微生物是地球上最為豐富多樣的細(xì)胞生命形式，存在于包括海洋、熱泉、沙漠等各種生境中。目前有超過(guò)99%的細(xì)菌和古菌物種尚未以純培養(yǎng)方式獲得，也就是說(shuō)我們對(duì)于神秘的微生物世界至今也只是窺探到冰山一角。這些只能以免培養(yǎng)方式檢測(cè)到的未培養(yǎng)微生物被稱(chēng)為微生物暗物質(zhì)（Microbial Dark Matter，MDM）。對(duì)于MDM認(rèn)知的匱乏，使得微生物在物種和功能多樣性等方面充滿(mǎn)了神秘色彩。深刻理解MDM研究領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，將對(duì)我們揭開(kāi)MDM的神秘面紗、積累物種和遺傳資源具有重要意義。

近日，我校生命科學(xué)學(xué)院李文均教授課題組在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊National Science Review上發(fā)表題為“Microbial dark matter coming to light: challenges and opportunities”的觀(guān)點(diǎn)文章。作者指出，從單細(xì)胞測(cè)序和宏基因組技術(shù)獲得的基因組序列給MDM研究帶來(lái)了曙光（圖1），極大地?cái)U(kuò)展了我們對(duì)微生物物種和功能多樣性的認(rèn)知，加深了對(duì)生命起源的探索。我們?cè)凇靶蕾p”MDM“多姿多彩”一面的同時(shí)，MDM總是能夠給我們帶來(lái)驚喜，讓我們更好的理解我們所存在的生命世界。作者指出目前MDM研究面臨的三個(gè)挑戰(zhàn)：（1） MDM沒(méi)有統(tǒng)一的命名規(guī)則，使得科研圈交流混亂；（2）很難僅從基因組信息中對(duì)MDM進(jìn)行全面的功能研究；（3）如何對(duì)MDM進(jìn)行培養(yǎng)至今仍是十分具有挑戰(zhàn)的任務(wù)。作者建議：（1）堅(jiān)持對(duì)各個(gè)生境以包括宏基因組、宏轉(zhuǎn)錄等多組學(xué)的方式進(jìn)行MDM研究，將有助于拓展我們對(duì)微生物物種和功能多樣性的認(rèn)知；（2）原位實(shí)驗(yàn)結(jié)合組學(xué)分析，以及采用包括FISH、NanoSIMS、Raman和異源表達(dá)等技術(shù)對(duì)MDM功能進(jìn)行探索；（3）結(jié)合多組學(xué)和功能網(wǎng)絡(luò)信息等指導(dǎo)富集培養(yǎng)策略。同時(shí)，作者指出MDM研究需要多學(xué)科、多維度的交叉合作，因此構(gòu)建MDM研究中心將有助于解決目前所面臨的挑戰(zhàn)。

我們對(duì)MDM的研究工作就像是打開(kāi)一個(gè)個(gè)充滿(mǎn)驚喜的“魔術(shù)盒”，總會(huì)得到意想不到且令人興奮的結(jié)果。但對(duì)于科研工作者而言，“魔術(shù)盒”所展現(xiàn)的奇妙事物并不是MDM研究的最終答案，而是進(jìn)一步探究其生態(tài)與進(jìn)化機(jī)制研究的開(kāi)始。

圖1. MDM的基本研究策略

我校生命科學(xué)學(xué)院焦建宇博士為論文第一作者，李文均教授為通訊作者。中山大學(xué)周恩民博士（現(xiàn)為云南大學(xué)助理研究員）、花正雙博士（現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究員）、房保柱博士（現(xiàn)為中科院新疆生態(tài)與地理研究所副研究員）、Salam Nimaichand博士、劉蘭博士，以及內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校Brian P. Hedlund教授為論文的共同作者。中山大學(xué)為該成果的第一完成單位。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（91951205、 31972856、31850410475和31670009），廣東省自然科學(xué)基金（2016A030312003）等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa280/6027462