在自然界當(dāng)中處處都有微生物的身影，什么是功能微生物？近日，由廣州市科技局主辦，廣東科學(xué)中心、羊城晚報(bào)社聯(lián)合承辦的珠江科學(xué)大講堂第109講，邀請(qǐng)了中國(guó)工程院院士、微生物安全與健康專家吳清平為大講堂粉絲們作《解密功能微生物與人類健康之間的關(guān)系》的科普講座。

　　腸道微生物群落決定你喜歡吃什么

　　吳清平院士長(zhǎng)期從事微生物安全與健康領(lǐng)域的研究工作，針對(duì)我國(guó)食品行業(yè)出現(xiàn)嚴(yán)重的微生物安全風(fēng)險(xiǎn)，從基礎(chǔ)研究著手，發(fā)明了先進(jìn)的共性監(jiān)控技術(shù)，并建立起相關(guān)的理論體系，研制了重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)食品安全控制技術(shù)和與國(guó)際接軌的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，解決了食品安全中的重要科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)難題，顯著推動(dòng)我國(guó)食品安全科學(xué)理論不斷提升和產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

　　吳清平介紹說，人體內(nèi)的微生物數(shù)量巨大，一個(gè)人喜歡吃什么食物，也與其腸道微生物群落密切相關(guān)。人體腸道中大約有2000種細(xì)菌，以及更多種類的病毒。不過，這些病毒中的很多是有益的，其中有一種名叫噬菌體，在腸道中起到控制微生物平衡的作用。微生物占到地球生物量的60%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他生物的數(shù)量。但是，人類目前只認(rèn)識(shí)其中的不到10%，能夠加以利用的微生物更是低至不到1%。

　　人的衰老，是人體細(xì)胞先老還是腸道微生物群先老？吳清平提出了這樣一個(gè)有趣的問題。

　　吳清平說，他們?cè)?jīng)做過試驗(yàn)，將老年老鼠的糞便移植到年輕老鼠體內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)年輕老鼠變老了。而年輕老鼠糞便如果移植到老年老鼠體內(nèi)，老年老鼠卻變年輕了。由此可以看到，腸道微生物的功能有多強(qiáng)大。

　　微生物在健康領(lǐng)域發(fā)揮很大作用

　　吳清平說，微生物在傳統(tǒng)工業(yè)和生命健康領(lǐng)域發(fā)揮著很大的作用。地球上只有不超過10種物質(zhì)不能為微生物所分解利用。而當(dāng)下蓬勃發(fā)展的合成生物，就是利用了微生物來進(jìn)行合成物質(zhì)。一個(gè)占地200畝的食用菌工廠一年能夠生產(chǎn)3萬噸至5萬噸的食用菌菇，產(chǎn)能巨大。所以，微生物在綠色制造方面也有用武之地。

　　“如果一個(gè)小朋友喜歡喝含糖量高的飲料，很可能就會(huì)長(zhǎng)成一個(gè)胖子。”吳清平說，如果利用可以分解糖分的微生物，那么就可以解決這一問題。

　　在萬米深的海溝及高溫的溫泉里，都能發(fā)現(xiàn)微生物的存在。這就充分說明了微生物有著強(qiáng)大的生命力。因此，人類科學(xué)家就在不斷嘗試將微生物中的這些堪稱強(qiáng)悍的基因轉(zhuǎn)移到其他動(dòng)植物身上，讓它們也能耐高壓和高溫。

　　吳清平表示，微生物學(xué)科很年輕，隨著基因組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于微生物的了解開始朝著基因序列的方向深入。通過基因測(cè)序技術(shù)，能夠進(jìn)一步了解微生物的宏基因組、宏轉(zhuǎn)錄組、宏蛋白組和宏代謝組，并且形成大數(shù)據(jù)。所以生命科學(xué)與計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、人工智能都開始交融在了一起。

　　構(gòu)建起食品微生物安全科學(xué)大數(shù)據(jù)庫(kù)

