生物经济：小小微生物焕发大作为

人，大量微生物寄居；地球，自古以来就是微生物的天下。正如《消失的微生物：滥用抗生素引发的健康危机》一书所说，在陆地上，微生物主宰着我们最珍贵的资源之一——土壤。目前，多项对世界各地土壤微生物取样的计划正在进行之中，有专家称之为“探寻地球上的暗物质”，将其与探索宇宙中的暗物质相提并论。微生物使地球变得适宜人类栖居。它们分解死尸残骸——这对其他生物来讲相当重要。它们可以将空气中惰性的氮元素转化或者“固定”成活细胞可以利用的游离氮的形式，造福于所有的动植物。

确确实实，从面包、臭豆腐的发酵，到酿制米酒和醋，再到利用现代生物工程技术生产现代药物，人类的生产生活离不开微生物。

近些年来，伴随组学研究的深入，人们进一步发现，微生物，尤其是肠道菌群在生命进化、在生命—自然的关系中扮演着重要角色。

“据估算，人的身体由30万亿个细胞组成，但是它却容纳了超过100万亿个细菌与真菌细胞，这些微生物朋友们与我们协同演化……”《消失的微生物：滥用抗生素引发的健康危机》一书这样指出。

作为人体第二基因组，人类微生物组成为近年来特别活跃的研究前沿，一个个微生物计划相继推出，各国科学家纷纷投入微生物的研究之中。“目前已测序的微生物基因组虽然已有8000多条，但绝大多数是各实验室进行的零散的测序，不仅物种覆盖度不均匀，未覆盖大量模式菌株，同时数据质量参差不齐，难以作为参考。这就造成在对微生物进行系统分类、基因组注释等分析时，还存在大量的空缺，难以完成。因此，我的梦想是完成对全球所有模式微生物基因组的全测序，并进行深度的功能解析。”

微生物组数据浩如烟海，机理解析、规律发现刚刚起步……近年来，以马俊才研究员为代表的中国科学家，本着共建共享的原则，发起全球微生物资源数据合作计划，目前已有50个国家133个国际微生物资源中心正式加入，已经初步实现了在国际微生物资源领域的引领。他还牵头启动全球模式微生物基因组测序计划，制定ISO TC276中微生物数据资源的管理和发布国际标准，促进微生物资源保藏中心的数据获取、保存、分发、认证和全球数据集成与共享。

作为这样一位始终活跃在微生物大数据前沿领域的科学家，对微生物资源、微生物大数据乃至生物产业、生物经济发展，有着自己独到独特的思考。

他说，生命科学研究已经进入“数据密集型科学发现”时代，生物技术与信息技术融合发展已成为人类社会演化的新特征，同时也正在改变我们对生命与人类本身的认识，是对社会有重大影响的变革性力量，也是影响产业发展的巨大推动力，对未来社会图景有颠覆性影响。

他指出，从显著提高操控和改造生命的效率和准确性的基因编辑技术，到将变革人类物质生产加工方式的合成生物技术，从有望为解决人类面临的能源、生态环境、工农业生产和人体健康等重大问题带来新思路的微生物组技术，到有望有效修复人体重要组织器官损伤及治愈心血管疾病等重要疾病提供新途径的干细胞技术，生命科学已成为自然科学中发展最迅速的前沿领域和带头学科，生物技术的快速进步则孕育着未来生物经济发展的新动能。

他认为，微生物资源是生物技术和产业发展的重要基石，全球主要经济体将微生物产业定位为战略性新兴产业，并制定相关产业政策规划促进微生物产业发展，微生物技术在社会经济中的地位不断凸显，微生物产业日益成为新一轮科技革命和产业变革的核心。

他信心满满：国家微生物科学数据中心依托世界微生物数据中心倡导的全球微生物模式菌株基因组和微生物组测序合作计划，将在5年内完成超过10000种的细菌、真菌、古生菌模式菌株基因组测序，覆盖目前已知的全部细菌、古菌模式菌株以及重要的真菌模式菌株，完成超过总体90%的微生物模式菌株的基因组测序。

