在全球范围内,为了在世界多样化的健康微生物消失之前将其保存,“微生物诺亚方舟”的创建计划如今进入了积极的扩展阶段。
在《自然通讯》(Nature Communications)上发表的一篇观点文章中,参与微生物群落库倡议(Microbiota Vault Initiative)成立的25名科学家团队报告了他们的成功,并制定了一个伦理框架以确保公平合作和保存者主权。这套原则旨在指导该倡议完成其保护微生物多样性的使命,以造福未来世代。
这一宣布恰逢6月27日的世界微生物组日,标志着全球努力迈出了重要一步。2018年,发起该倡议的科学家们受到挪威斯瓦尔巴特群岛北极圈内“种子库”的启发,在那里收集了来自世界各地的种子,以确保在发生全球危机时能够保存遗传多样性。
“微生物群落库倡议代表了一项积极的努力,以保护和保存对地球及其居民健康至关重要的微生物生命,”该倡议主席、罗格斯大学环境与生物科学学院生物化学与微生物学系杰出教授玛丽亚·格洛丽亚·多明格斯-贝洛(Maria Gloria Dominguez-Bello)表示。
“通过全球合作和道德治理,罗格斯大学正在为保护地球微生物遗产贡献力量。”她还担任罗格斯大学微生物组与健康亨利·罗格斯教授以及罗格斯大学艺术与科学学院人类学教授。
微生物——如细菌、病毒和真菌等微小生物——无处不在,包括我们体内,它们形成被称为微生物组的社区。最近的研究强调了“有益微生物”在维持人类健康中的关键作用,例如帮助消化、增强免疫系统并抵御有害入侵者。
植物、食品和环境也都有微生物组。例如,土壤中的微生物通过循环养分帮助植物生长,而像酸奶这样的发酵食品含有支持肠道健康的有益菌。环境微生物组,如北极永久冻土中的微生物,在控制温室气体排放方面发挥着调节气候的重要作用。
根据多明格斯-贝洛的研究,人类活动正在威胁这些微生物组的自然平衡。在人类身上,抗生素的过度使用、剖腹产和配方奶喂养会降低肠道微生物的多样性,增加过敏、自身免疫疾病和代谢紊乱的风险。在食品方面,防腐剂和添加剂的过量使用可能损害有益微生物。
“微生物组面临巨大威胁,这种威胁在许多方面类似于气候变化,”该倡议董事会成员、罗格斯大学高级生物技术与医学中心主任马丁·布莱泽(Martin Blaser)说,他也是这篇文章的共同作者。“人类活动正在耗尽我们的微生物组,有大量证据表明这一点。”
对于植物来说,不可持续的农业实践(例如过度使用杀虫剂)可能会破坏对养分循环和植物健康至关重要的土壤微生物组,布莱泽指出。环境微生物组则受到污染、气候变化和栖息地破坏的影响,这可能导致那些调节温室气体排放并维持生态系统稳定的微生物的丧失。
该倡议的想法是支持识别健康微生物、储存并冷冻它们,以免它们消失,布莱泽说道。他同时也是罗格斯大学罗伯特·伍德·约翰逊医学院的人类微生物组亨利·罗格斯讲席教授及医学、病理学和实验室医学教授。
“这是一个非常长期的项目,”布莱泽说,“因为也许100年后,保存这些微生物可以防止一场重大灾难。”
在现已完成的试点阶段,倡议团队取得了多项里程碑成果,多明格斯-贝洛表示。他们从各个国家收集了2000多个粪便样本和发酵食品样本。
该倡议从少数几个国家的少数科学家发展到涵盖32个国家的100多名研究人员。目前,微生物样本暂时储存在苏黎世大学医学微生物学研究所的低温条件下。
多明格斯-贝洛提到,下一阶段的倡议称为“增长阶段1”,将持续到2029年。在此阶段,科学家将把样本库扩大到10,000个样本,并积极寻求政府资助,以补充目前的慈善和大学支持。计划正在制定中,以建立永久存放地点,潜在地点包括瑞士、加拿大及其他寒冷气候地区。
论文中概述的倡议伦理框架旨在确保微生物多样性保存工作以公平、尊重和包容的方式进行。“我们绝对致力于以最大化全球公平的方式来开发微生物群落库,”多明格斯-贝洛表示。
一些关键的持久原则包括保存者主权、公平合作和道德治理。原始采集者将保留对其微生物样本的所有权和控制权。该倡议将强调尊重地方知识的重要性,并确保任何利益都能公平分享。
此外,伦理考量将被优先考虑,包括土著社区的权利以及透明和包容的决策过程的必要性。
尽管充分利用该样本库的一些技术尚未存在,但参与该倡议的科学家们设想未来这些样本可用于开发新的医疗方法、改进农业实践和恢复受损的生态系统。
“我们相信有一天科学会进步到足以让我们拥有真正良好的恢复技术,”布莱泽说。“但如果为时已晚,微生物组的关键成员已经消失,就像渡渡鸟一样,我们将无法恢复它们,除非我们安全地储存它们。”
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