微生物生态系统是地球和人类健康的基础，但人类活动正在加速其流失。微生物群落的破坏会削弱环境稳定性、生物多样性和健康状况。因此，迫切需要采取行动来保护微生物多样性。微生物库计划（Microbiota Vault Initiative, MVI）提供了一个全球框架，用于保护来自人类、动物和环境来源的微生物群落。该计划前瞻性地存档微生物多样性，以满足未来的未知需求，同时优先考虑存档者的主权、公平合作和伦理治理。通过分享有限的存储信息，该计划促进了本地和全球研究人员之间的微生物保护与合作，并补充了其他确保微生物群落韧性的努力。
引言
微生物生态系统支撑着地球上的生命，但它们正日益受到人类活动的威胁，包括不可持续的农业实践和抗生素的过度使用。这些干扰破坏了对环境稳定性、生物多样性以及动植物和人类健康至关重要的微生物网络，导致慢性疾病的全球性增加和生态系统的退化。由于未来的恢复工作将依赖于今天保存的微生物多样性，因此迫切需要采取预防措施。本文聚焦于微生物库计划（MVI），这是一个我们开发的非营利非政府组织，旨在应对这一紧迫需求。受斯瓦尔巴全球种子库（SGSV）启发，MVI也以保护多样性为目标，尽管其目标和实施方式存在显著差异。与SGSV不同的是，后者为现有种子库提供备份支持，并有明确的恢复成果，而MVI则前瞻性地存档人类、动物和环境领域的微生物群落，以应对未来恢复工作中可能出现的未知需求。
MVI通过保护对人类和动物健康、植物抗性以及土壤肥力、养分循环、气候调节和病原体抗性等环境功能至关重要的微生物生物多样性，体现了“同一健康”（One Health）的综合方法。通过促进公平合作、尊重多元知识体系并确保存档者主权，MVI提供了一种文化敏感的框架，以缓解微生物损失（表1）。通过这一计划的协调行动，为通过“同一健康”的视角保护健康、生物多样性和生态系统韧性提供了及时的机会，强调了微生物多样性、环境完整性和跨物种福祉之间的深刻相互依存关系。
表1 微生物库核心优先事项
在人类健康方面，几个关键示例说明了现代化如何破坏共进化的微生物伙伴关系。例如，在工业化社会中，Bifidobacterium longum 亚种 infantis（一种进化出分解人乳寡糖并支持婴儿免疫发育的细菌）的减少与过敏、糖尿病和其他免疫疾病风险的增加有关。这种下降可能是由于剖宫产、配方奶喂养和抗生素使用的增加所致，情况严重到一些儿科医生现在建议益生菌补充剂。同样，工业化国家肠道微生物组中 Helicobacter pylori 和 Treponema succinifaciens 的减少也显示出城市化的更广泛影响。虽然 H. pylori 的减少降低了胃溃疡的发生率，但其缺失与过敏性哮喘和代谢紊乱的增加相关，突显了这些共进化微生物在人类健康中的复杂作用。在环境系统中，北极永久冻土的融化威胁着适应寒冷的独特微生物，如帮助调节甲烷排放的 Methanoflorens stordalenmirensis 和对碳循环至关重要的各种 Acidobacteria 物种。这些环境微生物的丧失形成了一个危险的反馈循环：随着气候变化杀死永久冻土微生物，它们的缺失进一步加速了温室气体的释放，从而加剧全球变暖。这些人类和环境微生物组的平行丧失表明，人类活动引起的改变可以破坏数百万年进化形成的微生物生态系统，并对人类和地球健康产生连锁反应。正如我们努力保护濒危的大型生物一样，也需要紧急的全球努力来理解和保护微生物多样性。
尽管许多微生物生物多样性及其维持自然生态系统和健康的机制仍有待发现，但通过“同一健康”的视角来看，我们有责任为后代保护这种微生物多样性。保护地球微生物遗产的概念与种子库相似，后者保护植物遗传多样性。类似地，MVI是一个非营利组织，作为公共慈善机构运营（www.microbiotavault.org）。其主要目标是支持地方收藏以保护全球范围内的微生物生物多样性，包括环境、植物、动物和与人类相关的微生物群。
微生物库计划：保护微生物生态系统的框架
MVI的目标是促进一项包容性的全球努力，以保存微生物样本，同时推动外部研究。它有意保持非商业性质，并基于一个公平框架设计，旨在应对全球生物多样性丧失背景下微生物保护的紧迫需求。受斯瓦尔巴全球种子库（www.croptrust.org）启发，该计划优先考虑微生物生物多样性的保护，促进地方收藏的创建，并为来自不同人类和环境来源的微生物群落提供安全的低温储存（图1）。
图1：微生物库概念框架