他雄心勃勃，计划研究中华传统膳食结构下的肠道微生态变化规律，发现健康促进效应明显的中华传统膳食结构，从膳食结构的角度为疾病预防和控制提供依据，建立适合不同人群的合理膳食结构方案；建立和利用中国人肠道益生菌菌种资源库，筛选、开发和生产适合中国人肠道特点并具有特定健康效应的益生菌制品……

新型冠状病毒国家科技资源服务系统数据引起国内外广泛关注

问：听说您的团队和北京大学、中科院计算机网络信息中心合作发布了“新型冠状病毒变异评估和预警系统”，能否介绍一下这个系统？为什么要发布这个系统？

马俊才：新型冠状病毒COVID-19疫情在全世界范围暴发，疫情迅速蔓延，正在引发一场肆虐全球的疫情危机。新发和再发病毒是对公共卫生的全球性挑战，直接威胁着全球卫生安全。世界卫生组织2020年3月11日宣布，新冠肺炎疫情已具备“大流行”特征。疫情发生后，中国公共卫生和科研机构与病毒“全速赛跑”。自2020年1月3日起，中国定期向世界卫生组织、有关国家和地区等及时主动通报疫情信息并共享科研数据。

由中国科学院微生物研究所牵头的国家微生物科学数据中心联合由中国疾病预防控制中心牵头的国家病原微生物资源库等单位共同建设的新型冠状病毒国家科技资源服务系统于2020年1月24日正式启动，第一时间建立了全球科学数据发布及共享平台，并在后疫情时代为全球重大新发、突发传染病防控和科研工作提供重要支撑。

该服务系统的重点是权威发布此次疫情相关的可供公开的毒株资源及其科学数据，包括毒株资源保藏、电镜照片、检测方法、基因组、科学文献等综合信息。该系统第一时间权威发布新型冠状病毒电镜照片、核酸序列信息和引物设计建议等信息，为全球新冠肺炎疫情防控和科研工作提供重要支撑，为全球177个国家和地区58.4万名用户提供了2135万次数据浏览和检索，其中境外176个国家14万名国际用户访问439.8万次，下载次数2900万次，下载文件总量约50TB。新型冠状病毒国家科技资源服务系统在对科学数据资源进行管理和发布的基础上，将进一步发挥在微生物领域长期的大数据积累和分析模型开发经验的优势，加强对微生物数据分析与挖掘的支撑，从基因组学和结构生物学角度入手，建立新型冠状病毒变异评估和预警系统，采用人工智能分类器算法，实现基于病毒序列的风险评估和预警。

新型冠状病毒国家科技资源服务系统数据对外发布后，引起国内外广泛关注。系统开通3小时后，美国有线电视新闻网（CNN）就报道了该系统公布的新型冠状病毒毒株信息和电镜照片。国务院联防联控四次发布会和《抗击新冠肺炎疫情的中国行动》白皮书都介绍了该系统的工作。系统通过发布基因组序列数据、蛋白质晶体结构数据，支持我国科学家在《自然》《科学》《柳叶刀》等国际著名期刊上发表文章。2020年11月23日，新型冠状病毒国家科技资源服务系统从全球263项候选科技成果中脱颖而出，入选乌镇世界互联网大会全球15项世界互联网领先科技成果。

我的梦想是完成对全球所有模式微生物基因组的全测序

问：您长期从事微生物研究，您的梦想是什么？能否再具体介绍一下您的工作？

马俊才：微生物在自然界分布广泛，对于微生物的研究，不仅利于推动地球化学物质循环，也利于维护生态平衡及人类健康。随着大数据时代的发展，梳理模式微生物基因组构建高质量的数据库，是现代生物技术发展的重要基石，也是生物技术创新的重要“基础设施”，更是各国在生物资源领域竞争的重要战略途径，且能服务于构建国家战略生物资源体系的整体构想。

目前已测序的微生物基因组虽然已有8000多条，但绝大多数是各实验室进行的零散的测序，不仅物种覆盖度不均匀，未覆盖大量模式菌株；同时数据质量参差不齐，难以作为参考。这就造成在对微生物进行系统分类、基因组注释等分析时，还存在大量的空缺，难以完成。因此，我的梦想是完成对全球所有模式微生物基因组的全测序，并进行深度的功能解析。

