10月28日在线出版的《科学》杂志上刊载了一篇由美国17位微生物学家、物理学家、化学家和医生发表的联合声明，建议将美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会、美国农业部、美国能源部、美国环境总署等政府部门和私立基金会以及企业界的力量动员和整合起来，启动“联合微生物组研究计划（UMI）”^[1]，开展对人体、植物、动物、土壤和海洋等几乎所有环境中微生物组的深入研究。

UMI的目标是开发跨领域的平台技术，以加速基础发现和应用转化，其重点研究领域包括：

1、解码微生物遗传和化学性质。目前，鉴定微生物组学主要依赖对全群落的宏基因组测序，然而此类研究鉴定的基因约有半数被解码为未知功能产物，且其功能注释也经常不全面或不准确。因此，需要开发可以高通量和高精度地解释非特征基因功能的新技术。这些方法还需要与蛋白质和RNA功能的生物信息学计算方法、自然环境中的模式生物或地方品系快速突变模型、以及用于体外或原位功能预测的多组学（multiomics）和高分辨表型平台相结合，并提高文献信息的获取能力。

解析微生物组化学性质也非常重要。质谱仪通常被用于无目标物的代谢组学研究，仅有不到2%的数据可以与已知化合物成分配对，也只有很少一部分生化路径可被识别。目前质谱已可用于发现更加精细的结构，但仍需要通过改进生物信息学和物理学技术来阐明微生物的化学“暗物质”。

2、细胞基因组学和基因组动力学。如果只知道微生物群落中存在哪些基因，而不了解它们之间的物理关系，就不可能发现群落功能和动力学的组织系统。从以基因组为中心向全基因组分析转化非常重要，这需要利用高通量、低成本和能分析最小量DNA的技术来生成微生物单个细胞的复杂和组装基因组。此外，还需开发能长读取（long-read）测序和单细胞测序的平台，并改进用于基因组组装和参考基因组收集的算法。

3、高通量、高灵敏的多组学和可视化。尽管已有宏基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学的综合研究报道，但这些研究有着时间和空间尺度粗略或缺失相关信息等不足。未来需要发展可在复杂群落中显示单个微生物及其伴生体、产物和标记物的多模型成像能力。具有深亚微米级（即0.25微米以下）光谱的高分辨率光学成像技术以及可纵向测量的纳米级无损传感平台，将帮助研究人员理解化学物质交换如何影响微生物群落及其环境。

4、建模和信息学。全面了解微生物群落不仅可以通过集成成像来完成，还可以通过测量环境或宿主的时间和空间相关参数的多组学数据来实现。能获取从分子到微生物、从群落到生态系统的交互作用复杂性的自适应模型，以及多维度可视化复杂数据集，将促进微生物群落的系统生物学的发展。这需要新的计量工具，以及数学、统计学、机器学习和相关领域的创新。

5、原位扰动群落（Perturbing communities in situ）和易控模型系统（tractable model systems）。将微生物组研究从一门关联科学发展成为基于因果关系评价的实验科学，需要运用研究复杂微生物群落的工具，还需要刺激、抑制、增加、去除或转化微生物和其他原位基因的精确方法。类似自然环境的易控模型系统包括了对培养方法和自然发生的低复杂性微生物组的研究，这将有利于发现微生物及其生境之间的交互作用。

10月29日在线出版的《自然》杂志上^[2]刊载了由德国马普海洋研究所的 Nicole Dubilier教授、美国夏威夷大学的Margaret McFall-Ngai教授和中国上海交通大学的赵立平教授三位科学家的倡议：在UMI的基础上建立“国际微生物组研究计划（IMI）”，希望能够得到全世界的资助机构和基金会的支持。                               

（郑颖）