mLife | 微生物组研究的新框架——生态系统微生物组学

中国科学院城市环境研究所和中国科学院生态环境研究中心朱永官研究员团队和澳大利亚、西班牙以及德国的科学家合作的前瞻性论文“Ecosystem Microbiome Science”于2023年1月11日在mLife 正式上线。

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文章导读

尽管生态系统各要素中的微生物相互关联，但是科学界缺乏对其在系统层面的认知。为此本文提出“生态系统微生物组学”的概念，以探索微生物的连通性及相互作用，从而更好地认知它们在生态系统中所发挥的作用。

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核心内容速览

微生物时刻影响着生态系统的的过程和功能，对人类和地球健康至关重要。微生物组通过与复杂环境以及其他生物的相互作用，为多种生态系统功能和服务做出贡献。然而，迄今为止大多数微生物组的研究只针对单一宿主或某一个特定环境，如土壤微生物或水体微生物。自然和人为压力源对生态系统的影响可能会对微生物组产生级联效应，并导致不可预测的结果，例如新发传染病的爆发或互利共生作用的变化。尽管微生物生态学取得了巨大进步，但我们很少以整个生态系统为整体来研究微生物组。事实上，生态系统各要素的微生物是紧密相连的，碎片化的研究极大地限制了我们在整个生态系统水平上对微生物组参与的过程、功能及其动态变化的全面深刻的认识。我们应该借鉴生态系统生态学的理论和方法来研究微生物的连通性及其与整个生态系统中生物和非生物环境之间的相互作用，并探索它们对生态系统服务的贡献。为此，本文提出一个微生物组研究的新框架：生态系统微生物组学，从而探索微生物的连通性及其相互作用，并解析它们在生态系统多功能性中所扮演的角色。分子和基因组技术的发展和应用，以及数据科学和建模等将加速这一领域的进步。

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总结展望

人类和其他生物共享一个微生物地球。当前，地球生态系统正面临气候变化、生物多样丧失和环境污染等挑战。在此背景下肉眼看不见的微生物世界也将发生激烈的变化，深刻影响地球生态系统的健康。面向未来，我们必须加强在系统层面上更好地理解微生物组成、多样性和功能的演替规律，从而更有效地促进地球生态系统的可持续性。

引用本论文：Zhu Y‐G, Zhu D, Rillig MC, Yang Y, Chu H, Chen Q‐L, et al. Ecosystem microbiome science. mLife. 2023.

https://doi.org/10.1002/mlf2.12054

第一作者

朱永官    研究员

作者单位：中国科学院城市环境研究所和生态环境研究中心

作者简介：中国科学院院士，发展中国家科学院院士；1998年获得英国帝国理工学院博士学位，长期从事环境土壤学和环境生物学研究。在国际上发表学术论文600余篇，2016-2022年连续七年入选科睿唯安（Clarivate Analytics）全球高被引科学家，Web of Science系统引用45,000余次，H指数110。

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期刊简介

mLife是由中国科学院主管、中国科学院微生物研究所主办（中国微生物学会为合作单位）的我国微生物学领域第一本综合性高起点英文期刊。mLife瞄准全球微生物学领域高水平科研成果和前沿进展，报道内容覆盖微生物学各个学科。mLife的办刊目标是打造微生物学领域国际旗舰期刊。

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