微生物组启发的解决方案：拯救人类与地球健康
摘要
微生物群落是调节养分循环、能量流动和生态系统稳定性的动态网络，使得微生物多样性对所有生物和生态系统的健康与韧性至关重要。然而，人类世驱动的人类活动已导致环境和宿主相关微生物组中微生物多样性的重大损失。尽管微生物组具有关键作用，但在保护和公共卫生策略中仍未得到充分体现，造成了知识和干预的空白。基于微生物组方法的新兴策略为恢复微生物多样性和增强地球健康提供了有希望的途径。实现这些目标需要协调的全球政策、跨学科合作，并认识到微生物是维持地球生命的基本伙伴。
1 引言
微生物多样性是地球上最广泛的生物变异形式。高通量测序和生物信息学的最新进展极大地提高了我们对微生物多样性及其功能角色的理解。尽管具有至关重要的生态重要性，微生物多样性目前正经历前所未有的下降。在人类世，人类活动，包括集约农业、污染、城市化、过度使用抗生素和不健康的饮食模式，已经减少了环境和宿主相关系统中的微生物多样性，导致了生态系统退化、韧性降低以及人类非传染性疾病的增加。微生物多样性的下降是全球生物多样性危机中一个关键但常被忽视的方面，对生态系统稳定性和地球健康具有重大影响。有证据表明，微生物组是动态的且能适应环境干扰。这种韧性为有针对性的干预提供了机会，但目前的研究仍分散在不同学科之间，基于微生物组的解决方案很少被整合到更广泛的环境和公共卫生框架中。需要一种统一的视角，将环境、动物和人类系统中的微生物多样性丧失联系起来，并评估缓解和恢复的新兴策略。在本综述中，我们通过整合环境、动物和人类微生物组的证据来弥补这一空白，审视微生物多样性的生态和进化重要性，识别人类世导致其下降的主要驱动因素，并评估其保护和恢复的新兴策略。通过强调微生物在“一个健康”框架中的核心作用，我们强调保护微生物多样性对于维持地球生命的韧性和可持续性至关重要。
2 我们对地球上微生物多样性的起源和重要性了解多少？
微生物是地球上最早的生命形式，大约在38-40亿年前的海洋中发展起来。早期的微生物群落，包括不产氧细菌和古菌，在塑造地球的生物地球化学循环中发挥了基础性作用，驱动了诸如亚铁氧化和还原硫化合物氧化等过程，支持了早期的呼吸和光合作用。这些代谢创新为产氧光合作用奠定了基础，最终导致了约24亿年前的大氧化事件和有氧生命的建立。经过数十亿年的进化，微生物的基因组已经多样化，对生命之树的近期分析突出了细菌多样化的主导地位。地球上原核物种的估计数量可能高达1万亿（10¹²），其全球总丰度大约在4到6×10³⁰个细胞之间。值得注意的是，这种高度的多样性仅在最近三十年才通过新的分子高通量方法被揭示。高通量测序，以地球微生物组项目为例，已在广泛栖息地中揭示了数百万个操作分类单元（OTU），突出了微生物多样性的范围及其功能潜力。这种多样性支撑着关键的生态系统功能，包括养分循环、能量流动以及维持生命的环境条件。微生物多样性是所有生物体以及生态系统和整个地球健康的关键。
所有动植物都拥有相关微生物群落，统称为它们的微生物组，这些微生物在宿主的健康和功能中扮演重要角色。元生物体或全生物体的概念描述了一个宿主生物体，如植物、动物或人类，与其相关的微生物群一起，作为一个整合的生态单元运作。例如，大约4.7亿年前出现的植物与微生物如菌根真菌建立了共生关系，这对养分获取和适应陆地环境至关重要。共同进化产生了高度多样化和功能特化的植物微生物组，这些微生物组支持萌发、逆境韧性和次生代谢。尽管大多数研究集中在作物上，但从苔藓和原生植物中出现的数据揭示了许多原生植物科中非凡的微生物多样性。格鲁辛等人证明了哺乳动物肠道微生物组受宿主进化和饮食的影响，系统发育强烈影响最近分化的微生物。这反映了长期的宿主-微生物共同进化，并将微生物组组成与进化和生态适应联系起来。同样，人类的进化发生在富含微生物多样性的环境中，肠道微生物组由长期的共同进化和环境暴露塑造。比较研究表明，与现代工业和传统人群相比，现代工业化人群的肠道微生物多样性经历了大幅减少。肠道细菌的菌株水平变异反映了人类的系统地理学和长期的宿主-微生物适应，诸如不耐受氧和基因组减少等特征表明了相互依赖。这些发现共同强调了植物、动物和人类与其微生物组紧密相连，这些微生物组由长期的共同进化和环境暴露塑造。因此，这些宿主-微生物关系的破坏威胁着支撑宿主健康、韧性和适应的基本功能，强调了保护环境和宿主相关微生物多样性的必要性。
