方式影响着我们的生活，而这种影响是世界性的。比如过度施肥的中国农田中反硝化细菌产生的氮氧化物、澳大利亚和新西兰成百万头瘤胃动物消化道中的古菌释放的甲烷，可能很大程度上促进了全球变暖。抗生素的滥用促进了慢性疾病，包括肥胖、糖尿病和癌症的世界性大流行。亿万吨人工制造的有毒化学物质进入环境，已经压倒了地球微生物降解和循环利用这些物质的能力。解决这些问题的办法还是要来自于各地自己的努力，但是，IMI对于保证国际科学界产生的数据具有可比性是必不可少的。 　　专家简介： 　　赵立平教授是上海交通大学生命科学技术学院微生物学特聘教授，上海系统生物医学研究中心营养系统生物学实验室主任，上海交大－完美中国微生态健康联合研究中心主任。2014年被选为美国微生物科学院院士，曾担任国际微生物生态学会（ISME）常务理事。 　　他领导的团队是国际知名的微生物分子生态学研究小组，提出了“代谢性疾病的肠源性学说”，发现并验证了首例能够引起肥胖症的人体肠道细菌。