复旦大学类脑研究院青年研究员路易斯·佩德罗·科埃略、教授赵兴明、名誉教授皮尔·伯克与来自德国、西班牙、美国、英国等多国科学家合作，基于全球微生物组的概念，将地球上不同栖息地的微生物作为统一系统，运用人工智能技术对1.3万个公开宏基因组样本进行挖掘，构建了迄今为止最全面的全球微生物基因目录，在全球微生物组研究领域迈出了重要一步。12月16日，相关研究成果发表于《自然》。
　　这次构建的全球微生物基因目录涵盖了肠道、口腔、皮肤、海洋、土壤等14个微生物的主要栖息地，收集了13174个公开可用的高质量宏基因组和84029个高质量的基因组，得到了包含3.03亿个物种级的基因（95%的核酸一致性聚类），将为地球生态研究和人类健康研究作出重要贡献。
　　同时，研究人员发现，大多数基因都是栖息环境特异性的，这与微生物倾向于适应环境的特性是一致的；只有5.8%物种水平的单基因簇是多栖息环境基因，多栖息环境基因主要富集在抗生素耐药性基因和移动遗传原件。
　　研究人员进一步研究了宏基因组中单基因簇的频率，发现大多数单基因簇是出现频率低于0.1%的罕见基因。单基因簇的频率服从中性（或接近中性）进化假设下的幂律分布。事实上，虽然观察到很多变异，但大多数变异并不是对环境的适应，而是由所谓的“中性进化”驱动：变异只是随机的结果，而不是达尔文选择。
　　研究人员表示，这些发现对于理解抗生素抗性的产生，以及未来抗菌药物的研发具有重要意义。
　　赵兴明告诉《中国科学报》，该研究构建了一个全球视域下的微生物基因目录，对于理解微生物与人类健康的关系具有重要作用。团队未来还将基于所开发的基因目录，进一步与国内外科研院所和临床医疗机构开展合作，探究微生物包括人体肠道微生物对人类生命大健康、大脑认知和行为等的影响。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04233-4