3 我们对微生物多样性的丧失了解多少？
人类世被用来描述地球历史上人类活动开始对地球气候和生态系统产生重大影响的最晚时期。由于高人口数量和集约农业、城市化等活动，我们早已超过了地球健康的极限，这对我们的星球构成了严重威胁。这些人为压力也影响着环境和宿主相关的微生物组，它们之间的相互联系越来越被认为对维持生态系统功能和整体地球健康至关重要。在本节中，我们审视这些人为因素如何影响环境和宿主的微生物组，及其对地球健康的影响。图示1展示了人为压力对环境和宿主相关微生物组影响的示意图。环境微生物组，特别是土壤中的微生物组，已受到人类世相关人为压力的深刻改变。集约农业实践已成为环境微生物组改变的主要驱动因素，深刻影响了土壤微生物群落的组成、多样性和功能能力。将自然生态系统转变为农田会导致约20%的微生物系统发育型损失和关键养分循环基因的耗竭，而高强度氮肥施用等集约化实践则进一步使细菌和真菌多样性减少约11%和17%，突出了集约农业对土壤微生物群落的全球影响。反复耕作、单一种植以及大量施用合成肥料和杀虫剂破坏了土壤结构和资源异质性，有利于快速生长、耐受干扰的微生物，同时抑制了生长缓慢、功能特化的分类群。农用化学品可以直接抑制共生真菌和固氮细菌，而过量的养分输入减少了植物对微生物互惠者的依赖，导致其逐渐丧失。随着微生物多样性的下降，相互作用网络变得简化，削弱了氮循环、磷动员和有机物分解等过程中的功能冗余和韧性，最终损害土壤肥力和长期的植物生产力。城市化进一步导致环境微生物多样性下降，将异质的自然栖息地替换为不透水表面和碎片化的绿色空间，并通过压实、污染、养分富集和微气候变化改变土壤的物理化学性质。城市扩张常常导致微生物群落的同质化，与邻近的自然生态系统相比，真菌寄生虫、植物和人类病原体以及与温室气体产生相关的基因，如参与反硝化和产甲烷作用的基因，丰度增加。
人类世污染物的积累严重影响了土壤微生物组，并降低了维持环境稳定所必需的生态系统多功能性。例如，微塑料通过改变孔隙度、团聚体和保水性来影响土壤的物理结构，这进而影响氧气扩散和微生物栖息地的异质性。微塑料为微生物定殖提供了新的表面，形成了“塑料圈”，选择性地富集了细菌和微生物真核生物，包括潜在病原体，其中一些携带抗生素抗性基因（ARGs），并可能促进向机会微生物群落的转变。此外，在高浓度微塑料（土壤中5% w/w）下，基本的微生物过程，如碳分解、氮循环和酶介导的养分周转，受到破坏，最终导致生态系统多功能性降低。
同时，全球土地利用模式显示，在向更可持续农业实践迈进方面进展有限。尽管2021年有机农业的面积大幅增加，但有机管理的农田仍仅占全球农业总面积的5%以上。这种有限的采用尤其令人担忧，因为目前全球超过50%的人口居住在城市地区，预计到2050年这一数字将上升到近三分之二，这给食品系统和周边生态系统带来了日益增长的需求。除了这些环境挑战，每年微塑料的排放量估计为1000万至4000万吨，预计到2040年这一负荷可能翻倍。这些广泛而一致的变化突出了环境微生物组对人为压力的显著敏感性，当前的趋势表明这种改变可能会持续存在。
人为压力也深刻改变了动物微生物组，对宿主健康和抗生素耐药性产生了影响。畜牧业、水产养殖业和野生动物中使用抗生素会破坏肠道微生物群落并促进抗生素抗性基因（ARGs）的传播，从而形成耐药细菌的储存库。例如，暴露于促生长或治疗性抗生素的家禽，其产超广谱β-内酰胺酶（ESBL）大肠杆菌、万古霉素耐药粪肠球菌和屎肠球菌以及氟喹诺酮耐药空肠弯曲杆菌的流行率会增加。同样，接受抗生素治疗的海豹康复个体表现出肠道微生物多样性降低和ARGs持续富集。化学污染物，包括重金属、农药和微塑料，也会扰乱动物微生物组。在牲畜中，微塑料与瘤胃微生物群相互作用，改变发酵效率和宿主能量代谢，这会影响营养和生产力。