微生物在地球中無處不在，隱藏在人們的皮膚、腸道以及土壤、河流、海洋等環(huán)境，構(gòu)成一個(gè)個(gè)復(fù)雜的微生物組群落。傳統(tǒng)微生物組研究按照不同棲息地分別進(jìn)行研究，無法在全球視野下描述不同棲息環(huán)境中微生物群落的相互關(guān)聯(lián)。

復(fù)旦大學(xué)類腦研究院青年研究員路易斯·佩德羅·科埃略、教授趙興明、名譽(yù)教授皮爾·伯克與來自德國、西班牙、美國、英國等多國科學(xué)家合作研究，將地球上不同棲息地的微生物作為統(tǒng)一系統(tǒng)，運(yùn)用人工智能技術(shù)對(duì)1.3萬個(gè)公開宏基因組樣本進(jìn)行挖掘，構(gòu)建了迄今為止最全面的全球微生物基因目錄，為全球微生物組研究邁出了重要一步。2021年12月16日凌晨，相關(guān)研究成果以長文形式發(fā)表于《自然》。

路易斯·佩德羅·科埃略

【迄今為止最全面的全球微生物基因目錄】

基因目錄對(duì)于描述微生物群落的物種組成和功能特性具有重要意義。自2010年歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室和華大基因構(gòu)建首個(gè)人類腸道微生物基因目錄以來，新興的微生物基因目錄為研究人類生理學(xué)和疾病提供了重要線索。

全球微生物基因目錄涵蓋了腸道、口腔、皮膚、海洋、土壤等 14 個(gè)微生物的主要棲息地，收集了13174 個(gè)公開可用的高質(zhì)量宏基因組和84029個(gè)高質(zhì)量的基因組，得到了包含3.03億個(gè)物種級(jí)的基因，構(gòu)建了迄今為止最全面的全球微生物基因目錄，將為地球生態(tài)研究和人類健康研究提供重要貢獻(xiàn)。

【揭示微生物基因與棲息環(huán)境的重要關(guān)聯(lián)】

研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)基因都具有棲息環(huán)境特異性，這與微生物傾向于適應(yīng)環(huán)境的特性是一致的；只有5.8%物種水平的單基因簇是多棲息環(huán)境基因，多棲息環(huán)境基因主要富集在抗生素耐藥性基因和移動(dòng)遺傳原件。

這對(duì)于理解抗生素抗性的產(chǎn)生，以及未來抗菌藥物的研發(fā)具有重要的意義。

【多學(xué)科交融的國際化研究團(tuán)隊(duì)】

復(fù)旦大學(xué)類腦研究院生物醫(yī)學(xué)人工智能團(tuán)隊(duì)聚焦于人工智能與生物醫(yī)學(xué)交叉研究，自2018年以來引進(jìn)一批國內(nèi)外優(yōu)秀學(xué)者。近年來，圍繞生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，發(fā)展了一系列人工智能算法，已成功應(yīng)用于腦-腸軸、腦發(fā)育和腦疾病等場(chǎng)景中。2020年，該團(tuán)隊(duì)獲吳文俊人工智能自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。

作為論文的第一作者和共同通訊作者，科埃略于2018年全職加入復(fù)旦。作為類腦研究院生物醫(yī)學(xué)人工智能團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人，趙興明教授介紹，前沿科學(xué)越來越突破學(xué)科界限，需要全域視野和全球視野。下一步，團(tuán)隊(duì)還將基于所開發(fā)的基因目錄，與國內(nèi)外科研院所和臨床醫(yī)療開展合作，探究微生物包括人體腸道微生物與人類生命大健康、大腦認(rèn)知和行為等方面的影響。

來源：上觀新聞