作为国家微生物科学数据中心主任及世界微生物数据中心主席，我以WDCM为平台，坚持开展“以我为主”的国际合作，通过倡导全球微生物菌种保藏目录数据合作计划，已经初步实现了在国际微生物资源领域的引领。WDCM目前与亚洲微生物资源保藏联盟（ACM），亚洲生物资源网络（ANRRC）、欧洲微生物资源中心联盟（EMbaRC）等区域性网络和俄罗斯、泰国、葡萄牙等国家网络均建立了实质性合作。

2018年3月，团队在《GigaScience》杂志上发表文章，正式宣布全球模式微生物基因组测序计划（GCM 2.0）启动。随后，3月30日《科学》杂志的新闻版块以 “New effort to sequence microbes”为题跟踪报道了该计划，这充分体现了国际学术界对我国牵头的模式微生物基因组测序工作的关注，新闻报道也获得了时任中国科学院院长白春礼的批示。目前，我们已经与日本、美国、荷兰、俄罗斯等国家就该项目正式签署了合作协议，并从2017年10月起，开展了试运行。在试运行阶段，正式建立了菌种筛选、数据挖掘、知识产权等五个由国际专家共同组成的工作组，并从美国、日本等地已经搜集了超过800个样本，完成了测序和数据分析的工作，建立了示范性的工作平台，制定并发布了国际微生物领域的第一个ISO级别的数据标准——ISO 21710:2020 Biotechnology — Specification on data management and publication in microbial resource centers（微生物资源中心数据管理和数据发布规范），获得了参与方的高度认可。

生物医药行业已成为全球增长最快的行业之一

问：能否介绍一下世界微生物数据中心的情况？为什么要建立这个中心？其宗旨和发展现状怎样？

马俊才：世界微生物数据中心（World Data Centre for Microorganisms，以下简称WDCM）于20世纪60年代建立，是全球微生物领域最重要的实物资源数据平台。2010年，WDCM落户中国科学院微生物研究所，这是我国生命科学领域第一个世界数据中心。中科院微生物研究所以WDCM为平台，坚持开展“以我为主”的国际合作，倡导全球微生物菌种保藏目录（Global Catalogue of Microorganisms，以下简称GCM）重大微生物数据资源国际合作计划。

GCM计划旨在为分散于全球各保藏中心和科学家手中宝贵的微生物资源提供全球统一的数据仓库，目前已有46个国家和地区151个微生物资源保藏机构正式参加这一计划，对于微生物实物资源从采集、保藏、跨国转移、学术和商业应用以及利益分享的各个环节提供有效的数据支持，为生物多样性公约在微生物领域的实施和执行提供最重要的支撑。以GCM国际合作计划为基础，WDCM发起了GCM2.0微生物基因组全覆盖国际合作计划，建立覆盖超过20个国家30个主要保藏中心的微生物资源基因组测序和功能挖掘合作网络，预计完成超过10000株的微生物模式菌株基因组测序，在微生物资源共享和挖掘方面建立一套国际标准体系，建立全球权威的微生物组学参考数据库和数据分析平台。

生物医药行业起步较晚但发展迅速

问：“十四五”规划将“生物医药”列为“做大做强生物经济”之首，您怎么看？是因为生物医药的产业潜力和前景最大吗？

马俊才：随着我国经济的发展、生活环境的变化、人们健康观念的转变，以及人口老龄化进程的加快，与人类生活质量密切相关的生物医药行业近年来一直保持持续增长的趋势，目前该行业已经成为全球增长最快的行业之一。

我国作为世界第二大经济体，在生物医药行业起步较晚但发展迅速。国内生物医药产业从20世纪80年代开始起步发展，经历2005—2017年的快速发展阶段后，从2017年开始进入爆发增长阶段。目前，中国已有80多个地区(城市)已经建设了一批医药科技园、生物园、药谷。随着众多生物医药产业园区取得丰硕成果，生物医药产业已经成为国内园区经济增长的新亮点。