环境相关浓度的微塑料暴露会减少野生海鸟中的共生分类群，同时富集人畜共患、抗生素耐药和塑料降解微生物，反映了群落结构的变化。栖息地破碎化、饮食改变和人类接触进一步使野生动物微生物组同质化，对宿主免疫和跨物种病原体传播产生影响。例如，人类活动区域中的通才型啮齿动物（半刺原鼠）携带富集了与家养动物和潜在病原体相关的分类群的微生物群。总之，这些人类世驱动因素，如抗生素、微塑料和栖息地改变，正在通过减少微生物多样性和功能以及促进抗菌素耐药性的传播来重塑动物微生物组，对宿主健康和跨物种病原体传播产生级联效应。
与环境及动物系统中观察到的变化相似，工业化和现代生活方式已显著重塑了人类相关的微生物组。我们目前的理解表明，工业化社会个体的微生物群受到医学、饮食、卫生和食品加工等领域近期发展的影响。例如，在中国两个省份的城市化梯度研究中，城市人群的肠道微生物多样性降低。此外，与农村人群相比，有26个先前未检测到的OTU缺失，70个OTU丰度较低，表明城市化过程中新型人类共生菌的丧失和抑制。比较研究也一致表明，传统人群保留了在工业化人群中减少或缺失的微生物分类群。然而，这种差异不仅仅是分类学上的；它还涵盖了微生物组的功能能力。例如，坦桑尼亚的哈扎人，一个狩猎采集社会，其肠道微生物群富含碳水化合物活性酶，与工业化人群相比，反映了分解复杂多糖的更广泛的代谢能力。城市化工业化社会中缺失的典型共生分类群之一是密螺旋体，一种已知的碳水化合物代谢微生物。对古粪便和未工业化样本与工业化样本的分析表明，降解淀粉和糖原的CAZyme在古老和传统的肠道微生物组中富集。相反，降解粘蛋白和藻酸盐的CAZyme（它们分解肠道的保护性粘液层以获取能量）在工业化人群中更为常见，表明在缺乏膳食纤维的情况下，微生物转向利用宿主来源的底物。微生物组的组成、功能冗余和多样性可能反映了对多样化、富含纤维饮食的长期进化适应，而与工业化环境中普遍存在的加工且纤维贫乏的饮食形成对比。
微生物多样性的丧失越来越被认为是更广泛的环境微生物多样性下降和人类与环境微生物交换减少的结果。同时，全球非传染性疾病（NCDs）激增，成为世界主要死亡原因。虽然微生物群变化与NCD发病机制之间的因果关系仍在研究中，但新出现的证据表明，人类肠道微生物组的发育与疾病结果如肥胖、1型糖尿病、炎症性肠病和哮喘之间存在显著关联，特别是在生态失调的情况下。与土壤、自然生态系统和多样化环境微生物群接触有限，尤其是在城市、高度卫生的环境中，限制了微生物的暴露，而这些微生物对微生物组发育和免疫系统成熟很重要。人类干预研究表明，暴露于生物多样性丰富的土壤和环境微生物已被实验证明可调节肠道和皮肤微生物群组成，并增强抗炎免疫标志物。在此背景下，城市化以及逐渐与自然微生物储存库的脱节，构成了连接环境微生物组与工业化人群中非传染性疾病患病率上升的关键机制环节。
4 从上世纪最严重的人为环境灾难中汲取的教训：咸海干涸
位于乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦的咸海盆地荒漠化，是20世纪最严重的人为环境灾难之一。自1960年代以来，这个曾经广阔的内陆水体，世界第四大湖，经历了急剧萎缩。1960年至2018年间，中亚的咸海面积减少了约88%，水量损失超过1000立方公里。这种环境衰退主要由人类活动驱动，包括大规模灌溉和河流改道。这导致盐度极端增加，以及致癌物和重金属等有害物质在暴露和干涸的盆地中积累。咸海持续的干涸提供了一个独特的天然实验室，因为它具有极端的环境条件，如毒素积累和高盐度，从而可以研究微生物群落动态和对环境变化的功能适应。然而，对咸海的微生物探索只是最近才进行的。在咸海盆地，细菌群落在应对极端胁迫因子，包括高盐度、重金属污染和渐进的荒漠化。该地区剧烈的环境变化选择了能够在高盐和寡营养条件下生存的极端和嗜盐微生物分类群，这并不令人惊讶。通过时间序列方法，最近的研究结果表明，通过选择具有特定功能性状的微生物分类群进行根际组装是促进植物在咸海极端条件下生存的关键机制。