小小微生物，为何能成为美国的国家级大型科研计划？

美国白宫13日宣布启动“国家微生物组计划”，这是奥巴马政府继脑计划、精确医学、抗癌“登月”之后推出的又一个重大国家科研计划。小小的微生物，为何能成为美国的国家级大型科研计划？美国政府将如何实施这个计划？最终的目标又是什么？

启动资金超5亿美元

微生物存在于人体、植物、土壤、海洋等各种环境中，这些微生物群落的集合被称为微生物组。

美国国家科学院院士、夏威夷大学太平洋生命科学中心主任玛格丽特·麦克福尔－恩盖告诉新华社记者，当今这个时代人类面临的挑战，包括养活众多的人口、生产可持续的能源、保护环境或减缓对环境的破坏，以及人类健康，都与生物学相关，可以从微生物世界中找到解决方案。

最近10年来，人们逐渐认识到，从肥胖、糖尿病、哮喘等人类健康问题到海洋“死区”等环境问题，从农业生产到气候变化，或多或少都与微生物组相关联。肠道微生物组甚至被称为人体的“第二基因组”。

鉴于微生物组对人类与环境健康的重要性，奥巴马政府虽然任期将至，仍决定推出“国家微生物组计划”。当然，这与白宫科技政策办公室副主任乔·汉德尔斯曼的大力推动也有直接关系。汉德尔斯曼原本就是一名微生物学家，计划在今年7月重新回到她在耶鲁大学的实验室继续搞研究。

根据白宫公布的计划，美国政府将在未来两年投入1.21亿美元“国家微生物组计划”联邦专项资金作为启动资金。除了联邦机构外，还有数十所大学和研究机构将加入“国家微生物组计划”，它们将在未来几年投入总共4亿美元的启动资金。

总体上，“国家微生物组计划”有三大目标：首先，支持跨学科研究，以回答多样化生态系统中微生物组的基本问题，如什么是健康的微生物组；其次，开发检测、分析微生物组的工具，如实时检测空气、土壤、水或人体微生物的手持传感器；第三，培训更多的微生物组相关工作人员。

“未来是微生物的时代”

虽然“国家微生物组计划”不像脑计划、精确医学、抗癌“登月”计划那样由奥巴马本人对外宣布，但汉德尔斯曼在13日的白宫微生物组会议上指出，奥巴马政府的一些优先领域，比如精确医学、可再生能源、农业与气候变化等，都与微生物组有“强烈关联”。

事实上，得益于低成本高通量基因测序技术的发展、计算和成像技术的改进，以及用于数据分析的生物信息学工具的革新等进展，微生物组学正在迅速发展为促进经济增长的一个新兴学科。

“过去几年我们看到这个领域的新公司如雨后春笋般在全美涌现，一些公司做得非常、非常成功，”汉德尔斯曼对与会者说，“我们认为未来是微生物的时代。国家的发展将依靠在微生物组及相关科学方面的伟大技术与创新。”

美国政府一直在微生物组领域进行投资。早在2007年，美国国家卫生研究院就启动了为期10年的“人类微生物组项目”，累计投入资金2.15亿美元，为今天微生物组研究的迅猛发展奠定了基础。

近几年，美国政府对微生物组领域的支持力度进一步增加。美国官方2015年公布的报告显示，2014财政年度在该领域的联邦投资是2012财政年度的3倍，最近3年间的联邦投资总额超过9.22亿美元。

而“国家微生物组计划”的启动，在汉德尔斯曼看来标志着一个新的里程碑，她在白宫官网的一篇博客中推介说：“如果有一件事我们可以确信，那就是微生物虽小，但它们的影响巨大。”

专家呼吁开展国际合作

自2005年以来，国际科学界开展了至少8项人体微生物组计划，包括美国人类微生物组项目、加拿大微生物组研究项目以及日本人体元基因组项目。中国科学家近年来也积极参与或牵头实施了中法肠道元基因组研究、十万食源性病原微生物基因组计划、万种微生物基因组计划等。

但是上海交通大学赵立平教授指出，当前的微生物学研究如同“盲人摸象”，由于各国的研究方法和标准不统一，使得数据难以比较及整合，这种“碎片化”现状造成资源的极大浪费。

为此，赵立平联合麦克福尔－恩盖及一名德国微生物学家于去年10月在英国《自然》杂志发文，共同呼吁尽快启动“国际微生物组计划”。与此相呼应，近20名美国科学家同时在美国《科学》杂志上发出类似提议，建议开展“联合微生物组研究计划”。

赵立平告诉记者，他们现在计划在美国罗格斯大学建立一个实验室，把上海交大、罗格斯大学与夏威夷大学的研究力量组织起来，组成一个糖尿病微生物组国际研究中心，计划5年内从民间筹集2亿美元的投资，集中攻关糖尿病。

麦克福尔－恩盖则表示，“国际微生物组计划”呼吁国际科学界通过全球合作加深对微生物界的认识，“中国是世界大国之一，所以中国有可能成为采取措施、承担领导角色的国家之一”。

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