根据弗若斯特沙利文（美国一家全球的企业增长咨询公司）报告，2019年，中国生物药市场规模达3172亿元。随着可支付能力提高、患者群体增长以及医保覆盖范围扩大，预计至2020年中国生物药市场规模将进一步扩大至3870亿元。随着医药研发投入增加，预计2021年生物药市场将会达到4644亿元。生物医药产业已经成为中国一个具有极强生命力和成长性的新兴产业，也是医药行业中最具投资价值的子行业之一。随着行业整体技术水平的提升以及整个医药行业的快速发展，生物医药行业仍具备较大的发展空间。

生物技术与信息技术融合发展，已成为人类社会演化的新特征

问：放眼世界，生物技术和信息技术的“融合创新”将带来哪些突破？这种融合创新将怎样继续发展？其影响力有多大？

马俊才：信息技术有着采集、处理、储存、整合、挖掘、解析等功能，在与生物技术不断融合的过程中，促使生物技术向可计算、可调控、可定量、可预测的方向发展，驱动生物科学的研究进入了更新的范畴。同时，生物体中神经元的信息交换和处理、基因的表达与调控为信息技术的发展提供了更多的思路。生物技术与信息技术融合发展已成为人类社会演化的新特征，同时也正在改变我们对生命与人类本身的认识，是对社会有重大影响的变革性力量，也是影响产业发展的巨大推动力，对未来社会图景有颠覆性影响。

早在20世纪80年代，信息技术已经实现了在生命科学研究和生物技术开发方面的规模化应用，其中生物信息学已经成为生命科学研究的重要工具，发达国家建立了美国国立生物技术信息中心（NCBI）数据库、欧洲生物信息学研究所（EBI）数据库和日本DNA数据库（DDBJ）三大知名数据库，推动了信息技术在生命科学领域的大规模应用，驱动生命科学研究进入“数据密集型科学发现”时代。

生物技术与信息技术的融合发展，有其学科内涵的本质、工程发展的规律、时代和社会的要求，带来了日新月异的研究范式、日益月滋的创新突破和日益广泛的应用场景。展望未来，生物技术与信息技术的融合发展至少将带来科学研究新范式、科学新发现、技术新发明和产业新模式。a

发展新模式：利用大数据、云技术，全面促进从资源到产业的科研创新价值链

问：现在是人工智能时代，大数据、云计算、人工智能的加速演进，将对生物产业、生物经济带来什么样的影响？

马俊才：随着微生物研究系统性和复杂性的不断提高，大规模组学数据与传统研究方法、高通量培养、单细胞分析等新兴技术的深度融合，从各种信息化资源的无缝获取、数据的存储和分析、高通量计算模型和可视化、跨区域的协同工作等各方面对信息化支撑提出了新的要求。针对微生物资源挖掘、微生物技术开发和生物产业应用价值链中各环节，得益于大数据、云计算、人工智能等技术建立的新型智能化微生物和生物技术环境，充分利用超级计算、存储、高速网等技术，整合科学数据、文献、国际生物学数据、生物信息学软件等多种资源，可为微生物资源及其应用的研究人员和产业开发人员提供基于云环境的综合服务，进而发展成为一条利用大数据、云技术全面促进从资源到产业的科研创新价值链的新模式。

生命科学已成为自然科学中发展最迅速的前沿领域和带头学科

问：在您看来，有哪些新趋势、新技术，已经或还将给生命科学、生物产业、生物经济带来巨大可能？

马俊才：生命科学已成为自然科学中发展最迅速的前沿领域和带头学科，生物技术的快速进步则孕育着未来生物经济发展的新动能。

——基因编辑技术成为改写人类未来的“创世纪引擎”，显著提高操控和改造生命的效率和准确性，在癌症和遗传性疾病治疗、气候变化缓解、农作物性状改良、病虫害防治、新材料与化学品合成方面展现巨大潜力。2004年美国麻省理工科技评论（MIT Technology Review）把合成生物学选为将改变世界的十大技术之一。

