通过 FAIR 资源与数据共享及包容性社区建设推进古菌研究：解锁生命奥秘与应对全球挑战的新路径

《Communications Biology》：Advancing archaeal research through FAIR resource and data sharing, and inclusive community building

为解决古菌研究中资源共享困难、研究社区规模较小等问题，研究人员开展 “通过 FAIR（可查找、可访问、可互操作、可重用）资源和数据共享，以及包容性社区建设推进古菌研究” 的主题研究。结果表明多种举措能促进研究发展。这对推动古菌研究、应对气候和健康挑战意义重大。

　　在地球生命的漫长演化历程中，古菌宛如神秘的 “隐者”，长久以来未被人类完全认知。直至不到五十年前，Carl Woese 和 George Fox 才将其重新分类为独立的生命域。曾经，人们认为古菌仅在极端环境中生存，比如高温、高盐、强酸强碱之地，这种认知局限使得古菌在生态系统中的普遍存在及重要作用被忽视。而且，古菌的培养难度大，在宏基因组分析中也不易检测，这进一步阻碍了对它们的研究，导致其研究社区规模相对较小。然而，随着研究的深入，古菌在生物地球化学循环、人类健康、生物技术应用等诸多领域的关键作用逐渐显现。例如，产甲烷古菌在全球气候变化中扮演着重要角色，是地球上主要的甲烷生产者，理解它们在生态系统中的作用对实现全球气候可持续发展目标至关重要。同时，古菌与动植物和人类的微生物群落密切相关，虽未发现致病古菌，但它们与宿主的健康息息相关。此外，古菌在真核生物起源研究中也占据关键地位，被普遍认为是真核生物的起源根源。在此背景下，为了深入探究古菌的奥秘，来自加拿大蒙特利尔大学（Département de Microbiologie, Infectiologie et Immunologie, Université de Montréal）、美国内布拉斯加大学林肯分校（Department of Biochemistry, University of Nebraska - Lincoln）和美国罗切斯特理工学院（Gosnell School of Life Sciences, Rochester Institute of Technology）的研究人员 Solenne Ithurbide、Nicole Buan 和 Stefan Schulze 开展了相关研究，论文发表在《Communications Biology》。

研究人员运用了多种技术方法。在数据资源方面，借助各类数据库（如 NCBI 的 GenBank、KEGG 等）获取和整合古菌的基因组、代谢等数据；利用生物信息学工具对 “组学” 数据进行分析，挖掘其中的生物学信息。在社区建设方面，通过组织线上研讨会（如 Archaea Power Hour，APH）、线下会议等方式，促进研究人员之间的交流与合作。

研究结果主要体现在以下几个方面：

• 实验方法与资源共享：古菌研究面临诸多挑战，如确定理想培养条件困难，许多本科微生物学课程未涉及极端条件下微生物培养技术，导致研究人员对相关技术不熟悉。目前仅有少数古菌模式生物研究较为成熟，多数缺乏深入研究的遗传工具和方法。为解决这些问题，研究人员开发了 ARCHAEA.bio 在线协议库，鼓励研究人员提交经过同行评审的实验方案，实现知识共享，提高数据可重复性。同时，针对菌株获取困难的问题，一些机构正致力于创建古菌菌株数据库，ARCHAEA.bio 也有望成为连接研究人员与分散资源的枢纽。
• 数据共享与整合分析：数据共享对古菌研究至关重要，多个数据库（如 Archaeal Genome Browser、arCOG 等）的建立为研究提供了便利。例如，Archaeal Proteome Project（ArcPP）通过整合 “组学” 数据，获得了关于古菌翻译后修饰、蛋白质组样本制备等新信息。此外，共享生物信息学工具和开源代码，遵循 FAIR 共享原则，有助于实现标准化分析流程，促进研究发展。
• 社区建设与合作交流：古菌研究社区通过多种方式加强建设，国际和国内的学术会议为研究人员提供了交流平台，不同领域的会议也逐渐增加了古菌相关的主题。APH 通过线上研讨会和聊天平台，打破地域限制，促进全球研究人员的合作。各地还成立了古菌研究的地方社区，如法国、英国、德国、中国等，加强了区域内研究人员的联系。ARCHAEA.bio 项目团队还成立了 The Society for Archaeal Biology，旨在支持平台发展，向公众普及古菌知识。

研究结论与讨论部分强调了多方面的重要意义。在研究环境建设上，以社区建设、数据可及性、方法开发和可重复性为核心的举措，有助于构建一个协作、包容的研究环境，这将吸引更多研究人员投身古菌研究，扩大研究社区规模。从研究成果转化角度看，深入了解古菌生物学特性，有助于开发新的生物技术和生物医学应用，例如利用古菌特殊的代谢途径开发新型生物能源，或者基于古菌与宿主的关系开发新的疾病治疗策略。在教育层面，加强古菌研究的宣传和教育，制作更多教育视频、播客等资料，将有助于提高公众和学术界对古菌的认知，培养更多对古菌研究感兴趣的人才，为该领域的长期发展奠定基础。综合来看，这些研究成果为古菌研究的未来发展指明了方向，有望推动古菌研究取得更多突破，更好地应对全球气候变化、人类健康等挑战。