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大数据发掘微生物“社交网络”

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  肉眼看不见的微生物是咱们人类的“老先辈”。假如把地球春秋比方为一年的话,微生物约在3月20日降生,而人类约在12月31日呈现在地球上。

  上至几万米高空,下至几公里深海,热达摄氏300℃的温泉,冷至零下80℃的寒极,都有微生物存在。数十亿年中,微生物形成扑朔迷离的“会瓜葛”络。它们不单单是“分化者”,还影响到温室气体、绿色出产和人体康健的各个方面。

  不久前,浙江年夜学徐建明传授团队在《微生物组》杂志上揭晓论文,经由过程阐发地球微生物组规划(Earth Microbiome Project)年夜数据,进一步掘客全世界微生物的“会瓜葛”。

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  微生物圈“奇遇记”

  “在已往,科研职员经常在微不雅标准挖掘微生物的详细特征,但有时犹如瞽者摸象,只能看到局部。”徐建明说,这就像是人类会,除了了知道一个个的人叫甚么名字,还要知道人与人之间的瓜葛,才气更好相识会瓜葛的全貌。

  年夜鱼吃小鱼、小鱼吃虾米、虾米吃浮游生物……这是物种间的食品。在微生物群落中,也有近似的络,差别微生物间存在着共生、寄生、捕食以及竞争等彼此作用情势。

  浙年夜科研职员从地球微生物组规划的年夜数据着手,构建起一套统计模子,进而“筛出”微生物之间的彼此作用纪律。研究团队综合阐发泥土、植物、动物、水体等全世界多种保存情况中的微生物组数据,接纳了来自14个情况中的2.3万多个样本,分八年夜模块构建了全世界微生物共存络。乍看之下,整个络图就像份子布局模子,差别的是,络内部各模块之间纵横交叉,毗连更为繁杂。

  地球微生物组的互联特性/课题组供图

  经由过程这张络,研究职员发明,泥土微生物组与动物体表、动物肠道以及淡水微生物组有紧密亲密瓜葛,植物、动物体表的微生物是毗连两组微生物络的“桥梁”。而因为人类勾当规模年夜,人类的皮肤微生物组可能对于地球微生物迁徙具备很是主要的作用。

  “微生物会瓜葛络的相似性,反应了微生物交流的强度。好比泥土微生物以及淡水微生物的‘亲缘瓜葛’以及‘一样平常来往’,比泥土微生物以及咸水微生物要慎密以及频仍,这很年夜水平上在于水的轮回作用以及影响。”徐建明说。

  这些共生、寄生、捕食以及竞争等彼此作用是微生物进化历程中天然选择的要害。美国芝加哥年夜学进化生物学家范瓦伦以为,这就像《爱丽丝奇遇记》中红皇后所说的:“你必需极力不断地跑,才气使你连结在原地。”另外一方面,一些微生物在进化中出现出大相径庭的面孔,好比原绿球藻属细菌,它们数目重大,却险些是世界上最荏弱的生物。在漫长的演化历程中,这些细菌显示出一副“乐成人士”的样子——它们逐步地掉去了分化过氧化氢等有毒物资的能力,彻底依靠另外生物替本身做这些“粗活”。