——合成生物技术将变革人类物质生产加工方式，颠覆性农业生物技术创新有望重构人类食物链，生态环境治理和气候变化缓解也将迎来创新解决方案。

——微生物组技术将全面系统地解析微生物组的结构和功能，为解决人类面临的能源、生态环境、工农业生产和人体健康等重大问题带来新思路。

——干细胞被誉为“人类医疗史上的第三次革命”。干细胞及其分化产品为有效修复人体重要组织器官损伤及治愈心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病、血液系统疾病、自身免疫性疾病等重要疾病提供了新的途径。以干细胞治疗为核心的再生医学，将成为继药物治疗、手术治疗后的另一种疾病治疗途径，从而成为新医学革命的核心。(www.xing528.com)

——mRNA是一种全新的疫苗技术，具有通用度高、效力高、构建快、易扩大生产和不需冷链运输等优点。mRNA疫苗较传统疫苗，在设计、构建和生产上的应变性和快速性，可以迅速应对和解决突发的大范围流行传染病与有效疫苗供应之间的矛盾，在各种疾病治疗方面具有广阔的应用前景。

从疾病流行到生态恶化、气候变暖等复杂系统病态问题，几乎都有微生物失调的影响

问：您对生命科学、生物产业乃至生物经济有怎样的判断和预测？

马俊才：微生物是一门古老且现代的学科，并且跨越基础研究到产业应用。微生物是整个地球生态系统的基石之一，从人到地球生态系统的各种生态位中，几乎无处不在，且互相紧密结合，形成完整的复杂系统。微生物的正常状态与运行，是保证系统健康的重要因素，一旦出现结构失衡和功能失调，系统就会出现病态。因此，目前人类面临的从疾病流行到生态恶化、气候变暖等复杂系统的病态问题，背后几乎都有微生物失调的影响。

微生物研究，自开展分子微生物生态学和微生物宏基因组学的探索以来，已经革新了人类对微生物在自然界中作用方式和程度的认知，并且未来将促使人类重新认识微生物群体与个体，以及微生物群体与生态环境（包括自然环境、人类和其他生物）的关系，带来大规模高速度的知识井喷。

从应用需求看，全面系统地解析微生物的结构和功能，搞清相关的调控机制，将为解决人类社会面临的健康、农业和环境等重大系统问题带来革命性的新思路，而相关的微生物技术革新又能带来颠覆性手段，提供不同寻常的解决方案。这样一种从基础研究、转化研究到技术创新和应用产业化的微生物创新链和服务链正在迅速形成，拓展到了工业、农业、医学和环境等各个方面。

微生物技术在社会经济中的地位不断凸显

问：您长期从事微生物资源和大数据研究，能否结合实践或思考谈一谈，微生物资源和相关产业在生物经济中处于怎样的位置？

马俊才：微生物资源是生物技术和产业发展的重要基石，全球主要经济体将微生物产业定位为战略性新兴产业，并制定相关产业政策规划促进微生物产业发展，微生物技术在社会经济中的地位不断凸显，微生物产业日益成为新一轮科技革命和产业变革的核心。全球主要国家纷纷出台政策抢占生物经济的制高点。自2000年以来，已有40多个国家、地区及国际组织制定了微生物资源开发与产业发展相关的战略规划和政策措施，加速发展生物经济的步伐。2019年，日本通过了《生物战略2019——面向国际共鸣的生物社区的形成》，提出到“2030年建成世界最先进的生物经济社会”的总体目标。2020年，美国发布了《护航生物经济》，提出了保护美国生物经济的相关战略。德国发布《国家生物经济政策战略》，提出了德国未来生物经济发展的指导方针、战略目标及优先领域。

微生物组成为与人的大脑并列的、尚未被充分认识的复杂生物系统

问：当代生命科技的发展，如多组学的发展，给微生物领域的研究和产业化带来了怎样的影响？给生物医药产业将带来怎样的影响？

马俊才：长期以来，受制于技术发展水平，且组成复杂多变、分布广泛莫测，微生物组成为与人的大脑并列的、尚未被充分认识的复杂生物系统。

近20年来，“组学”与大数据等技术创新，系统与合成生物学等研究思路创新，研究中更加注重技术发展和学科交叉会聚。技术发展的重点，由传统微生物学技术向以培养组学、高通量测序、成像技术和生物信息技术等为代表的新一代微生物学技术转变，强调通过在检测（定量/实时、“组学”技术、单细胞/高通量）、统计（研究设计/生态学指导、生物信息+大数据分析）、验证（模型体系+合成生物学技术）等方面的创新，驱动微生物学深度发展，为攻克微生物的复杂性带来的巨大挑战提供了机遇，即将为生物医药产业带来长足的发展。精准医学大数据应用将以科学的角度缓解或解决人类的健康问题，以更精确的治疗方式为患病人群提供医疗服务。

