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圖片來自Nature, doi:10.1038/nature24621。
地球微生物組計(jì)劃（Earth Microbiome Project）的目標(biāo)是盡可能多地對(duì)地球微生物群落進(jìn)行取樣，以便促進(jìn)人們對(duì)微生物及其與包括植物、動(dòng)物和人類在內(nèi)的環(huán)境之間的關(guān)系的理解。這一任務(wù)需要來自世界各地的科學(xué)家的幫助。到目前為止，這一計(jì)劃已覆蓋了從北極到南極的七大洲和43個(gè)國(guó)家，而且有超過500名研究人員為樣品和數(shù)據(jù)收集作出了貢獻(xiàn)。這一計(jì)劃的成員正在使用這種信息作為大約100項(xiàng)研究的一部分，其中一半的研究已在同行評(píng)審的期刊上發(fā)表。
論文*作者Luke Thompson博士（之前是Knight實(shí)驗(yàn)室的一名博士后研究員，當(dāng)前是美國(guó)國(guó)家海洋與大氣管理局的一名研究助理）說，“微生物是無處不在的。然而，在這項(xiàng)大規(guī)模的工作開展之前，微生物群落組成的變化主要通過重點(diǎn)研究某個(gè)時(shí)刻一個(gè)地方的一種樣品類型而被鑒定出來的。這就使得在不同的環(huán)境和地理環(huán)境中找出普遍的原則變得困難。”
地球微生物組計(jì)劃的成員通過對(duì)16S rRNA基因進(jìn)行測(cè)序，分析了不同環(huán)境、地理位置和化學(xué)反應(yīng)中的細(xì)菌多樣性。16S rRNA基因是細(xì)菌和古生菌的特異性遺傳標(biāo)記，可作為“條形碼”鑒定出不同類型的細(xì)菌，從而允許研究人員在來自*的樣品中追蹤它們。這一計(jì)劃的研究人員也利用一種新的方法消除這些數(shù)據(jù)中的測(cè)序錯(cuò)誤，使他們能夠更加準(zhǔn)確地了解這些微生物組中*序列的數(shù)量。
在*次公布的數(shù)據(jù)中，地球微生物組計(jì)劃的研究人員鑒定出大約30萬(wàn)個(gè)*的微生物16S rRNA序列，其中將近90%在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)中找不到匹配的序列。
在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)中，16S rRNA序列的數(shù)量是有限的，這是因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)初衷并不是為了讓人們?cè)谖磥硪砸环N有用的方式添加數(shù)據(jù)。論文共同作者、Knight實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Jon Sanders博士將這些其他的數(shù)據(jù)庫(kù)與地球微生物組計(jì)劃之間的差別比作為薄與臉書（Facebook）之間的差異。他說，“以前，你必須將你的序列列出來，這種列表含有非常少的關(guān)于這個(gè)序列來自何處或者它與哪些序列一起發(fā)現(xiàn)的信息。如今，我們?cè)O(shè)計(jì)出一種支持所有附加內(nèi)容的框架，而且該框架能夠有機(jī)地增加以便支持新的問題和見解。”
Gilbert說，“有大量的微生物多樣性仍未編入目錄。迄今為止，在所有已知的細(xì)菌序列中，我們已經(jīng)‘重新捕捉’了大約一半。利用這些信息，地球微生物的分布模式已正在浮現(xiàn)。”
根據(jù)Gilbert的說法，zui令人驚訝的發(fā)現(xiàn)之一是*的16S rRNA序列比科學(xué)家們通常使用的物種單位更能反映特定的環(huán)境。地球微生物組計(jì)劃取樣的環(huán)境多樣化有助于證實(shí)局部環(huán)境對(duì)微生物組產(chǎn)生多大的影響。比如，鯨目動(dòng)物（鯨魚和海豚）和魚類的皮膚微生物組彼此之間的類似性要高于它們與它們游動(dòng)的水域的微生物組之間的類似性；相反，鹽水中的鹽讓鹽水微生物組與淡水微生物組截然不同，但是它們彼此之間的類似性仍然高于它們與水生動(dòng)物的皮膚微生物組之間的類似性。總的來說，人類或動(dòng)物等宿主的微生物組與自由生活的微生物組，如在水和土壤中發(fā)現(xiàn)的那些微生物組存在著相當(dāng)大的差異。比如，在一般情況下，這些自由生活的微生物組要比宿主相關(guān)的微生物組具有更大的多樣性。
Jansson說，“這些生態(tài)學(xué)模式表明進(jìn)行協(xié)調(diào)取樣（coordinated sampling）和累積取樣（cumulative sampling）是有可能的。考慮到維度和海拔等因素，以及追蹤隨著時(shí)間的推移環(huán)境發(fā)生的變化，還需要更多地取樣。地球微生物組計(jì)劃為探索大量問題提供了一種資源，同時(shí)也是引導(dǎo)獲取新數(shù)據(jù)來解答這些問題的一個(gè)起始點(diǎn)。”（生物谷 Bioon.com）侵刪
備注：地球微生物組計(jì)劃收集和分析的數(shù)據(jù)已被用于很多研究中：
（1）鯨魚、海豚、海豹、魚、鳥、蝙蝠、貓、小鼠、大鼠、響尾蛇和科摩多巨蜥的皮膚；
（2）飲用水（doi: 10.1016/j.watres.2012.12.027; doi: 10.1186/s13071-016-1607-1）；
（3）來自北大西洋水面的生物群落（doi:10.5194/bg-10-555-2013）和來自太平洋深海海底的生物群落；
（4）漏油（doi:10.1038/ismej.2013.254）；
（5）靈長(zhǎng)類動(dòng)物的腸道健康（doi:10.1016/j.gecco.2016.06.004）；
（6）食蟻哺乳動(dòng)物腸道微生物組如何經(jīng)過進(jìn)化消化螞蟻（doi:10.1111/mec.12501），以及螞蟻腸道微生物組如何經(jīng)過進(jìn)化消化植物（doi:10.1093/icb/icx088）；
（7）土壤微生物如何影響釀酒葡萄（doi:10.1128/mBio.02527-14）；
（8）肥胖如何影響酒香（doi:10.1371/journal.pone.0085611）；
（9）人體微生物組如何隨著時(shí)間的推移發(fā)生變化（doi:10.1186/gb-2011-12-5-r50）和如何改變我們生活的空間（doi:10.1126/science.1254529）。
參考資料：
Luke R. Thompson, Jon G. Sanders, Daniel McDonald et al. A communal catalogue reveals Earth’s multiscale microbial diversity. Nature, Published online 01 November 2017, doi:10.1038/nature24621
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