微生物是地球上最為豐富多樣的細胞生命形式，存在于包括海洋、熱泉、沙漠等各種生境中。目前有超過99%的細菌和古菌物種尚未以純培養(yǎng)方式獲得，也就是說我們對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)方式檢測到的未培養(yǎng)微生物被稱為微生物暗物質(zhì)（Microbial Dark Matter，MDM）。對于MDM認知的匱乏，使得微生物在物種和功能多樣性等方面充滿了神秘色彩。深刻理解MDM研究領域存在的挑戰(zhàn)與機遇，將對我們揭開MDM的神秘面紗、積累物種和遺傳資源具有重要意義。
近日，我校生命科學學院李文均教授課題組在國際知名學術期刊National Science Review上發(fā)表題為“Microbial dark matter coming to light: challenges and opportunities”的觀點文章。作者指出，從單細胞測序和宏基因組技術獲得的基因組序列給MDM研究帶來了曙光（圖1），極大地擴展了我們對微生物物種和功能多樣性的認知，加深了對生命起源的探索。我們在“欣賞”MDM“多姿多彩”一面的同時，MDM總是能夠給我們帶來驚喜，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研究面臨的三個挑戰(zhàn)：（1） MDM沒有統(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MDM進行全面的功能研究；（3）如何對MDM進行培養(yǎng)至今仍是十分具有挑戰(zhàn)的任務。作者建議：（1）堅持對各個生境以包括宏基因組、宏轉(zhuǎn)錄等多組學的方式進行MDM研究，將有助于拓展我們對微生物物種和功能多樣性的認知；（2）原位實驗結(jié)合組學分析，以及采用包括FISH、NanoSIMS、Raman和異源表達等技術對MDM功能進行探索；（3）結(jié)合多組學和功能網(wǎng)絡信息等指導富集培養(yǎng)策略。同時，作者指出MDM研究需要多學科、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MDM的研究工作就像是打開一個個充滿驚喜的“魔術盒”，總會得到意想不到且令人興奮的結(jié)果。但對于科研工作者而言，“魔術盒”所展現(xiàn)的奇妙事物并不是MDM研究的最終答案，而是進一步探究其生態(tài)與進化機制研究的開始。
圖1. MDM的基本研究策略
我校生命科學學院焦建宇博士為論文第一作者，李文均教授為通訊作者。中山大學周恩民博士（現(xiàn)為云南大學助理研究員）、花正雙博士（現(xiàn)為中國科學技術大學研究員）、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)華達大學拉斯維加斯分校Brian P. Hedlund教授為論文的共同作者。中山大學為該成果的第一完成單位。該研究工作得到國家自然科學基金（91951205、 31972856、31850410475和31670009），廣東省自然科學基金（2016A030312003）等項目的資助。
論文鏈接：https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa280/6027462