国家微生物科学数据中心计划5年内完成超过1万种细菌、真菌、古生菌模式菌株基因组测序

问：全球微生物测序情况如何？微生物组相关产业现状如何？处于什么阶段？有哪些代表性企业和研究机构？

马俊才：1996年，由美国国家科学基金会（NSF）发起的全球植物基因测序计划，欧盟和日本参与资助，全球2500个博物馆参与。2009年，史无前例的“Genome10K”计划启航，测定万种脊椎动物基因组图谱，5个国家的43个研究机构参与其中。2009年，美国能源部联合基因组研究所（DOE JGI）牵头启动了细菌与古菌基因组百科全书计划（GEBA），截至2017年，共完成1003个模式基因组测序。目前，该计划已将重点转为测序具有重要土壤、植物相关功能的微生物基因组。同时，美国能源部还开展了为期5年对1000个真菌基因组进行测序的项目。在微生物组学研究方面，美国一直在国家规划下引领世界，相继启动了地球微生物组计划和人体微生物组计划。2017年，美国政府牵头启动 “国家微生物组计划”，将在未来几年投入超4亿美元，以深入揭示微生物组的行为规律。目前，国际上已陆续启动了由NIH等支持的人类微生物组计划、人肠道微生物组等多个国际合作计划。

目前，国际上模式菌株长期以来分散在全球超过100余个保藏中心，是各个保藏中心甚为珍贵的资源。发达国家的保藏中心如美国ATCC、德国DSMZ、日本JCM等，由于多年的储备和长期的技术优势，积累了大量的模式菌株资源。在此基础上，基于在组学方面的研究优势，都已经开展了长期的基因组测序工作。目前，德国DSMZ已经完成了超过6000个模式基因组测序。英国NCTC也在惠康基金的支持下，对1000个模式基因组完成了测序。为支撑本国的科研和产业发展做出了巨大的贡献。其他国际知名保藏中心NCTC、NBRC等也在政府的资助下开展了相应菌种资源测序项目。2019年 4月，《美国科学院院刊》发表文章，正式公布“地球生物基因组计划”（EBP）。该项目计划耗资47亿美元，在未来10年，测出所有已知的150万种真核生物的基因组序列。美国农业部也将正式加入“地球生物基因组计划”（EBP）的合作研究，认为通过加入这个生物学领域的“登月计划”，必将给未来农业发展带来数百万个强大的、全新的应对挑战解决方案。

国家微生物科学数据中心依托世界微生物数据中心倡导的全球微生物模式菌株基因组和微生物组测序合作计划，将在5年内完成超过1万种的细菌、真菌、古生菌模式菌株基因组测序，覆盖目前已知的全部细菌、古菌模式菌株以及重要的真菌模式菌株，建立全球微生物模式菌株基因组和微生物组测序合作网络，覆盖超过20个国家的30个主要保藏中心，从全球微生物资源保藏中心选择目前未进行测序的模式微生物菌株（包括细菌、古菌和可培养真菌），完成超过总体90%以上的微生物模式菌株的基因组测序。

建立肠道微生态变化与人类健康状况之间的关系

问：伴随人类第二基因组——宏基因组的进展，肠道菌群成为研究和产业化热点。您怎么看肠道微生物的产业化前景？

马俊才：肠道微生物对人类健康有重大影响，对其进行研究，明确饮食结构及其组分对肠道微生态影响，建立肠道微生态变化与人类健康状况之间的关系，确定其机制，既是迫切要解决的科学问题，也能通过精准调整我国居民健康饮食结构，达到实现我国人民健康的目的。