　　因此，吳清平和他的團(tuán)隊(duì)在過去的很長(zhǎng)時(shí)間里，一直致力于構(gòu)建中國(guó)食品微生物安全科學(xué)大數(shù)據(jù)庫(kù)，通過這一科學(xué)大數(shù)據(jù)庫(kù)去解決食品衛(wèi)生安全的問題，進(jìn)行整個(gè)國(guó)家食品安全的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。

　　據(jù)介紹，團(tuán)隊(duì)經(jīng)過全國(guó)范圍內(nèi)的采樣以及綜合分析，構(gòu)建起了6個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)：風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)、菌種資源數(shù)據(jù)庫(kù)、分布數(shù)據(jù)庫(kù)、全基因組數(shù)據(jù)庫(kù)、條碼指紋數(shù)據(jù)庫(kù)、溯源追蹤數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　吳清平介紹說，通過這一科學(xué)大數(shù)據(jù)庫(kù)，可以呈現(xiàn)中國(guó)食品微生物安全整體風(fēng)險(xiǎn)水平，以及發(fā)現(xiàn)主要污染的致病微生物是什么。

　　“原來是以菌種為識(shí)別單位，這次深入到了基因型的水平上去進(jìn)行識(shí)別。”吳清平說。

　　據(jù)介紹，在大科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，可以更進(jìn)一步去研究食品危害是如何形成的，搞清楚其機(jī)理機(jī)制。對(duì)此，吳清平透露，單庫(kù)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)是全球最大的，菌種量是最多的，單庫(kù)的測(cè)序量也是最大的，已經(jīng)測(cè)序了2萬多株實(shí)驗(yàn)性致病微生物，并因此挖掘出了接近200個(gè)的新的檢測(cè)靶標(biāo)，順利實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)性致病菌檢測(cè)全覆蓋。

　　數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建后，可以針對(duì)不同的食品行業(yè)進(jìn)行加工安全控制，并且已經(jīng)與重點(diǎn)食品行業(yè)龍頭企業(yè)開展了合作，覆蓋了我國(guó)主要的食品產(chǎn)業(yè)鏈，使微生物污染率下降了90%以上，為食品安全保障提供了強(qiáng)有力的支持。

　　吳清平說，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)后發(fā)現(xiàn)，食品中大腸桿菌的污染率是最高的。熟食買回家后不能放太久，否則被污染的風(fēng)險(xiǎn)比較高。

　　做這些工作的用處是什么？吳清平說，一是要建立起食品快檢的方法，二是要建立起相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，從而為國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)打基礎(chǔ)。

　　以包裝飲用水為例，在以前，人們并不知道飲用水中有哪些病原菌，也不知道如何進(jìn)行檢測(cè)。2007年，吳清平團(tuán)隊(duì)參與制定了包裝飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，精準(zhǔn)測(cè)定了相關(guān)的細(xì)菌，從而保證了飲用水的安全性。

　　此外，運(yùn)用最新技術(shù)，將微生物實(shí)體進(jìn)行數(shù)字化，就能夠在計(jì)算機(jī)中看到微生物的結(jié)構(gòu)，從而可以進(jìn)一步進(jìn)行分析。

　　“我們?cè)?jīng)分離出一種致病菌，進(jìn)行測(cè)序后就能知道它的致病能力如何，以及它的耐藥基因是如何進(jìn)行調(diào)控的。” 吳清平說，目前數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)有幾萬條經(jīng)過測(cè)序的基因組，對(duì)于更深入了解微生物的本質(zhì)，乃至生命的本質(zhì)，都有著非常重要的作用。

　　隨著人類活動(dòng)的頻繁，很多物種的多樣性也在減少，其中包括了微生物。對(duì)此，吳清平說，一方面要去開發(fā)利用，另一方面也要加以保護(hù)。目前，吳清平團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建立了擁有16000多株菌種的全球食用菌菌種資源庫(kù)，通過全球定位技術(shù)，可以精準(zhǔn)找到菌種的原產(chǎn)地，并且通過氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步開展人工栽培和馴化，最終形成工廠化生產(chǎn)。（記者 李鋼）