摘要：宏基因组学一词最早是由 Jo Handelsman于1998年提出。要解答宏基因组是什么？我们先分解一下它的词源。前缀 'meta-' 起源于希腊语，意思是“超然的”。而基因组学是对生物体遗传物质的研究。与基因组学本身一样，宏基因组学既是一组研究技术，包括许多

宏基因组学一词最早是由 Jo Handelsman于1998年提出。要解答宏基因组是什么？我们先分解一下它的词源。前缀 'meta-' 起源于希腊语，意思是“超然的”。而基因组学是对生物体遗传物质的研究。与基因组学本身一样，宏基因组学既是一组研究技术，包括许多相关的途径和方法，也是一个研究领域。

1.宏基因组学的基本概念

宏基因组学（Metagenomics）是研究自然环境中微生物群落基因组的学科，它通过高通量测序技术直接分析环境样本中的所有微生物基因信息，而无需依赖传统的培养技术。这些样本可以来自多种环境，如土壤、水体、人体或动植物的体表。通过这种方法，研究者能够获得环境中微生物群落的全面基因信息，包括细菌、古菌、真菌甚至病毒等多种微生物的基因组数据。

除了有关分类多样性的信息外，宏基因组学还通过研究生物的基因来深入了解环境中存在的生物的生理学。宏基因组学要实现的两个主要目标是寻找具有所需生物活性的新基因和研究环境微生物而无需培养它们。

2.宏基因组学的优势

与基于单个基因的技术相比，宏基因组学的一大优势是能够揭示环境中所有微生物的多样性和功能，特别是那些无法培养或尚未发现的微生物种类。通过对这些微生物基因组的分析，科学家可以探索它们在生态系统中的角色、参与的生物过程以及它们与环境或宿主的相互关系。例如，土壤中的微生物群落可能对养分循环和污染物降解起着重要作用，而人体肠道中的微生物则与健康密切相关。

3.宏基因组学的前景

与传统基因组学聚焦于单一物种的基因组不同，宏基因组学侧重于整个微生物群落的基因组研究，是现代微生物学、生态学和医学研究的前沿领域。

随着测序技术的不断进步，宏基因组学在多个领域的应用前景非常广阔。未来，宏基因组学有望与转录组学、代谢组学等其他组学技术结合，为研究微生物群落的功能提供更加全面的信息。通过对微生物群落的动态监测，宏基因组学能够帮助我们更好地理解微生物如何在不同环境中调节生态平衡，如何与宿主相互作用以及如何在疾病发生中发挥作用。此外，宏基因组学可以为许多领域（如地球科学、农业、生物能源、生命科学等）的进步做出贡献。

参考文献：

1. Sunagawa, S., et al. (2021). The human microbiome project: Meta-omics and personalized medicine. Nature Reviews Genetics, 22(6), 351-369.

2. Nayfach, S., et al. (2022). A genomic catalog of Earth's microbiomes. Nature, 591(7851), 4-12.

3. Zha, Y., et al. (2023). Exploring the human microbiome through metagenomics: challenges and opportunities. Nature Reviews Microbiology, 21(1), 35-51.

来源：芳芳聊科学