——研究中华传统膳食结构下的肠道微生态变化规律，发现健康促进效应明显的中华传统膳食结构，从膳食结构的角度为疾病预防和控制提供依据；建立适合不同人群的合理膳食结构方案，以减少患病风险，降低国家和民众医疗负担，提高老年人生存质量，提高人群寿命，具有巨大的社会和经济效益。

——建立和利用中国人肠道益生菌菌种资源库，筛选、开发和生产适合中国人肠道特点并具有特定健康效应的益生菌制品，优化益生菌发酵生产条件，研究益生菌与膳食功能因子复配和益生菌发酵传统食材的生产工艺，利用现代食品加工技术开发新型营养健康食品，将带来巨大的经济效益。

——解析肠道微生物对我国特色食材中的膳食组分和代谢产物，阐明特色食材及其组分调控肠道菌群微生态变化的规律，并解析肠道菌群和其代谢产物在宿主糖脂代谢等生理过程中的调节作用，以及对个体免疫系统的影响及作用机制，为我国特色食材的规模开发奠定基础，助力地方经济发展。

——依据膳食功能因子对不同饮食结构人群及其哺乳的婴幼儿、老年性疾病和代谢综合征等人群的肠道微生态影响以及健康作用的分子机制，提出通过膳食功能因子作用对肠道菌群微生态进行靶向调节和健康干预的方案，指导开发新型营养健康食品，为民众关心的重大健康问题提供解决方案。

病毒传播是有规律的，抗击病毒必须依靠科学技术

问：2020年起肆虐全球的新冠肺炎疫情，是病毒引起的，病毒属于微生物吗？这场疫情给人类以怎样的启示或者说警示？疫情给生物经济带来了怎样的变化？

马俊才：病毒是微生物。2020年2月，国际病毒分类委员会（International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV）将新型冠状病毒（2019-nCoV）的正式分类名为严重急性呼吸综合征冠状病毒2号（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）。冠状病毒是一类具有囊膜的正链单股RNA病毒，其遗传物质是所有RNA病毒中最大的，也是自然界广泛存在的一大类病毒。

至2021年，全球抗疫一年多以来得出的经验是：病毒传播是有规律的，抗击病毒必须依靠科学技术。疫苗是新冠肺炎疫情防控的最终解决方案。全球正在以前所未有的速度和力度研发新冠疫苗，疫苗研发时间也大幅缩短。据统计，截至2021年11月2日，目前全球共有322个候选疫苗，其中128个进入临床试验。据国务院联防联控机制新闻发布会介绍，从全球第一个新冠疫苗获批开展一、二期临床试验，到全球第一个启动三期临床试验，再到第一个疫苗附条件上市，我国新冠疫苗研发工作始终处于全球第一方阵。目前，我国已有5款新型冠状病毒疫苗获批使用，按技术路线划分，五款疫苗分为三类：灭活疫苗、腺病毒载体疫苗、重组亚单位疫苗。

2020年，在疫情影响下，国际形势严峻，全球经济下滑，众多行业都面临着极大的挑战与压力，而生物医药行业则受益于医疗物资、检疫检测、疫苗等相关领域的需求增长，迎来了发展机遇。数据显示，截至2020年12月底，医药生物指数整体上涨超50%，244家该行业上市公司实现股价上涨，其中41家股价翻倍。在疫情冲击下，医药生物行业成为抗疫先锋，为全球抗疫做出了突出贡献。

模式菌株测序将成为微生物组研究的重要切入点

问：有人说，伴随技术的突破和发展，现在的生命科学就像寒武纪生命大爆发一样成果不断迸射、爆发，您怎么看这个判断？当代生命科学的发展，给您所在的研究或产业领域带来怎样的影响？

马俊才：微生物作为地球上分布最为广泛、生物量最大、生物多样性最为丰富的生命形式，推动地球化学物质循环，影响人类健康乃至地球的整个生态系统。模式菌株是在给微生物定名和发表时作为分类概念的准则，对于微生物的分类、鉴定、功能研究具有重要意义。