微生物库教育科学家并促进地方收藏的创建，用于保存和研究。这些地方收藏可以请求微生物库保存其样本的安全备份，保留对其存款的所有权利；他们可以选择请求测序以在所选许可下开放访问，微生物库将在其网页上发布已存样本的数据库，包括元数据、序列链接和存款人的联系信息。对此感兴趣的研究人员可以通过地方工作收藏联系存款人。对于从微生物库获得的数据使用，必须明确承认具体的地方工作收藏和微生物库。
微生物库代表主权存款人和全球地方收藏行事，以保存人类、动物、植物或环境来源的样本备份。这些样本除存款人或其注册代理人外，其他人无法访问。此外，根据存款收藏的要求，微生物库可以对微生物DNA（或RNA）进行测序，并在开放访问数据库中存放，遵循其选择的Creative Commons许可（
公平、伦理、教育和全球协作
MVI致力于教育和保护微生物多样性，同时确保所有人群的充分代表性。该计划全力支持《全球生物多样性框架》内的多边努力，实现生物材料或其数据使用的利益公平共享。该计划深切致力于公平和与当地社区的道德参与，包括拥有和保护关键微生物组知识和生物多样性的土著人民。MVI承认关于共同利益和传统社区未来的决定应由社区自己做出。其框架旨在支持微生物组研究中主权和治理的公平和包容方法的发展。
作为一个非营利组织，MVI根据其章程和全球政策运作，以最大限度地提高包容性，提供财务监督，并教育潜在存款人了解道德研究实践、《名古屋议定书》下的获取和利益共享要求以及元数据设计的标准化方法。
MVI外展工作的基石是年度GloMiNe研讨会。这些活动汇集了来自不同学科的科学家——微生物学、人类学、伦理学、公共卫生和生物信息学——分享知识、讨论微生物生物多样性保护并加强地方研究能力。四年来，这些研讨会促进了跨学科合作，并为建立全球微生物组网络做出了贡献（表2）。
表2 年度全球微生物网络（GloMiNe）研讨会由当地主办机构和微生物库共同组织
除了研讨会，微生物库还通过指导低收入和中等收入国家的科学家来加强能力，他们通过与数字序列信息科学网络（DSI）合作获得了会议旅行资助，进一步推进了微生物组研究中的全球公平。作为其全球倡导努力的一部分，MVI与联合国代表团合作，协调教育放映以突出微生物组的重要性，并在哥伦比亚卡利举行的联合国COP24会议上进行了展示。
微生物库启动阶段
MVI刚刚结束了其启动阶段，完善了一个全球协调筹款计划与地方运营生物银行之间互动的模型。备份收藏在合同法律框架下进行，存款协议由存款人与微生物库签署。在此初始阶段，来自贝宁、巴西、埃塞俄比亚、加纳、老挝、泰国和瑞士的地方工作收藏存入了1204份人类粪便样本和190份发酵食品样本。这些存款需要导航复杂的本地和全球法规，才能出口到瑞士，并在苏黎世大学医学微生物研究所的安全冷冻存储（-80°C）中保存。
MVI启动阶段还促成了标准化协议的开发，涵盖样本收集、保存、运输、元数据开发和数据注释。对于元数据，微生物库采用了最低限度的任何（x）序列信息（MIxS）标准，这是一种由国际科学界开发的模块化框架，具有灵活性以适应其他样本类型，如环境或野生动物样本。此阶段的最佳实践包括强大的样本可追溯性、公平的生物银行框架、标准化元数据、协调的存储协议、先进的生物银行系统以及符合瑞士生物银行平台建议的质量控制（
未来展望
MVI的启动阶段集中于人类相关微生物组和发酵食品微生物。为了支持更广泛的生态目标，它将扩展到包括受威胁生态系统的环境微生物组。这与“同一健康”框架相一致，通过保护对环境和地球健康至关重要的微生物，并通过促进研究和加强地方能力的框架。虽然重新引入保存的微生物仍然是推测性的，且从冷冻样本的功能恢复尚未得到证实，但保存为未来研究提供了宝贵机会。事实上，“微生物组疗法”在人类、动物和环境生态系统中的应用前景广阔。保存的样本可能有一天支持基础微生物学研究、生态系统恢复或生物技术进步。
在世界各地，其他科学家群体也独立认识到通过样本保存保护微生物群落的必要性。其中，全球微生物保护区（Global Microbiome Conservancy）作为一项研究驱动的努力脱颖而出，积极收集和研究来自不同地理区域的人类微生物样本。虽然大多数其他倡议也是以研究为导向（表3），但它们与微生物库计划（MVI）密切对齐，并提供互补优势，为未来的合作创造了机会。通过与地方微生物收藏合作并接收样本，MVI和类似努力有助于保护区域生态系统，同时推进建设教育、能力加强和包容性治理。特别是，MVI通过存款人主权和严格的元数据及保存协议标准增强了地方利益相关者的能力。
表3 微生物组样本保存倡议
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