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不同生存环境中的地球微生物组都是相互关联的

浙大绘出全球首张微生物“社会关系”网

发布时间:2020-06-19来源:科技金融时报作者:林洁 柯溢能0

    近日,浙江大学教授徐建明团队通过分析地球微生物组计划大数据,构建了全球微生物共存网络,通过对其“社会关系”的分析,首次揭示了地球多种环境中微生物组间的互联模式。这项研究成果近日发表在微生物领域顶级期刊《微生物组》上。

  微生物的功能绝非“分解者”这么简单,影响到温室气体、绿色生产、人体健康的方方面面,其群落组成和功能具有极高的复杂性。在微生物群落中,不同微生物间存在着共生、寄生、捕食和竞争等相互作用形式。

  厘清不同生态系统中微生物的复杂交互作用关系,具有两大挑战。一是超过95%的微生物无法人工培养,进而无法通过实验法一一甄别;二是上万种微生物之间存在几亿对相互关系,面对这样的海量数据根本无法通过传统的实验开展研究。

  浙大科研人员通过构建微生物生态网络算法建立一个“筛子”,筛出微生物之间的交互作用。科研人员从大数据中找到微生物之间的规律,并通过这种规律构建起一套统计模型进而筛出相互规律。

  由此,徐建明团队通过综合分析全球多种生存环境(土壤、植物、动物、水体等)中的微生物组数据,构建了全球微生物共存网络。“通过这张网络,我们对微生物的关系能够看得更清,为进一步理解运行机制提供了前提。”

  随着同一个生态系统内微生物关系的明确,浙大科研人员进一步研究跨界的互联表征。他们发现相同关系越多,连线越粗,也意味着有共同的相互作用。这就反应出不同生态系统之间,微生物关系与交往。

  “这项研究告诉我们要从系统角度认识事物,加深了对地球微生物重要性和多样性的认识。”徐建明。

  研究表明,地球微生物组中不同生境中的微生物组都有紧密联系,并可依据关联特征可划分为不同的子网络。根据子网络间的相似性,可进一步将子网络分成两组。值得注意的是,土壤微生物组与动物表面、动物肠道和淡水微生物组有密切关系,而植物、动物体表的微生物是连接两组子网络的桥梁。

  论文第一作者、浙江大学环境与资源学院研究员马斌说,所有的微生物是相互关联的,不能割裂开来去理解。例如要知道肠道微生物组,其实也要研究环境对其的影响。“如果只是从微生物群落组成的角度进行研究,有时候常常不能真正认识微生物组运行的内在机制。” 


《科技金融时报》2020年6月19日02版