由于难以培养，大量有价值的微生物并未研究和开发利用，对环境和人类相关微生物组的组成和功能研究方式亟待开发。利用元基因组的方法来解析微生物组的关键，是获得高质量的基因组参考数据，因此，模式菌株测序将成为微生物组研究的一个重要切入点。

随着微生物分类学进入基因组学时代，利用模式基因组测序并进行基于大数据分析的功能研究，是解决地球演化等大量基础科学问题的重要手段。研究微生物固碳机制，有助于我们解释地球碳循环的演化机制，减少二氧化碳净排放，缓解全球能源和环境危机。

中国面临的生物安全形势更加严峻复杂

问：从核技术到信息技术，再到生物技术，任何技术都是双刃剑。生物技术在造福人类、带来经济发展新动能的同时，也带来了生物技术滥用、生物数据和资源遗失、生物恐怖主义等一系列传统生物安全、新型生物安全问题，我国也颁布施行了《生物安全法》，您怎么看我国生物安全所面临的形势？究竟应该怎样规范生物技术的研究应用？怎样处理好促进生物技术发展、确保生物安全之间的关系？

马俊才：当前，生物安全问题已经成为全人类面临的重大生存和发展威胁之一。特别是新冠肺炎疫情的发生，更加凸显了生物安全问题的复杂性和重要性，而中国面临的生物安全形势更加严峻复杂。例如，新发和再发传染病、转基因生物安全问题、实验室生物安全事件、以基因编辑胚胎为首的生物技术成果被误用和滥用、人类遗传资源流失和剽窃现象、抗生素滥用、外来物种入侵等生物安全风险不断呈现出多样化和复杂化的趋势。

为了避免其生物技术被应用于危险用途或发生意外事故，发达国家注重加强对两用性生物技术研究的监管。美国出台了《生命科学两用性研究监管政策》和《科研机构生命科学两用性研究监管政策》。我国在生物技术的开发利用方面加强了监管，2017年，科技部制定了《生物技术研究开发安全管理办法》，提出生物技术研究开发安全管理实行分级管理。2020年，《生物安全法》规定了开展生物技术研究、开发与应用活动的主体的义务。例如，应符合伦理原则，强化过程管理，购买或者引进列入管控清单的重要设备和特殊生物因子应进行登记及备案，生物技术研究、开发活动实行分类管理等。相较于发达国家，我国尚未形成系统的生物安全防御战略和完善的生物威胁管控体系，在两用性技术的监管方面亟待高度重视。

模式菌株测序项目具有重大的科学和战略意义

问：请您谈一谈模式菌株测试项目有哪些重大科学和战略意义？

马俊才：目前，生物资源跨国使用之后的惠益分享问题，是《生物多样性公约》和《名古屋议定书》中的一个热点问题。对于目前《生物多样性公约》履约及《名古屋议定书》所主张的惠益分享，需要完整的基因组序列作为参考。而目前已测序的微生物物种还有大量缺失，且存在覆盖度不均匀、数据质量参差不齐等问题，难以作为参考。因此，模式菌株测序将成为《生物多样性公约》履约及《名古屋议定书》履约的重要支撑。

因此，模式菌株测序项目具有重大的科学和战略意义：一是提出基于基因组序列的遗传资源惠益分享方案，建立微生物遗传资源跨国转移和惠益分享的信息平台，支持我国履约并在国际合作中发挥我国的大国影响；二是开展基于组学数据的功能挖掘研究，建立国际权威组学参考数据库，帮助解决目前制约大规模微生物组数据分析缺乏参考数据的瓶颈问题；三是在全球尺度系统研究微生物生理功能，在其参与地球活动的演化机制、生物固碳、重大传染病预警等方向实现基础前沿和产业技术突破。

a 参见刘晓、王跃、毛开云等：《生物技术与信息技术的融合发展》，《中国科学院院刊》2020年第35卷第1期。

生物物质经济将以爆炸性的态势在短时间内为全球经济带来革命性的发展，它会像基因一样从内部展开从而带来根本的改变，其力量已经相当明显。

——［美］理查德·W·奥利弗：《即将到来的生物科技时代——全面揭示生物物质时代的新经济法则》