從肥胖、糖尿病、哮喘等人類健康問題到海洋“死區”等環境汙染，從糧食安全到溫室氣體排放造成的氣候變暖，幾乎所有問題的背後，都有微生物的身影。美國國家航空航天局的科學家在談到外星生命時曾說，它們更可能是小小的微生物，而不是科幻小說裏描述的小綠人。
《環球》雜誌記者/林小春（發自華盛頓）
在我們的身體裏和周圍環境中，有一個物種與大腦一樣複雜、作用巨大但又尚未被充分認識，那就是顯微鏡下才能觀察到的微生物群體。腸道菌群甚至被譽為人體的“第二基因組”。
鑒於微生物對於人體健康與地球生態環境的重要性，美國白宮5月13日宣布啟動“國家微生物組計劃”，這是奧巴馬政府繼腦計劃、精確醫學、抗癌“登月”之後推出的又一個重大國家科研計劃。
小小的微生物，為何能成為美國的國家級大型科研計劃？美國政府將如何實施這個計劃？最終的目標又是什麽？
微生物雖小但影響巨大
從人和動物的腸道，到植物、土壤、海洋，微生物無處不在。最新研究認為，地球是1萬億種微生物物種的家園，其中隻有0.001%的物種被人們發現。這些微生物以群居形式存在於特定環境裏，其所有成員及其遺傳信息和生命功能的集合被稱為微生物組。
最近10年來，人們逐漸認識到，從肥胖、糖尿病、哮喘等人類健康問題到海洋“死區”等環境汙染，從糧食安全到溫室氣體排放造成的氣候變暖，幾乎所有問題的背後，都有微生物的身影。美國國家航空航天局的科學家在談到外星生命時曾說，它們更可能是小小的微生物，而不是科幻小說裏描述的小綠人。
關於微生物的重要性，白宮科技政策辦公室副主任喬·漢德爾斯曼如此形容：“如果有一件事我們可以確信，那就是微生物雖小，但它們的影響巨大。”漢德爾斯曼是“國家微生物組計劃”的主要推手，她原本就是一名微生物學家，計劃在今年7月重新回到她在耶魯大學的實驗室繼續從事研究工作。
近些年來，微生物組的研究成果振奮人心，但是科學家對於操控它們的知識和手段仍是極度缺乏。漢德爾斯曼舉例說，什麽是健康的微生物組？怎樣管理才能保持它們的穩定？我們現在連這些基本問題都無法回答。
為此，在漢德爾斯曼的牽頭下，經過長達一年的調研與探討，美國聯邦機構、學術界和私營部門的科學家完成了“國家微生物組計劃”，趕在奧巴馬政府任期結束前推出。
總體上，這項計劃有三個宏大的目標：首先，支持跨學科研究，回答不同生態係統中微生物組的基本問題；其次，提升發展檢測、分析微生物組的手段，以加深對微生物組的了解，促進不同生態係統微生物組知識的共享，並加強微生物組數據的易獲取性；第三，通過科普與教育擴大微生物組研究人才隊伍。
根據白宮公布的計劃，美國政府將在未來兩年投入1.21億美元聯邦專項資金作為“國家微生物組計劃”啟動資金。除了聯邦機構外，還有數十所大學、研究機構與基金會將加入“國家微生物組計劃”，它們預計將在未來幾年投入總計4億美元的資金。
經濟增長新產業
可以看出，通過政府自上而下的推動，美國在微生物組領域的產學研力量將被整合到一起，預計美國的微生物組產業發展將很快迎來黃金期。也正因此，漢德爾斯曼將“國家微生物組計劃”的推出視為一個裏程碑事件。
漢德爾斯曼在“國家微生物組計劃”啟動會議上指出，奧巴馬政府的一些優先領域，比如精確醫學、可再生能源、農業與氣候變化等，都與微生物組研究“高度交叉”。
事實上，得益於低成本高通量基因測序技術的發展、計算和成像技術的改進，以及用於數據分析的生物信息學工具的革新等進展，微生物組正在迅速發展為促進經濟增長的一個新興產業。
“過去幾年我們看到這個領域的新公司如雨後春筍般在全美湧現，一些公司做得非常、非常成功，”漢德爾斯曼說，“我們認為未來是微生物的時代。國家的發展將有賴於在微生物組及相關科學方麵的偉大技術與創新。”
美國國家科技委員會“測繪微生物組快速行動委員會”去年11月發布的一份調研報告也指出，微生物組研究的一些領域已經開始帶來巨大的經濟回報。其中，益生菌產業的規模已經達到3500萬美元，預計到2023年會增長至6.5億美元。此外，目前已有約20家公司在開展微生物組調控產品的臨床研究。
美國政府一直對微生物組領域進行投資。早在2007年，美國國家衛生研究院就啟動了“人類微生物組項目”，至今累計投入資金2.15億美元，主要對胃腸道、口腔、鼻腔、女性生殖道和皮膚5個人體部位的微生物組進行研究。
有科學家評論說，如果沒有“人類微生物組項目”在基礎數據和方法方麵的積極探索與積累，絕對不會有微生物組研究今天的火爆。
近幾年，美國政府對微生物組領域的支持力度進一步增加。美國官方2015年公布的報告顯示，2014財政年度在該領域的聯邦投資是2012財政年度的3倍，最近3年間的聯邦投資總額超過9.22億美元。
戰略必爭之“高地”
自10年前微生物研究進入主流醫學界視野以來，在《自然》《科學》《細胞》以及美國《國家科學院學報》等頂級學術刊物上發表的相關論文越來越多。
2013年，微生物對人體健康的影響研究被《科學》雜誌評為當年十大突破性科學進展之一。今年4月底，《科學》雜誌又以專刊形式係列發表腸道菌群方麵的研究。
正是在這種微生物組研究紅得發紫的背景下，去年10月，近20名美國頂尖科學家在美國《科學》雜誌上發文，敦促美國推出“聯合微生物組研究計劃”，這是美國“國家微生物組計劃”出台的直接推動因素。
與此相呼應，同一時間，上海交通大學微生物分子生態學與生態基因組學實驗室主任教授趙立平聯合德國與美國的兩名教授在英國《自然》雜誌上撰文，呼籲國際社會攜手啟動“國際微生物組計劃”，這一呼籲已引起中國政府的重視。
趙立平指出，當前的微生物學研究如同“盲人摸象”，由於各國的研究方法和標準不統一，使得數據難以比較及整合，這種“碎片化”現狀造成資源的極大浪費。
公開資料顯示，自2005年以來，國際科學界開展了至少8項人體微生物組計劃，包括美國人類微生物組項目、加拿大微生物組研究項目以及日本人體元基因組項目。近年來，中國科學家也積極參與或牽頭實施了中法腸道元基因組研究、十萬食源性病原微生物基因組計劃、萬種微生物基因組計劃等。
麵臨可能出現的國際競爭，美國“測繪微生物組快速行動委員會”公布的報告充滿了危機感：“由於目前聯邦政府在微生物組研究方麵每年投入超過3億美元，美國走在這一領域研發的前沿。但隨著其他國家快速擴大投資，美國的這一地位可能不能持久。”
趙立平則認為，微生物組已經成為國際新一輪科技革命的戰略必爭“高地”，西方發達國家均有大量資源投入，參與研發的科技工作者與單位也日益增多，樂觀估計大約5年可以看到新產業形成。
上一篇：多款進口蜂蜜被檢不合格
