什么是环境基因组计划？？

程浩浩 2021-05-10 16:44

微生物对于地球上的生命至关重要，它们可以将重要的元素转换为能量、保持大气中的化学平衡、为动植物提供养分并执行生存所需的其他功能。而人体内有数十亿个友好细菌。此外，微生物还可以用于实现许多商业目的，如制造抗生素、提高农业效率以及生产生物燃料。

从历史观点上来看，微生物学主要集中于研究能够在实验室培养并在显微镜下检测的单个种类。但大多数微生物的复杂群落无法在实验室里培养。这份新的研究报告指出，环境基因组学研究将使研究人员能够研究整个微生物群落，进而改变现代微生物学。这些被研究的微生物大多数是此前未知，且不能在实验里培养的物种。研究目的在于弄清微生物间的相互作用如何平衡大气组成、对抗疾病及支持植物生长。

环境基因组研究首先将从生活于一个特定环境样本中的所有的微生物中提取出DNA。这样的环境样本里可能存在着成千上万个甚至是上百万个生物体。萃取出的遗传物质由上百万个DNA随机碎片组成，它将可以被克隆为能保持在实验室细菌内的一种形式。这些细菌主要用制造一个包括所有在一个栖息地(生物体的自然环境)发现的微生物的基因组“程序库”。虽然，这些基因组只是碎片，但新的DNA序列测定技术和功能更强大的计算机能够帮助科学家使这些环境基因组“拼图玩具”变得有意义。他们能够从成千上万个此前未知的微生物中检测出基因序列，或诱使细菌挤出蛋开发者_开发问答白质，然后从这些蛋白质中可以筛选出具备维生素生产和抗生素耐性能力的蛋白质。

国家研究委员会的研究报告是应几个联邦机构的要求作出的。这些联邦机构对环境基因组研究的潜力以及如何最好地推动此项研究获得成功非常感兴趣。特别值得一提的是，他们还要求委员会推荐一些对未来研究有帮助的建议。而委员会的结论是：推动整个环境基因组研究领域发展最有效的方法就是建立一个全球环境基因组研究计划，这项计划将包括几个大规模的国际性的合作计划以及许多中、小型规模研究。

在微生物学享有盛名的大学教授，美国东兰辛密歇根州立大学微生物生态学中心负责人兼该委员会的联合主席詹姆士·M·提恩德杰补充称：“这样做的原因是由环境基因组研究呈现的挑战和机会太过庞大，它在很大程度上等同于被证明是合理的和必要的人类基因组计划。”

该研究报告指出，这些大型计划的目标是仔细详尽地为从全世界“栖居地”中选出的微生物群落刻画特性。报告补充称，这些研究将来自各个学科的从事有关该研究涉及的样本、栖居地、功能或分解难题的科学家紧密团结在一起。例如，一项可能聚焦与人体有关的微生物群落的大规模研究计划以及其他一些可能聚焦土壤、海水或操纵环境如泥浆加工场所的研究计划。这些大规模研究计划将成为从世界各地从事此项研究的科学家手中搜集数据的“虚拟”中心，它可能需要持续10年的时间。它们同时还是创新技术和群落数据库发展的“孵卵器恒温箱”。群落数据库主要用于通知研究者进行小规模实验。此外，这些大型研究还可以发出“巨大科学”请求，这些请求对于引起公众注意力是相当有用的。

环境基因组研究团体将包括许多工作于不同栖居地的政府机构所资助的科学家。该委员会称，我们鼓励这些科学家能够一起从事研究工作、分享进展信息、建立统一的标准以及为最优方法提出指导方针。政府机构间这样的合作将使像“微生物计划”这样的研究小组的工作变得更加方便，“微生物计划”研究小组是于2000年组建的一个部门间委员会，旨在推动“基因组激活的微生物科学”。

由人类基因组计划产生的数据能够迅速传到公用数据库，这对于研究人员来说是非常重要的。该委员会强烈要求环境基因组研究数据也能尽快传到国际档案室。这种数据库应该不仅包括基因序列，而且还应包括有关抽样技术、DNA萃取技术以及用于分析数据的计算和计算方法的相关信息。

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