构建迄今为止最全面的全球微生物基因目录 复旦大学研究成果登上《自然》主刊
采访人员从复旦大学获悉 ， 北京时间12月16日凌晨 ， 复旦大学类脑智能科学与技术研究院（下文简称“类脑研究院”）生物医学人工智能团队的相关研究成果《原核生物基因的生物地理学研究》（“Towards the biogeography of prokaryotic genes”）以长文（Article）形式发表于《自然》（Nature）主刊 。该研究将地球上不同栖息地的微生物作为统一系统 ， 运用人工智能技术对1.3万个公开宏基因组样本进行挖掘 ， 构建了迄今为止最全面的全球微生物基因目录 （GMGC ， Global Microbial Gene Catalog） 。
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微生物在地球中无处不在 ， 隐藏在人们的皮肤、肠道以及土壤、河流、海洋等环境 ， 构成一个个复杂的微生物组（microbiome）群落 。它们在不同环境下与不同宿主共生互动 ， 成为影响人类健康、疾病发展、地球生态变化的重要因素 。传统微生物组研究按照人类微生物、海洋微生物等不同栖息地分别进行研究 ， 无法在全球视野下描述不同栖息环境中微生物群落的相互关联 。
类脑研究院青年研究员路易斯·佩德罗·科埃略（Luis Pedro Coelho）、教授赵兴明、名誉教授皮尔·伯克（Peer Bork）与来自德国、西班牙、美国、英国等多国科学家合作研究 ， 基于全球微生物组（global microbiome)的概念 ， 将地球上不同栖息地的微生物作为统一系统 ， 运用人工智能技术对1.3万个公开宏基因组样本进行挖掘 ， 构建了迄今为止最全面的全球微生物基因目录 （GMGC ， Global Microbial Gene Catalog） ， 为全球微生物组研究迈出了重要一步 。该研究同时发现 ， 大多数基因具有栖息地特异性 ， 跨越多栖息地的基因主要富集在抗生素耐药性基因和移动遗传元件 。
基因目录对于描述微生物群落的物种组成和功能特性具有重要意义 。自2010年欧洲分子生物学实验室（EMBL）和华大基因构建首个人类肠道微生物基因目录以来 ， 新兴的微生物基因目录为研究人类生理学和疾病提供了重要线索 。
而全球微生物基因目录（GMGC ， Global Microbial Gene Catalog）涵盖了肠道、口腔、皮肤、海洋、土壤等 14 个微生物的主要栖息地 ， 收集了13174个公开可用的高质量宏基因组和84029个高质量的基因组 ， 得到了包含3.03亿个物种级的基因（95%的核酸一致性聚类） ， 构建了迄今为止最全面的全球微生物基因目录 ， 将为地球生态研究和人类健康研究提供重要贡献 。
据了解 ， 论文第一作者科埃略于2018年全职加入复旦 ， 此前专注于利用宏基因组及显微图像技术对微生物群体进行分析 。
作为类脑研究院生物医学人工智能团队的负责人 ， 赵兴明表示 ， 前沿科学越来越突破学科界限 ， 需要全域视野和全球视野 ， 本研究构建了一个全球视域下的微生物基因目录 ， 对于理解微生物与人类健康的关系具有重要的作用 。下一步 ， 团队还将基于所开发的基因目录 ， 进一步与国内外科研院所和临床医疗开展合作 ， 探究微生物包括人体肠道微生物与人类生命大健康、大脑认知和行为等方面的影响 。
文、图/广州日报·新花城采访人员：周裕妩通讯员 潘少军、贾龙豪
广州日报·新花城编辑：周裕妩
【构建迄今为止最全面的全球微生物基因目录 复旦大学研究成果登上《自然》主刊】来源：广州日报
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