宏基因组组装的基因组揭示了核心功能，如渗透保护剂生产和硝酸盐还原，在古菌和细菌中都一致存在。然而，这些分类群是在不同阶段被招募的，表明了两个域之间的功能冗余。这表明植物通过招募有益微生物来支持其生长和胁迫耐受性，从而主动适应其环境。细菌并不是唯一发生变化的微生物组组成部分。计算机模拟分析显示，病毒与主要的原核宿主如伽马变形菌、放线菌和杆菌相关。在干涸5年的区域，溶原性生活方式占主导地位，对应于植被恢复的早期阶段。预测的病毒辅助代谢基因表明在生物膜形成、胁迫耐受性和养分循环中的潜在作用。这些发现突显了细菌-病毒相互作用在陆地生态系统中常被忽视的生态意义，特别是在自然植被恢复过程中。
咸海是微生物韧性和适应性的一个引人注目的例子，提供了与恢复生态学和气候适应型土地管理直接相关的极端性状和生态功能来源。这些发现阐述了基于微生物组恢复的几个关键原则。首先，功能性微生物分类群（即这些发现阐述了基于微生物组恢复的几个关键原则。首先，针对性招募功能性微生物分类群，即赋予植物胁迫耐受性并维持其养分获取，突显了通过基于微生物组的方法增强生态系统韧性的潜力。其次，功能冗余稳定了关键的生态系统过程，表明保留或恢复重叠的微生物功能可以缓冲生态系统免受环境胁迫。第三，多界相互作用，包括细菌、古菌和病毒，在适应中发挥着不可或缺的作用，表明恢复策略应考虑更广泛的微生物网络，而不仅仅是关注细菌。第四，来自咸海的嗜极和功能特化分类群可作为改良或盐渍化土壤修复的候选接种剂或生物指示剂。监测微生物组成、功能潜力和基因表达的变化可为生态系统恢复提供早期预警信号，并评估恢复效果。这些发现表明，针对功能性状、确保冗余并考虑微生物网络的基于微生物组的方法，有可能提高退化景观中生态系统恢复的有效性。
5 我们能做些什么来保护和恢复微生物多样性？
土壤、植物和人类微生物组是错综复杂地联系在一起的。土壤微生物组通过促进养分循环、增强胁迫耐受性和塑造植物相关微生物群的组成，在支持植物发育中发挥着关键作用。反过来，植物通过释放根系分泌物和沉积有机质来调节土壤微生物群落。这些双向相互作用通过可食用植物微生物组延伸到人类领域，即指我们食用的植物组织（尤其是生食时）自然定殖的微生物群落，它们可以通过饮食摄入和环境暴露影响人类微生物组。这一连续体凸显了土壤微生物多样性如何影响食品质量、营养成分，并最终影响人类肠道微生物组的结构和功能。
然而，在人类世，人类活动，如工业化农业、城市化和广泛使用抗菌药物，已导致全球微生物多样性的下降。应对这些挑战需要基于微生物组的综合解决方案来恢复生态平衡。基于微生物组的解决方案涵盖了旨在维持或恢复土壤、植物、动物和人类中微生物多样性和功能的广泛策略。这些解决方案通过具体的干预措施实施，包括生态恢复、基于微生物组的农业实践、益生菌和政策干预。针对性的干预措施，如益生菌、生物肥料或生物修复，可以利用这些功能能力来调节微生物网络，增强宿主健康、生态系统功能和环境可持续性。通过将解决方案与可操作的干预措施联系起来，这一框架突出了以微生物组为中心的方法如何增强生态系统韧性、宿主健康和地球健康。在此，我们讨论基于微生物组的解决方案，以保护和恢复微生物多样性（图2）。
5.1 基于微生物组的土壤修复
土壤在陆地生态系统中发挥着核心作用。然而，这种资源在全球范围内受到威胁：欧洲60%的土壤已经受损；全球范围内，33%的土壤退化。基于微生物组的土壤修复使用改良剂，通过支持养分循环、土壤结构形成和污染物降解等自然过程来增强土壤健康并修复退化土壤。通过支持微生物活动并为多样化的微生物群落创造有利条件，它促进了有韧性、功能性和可持续的土壤生态系统。例如，生物炭改良剂可改善土壤pH值、有机质和养分有效性，同时提供异质性表面微环境和多样化的生态位，支持功能性土壤微生物组。有机改良剂，如堆肥，提供易分解的碳和养分，增加资源异质性，支持多样化的微生物群落，并增强土壤微生物组的分类丰富度和功能冗余。另一个关键例子是腐殖酸，一种来源于动植物残体分解的有机物质。天然腐殖酸以及在生物经济循环中生产的创新性人造腐殖质物质有助于土壤团聚，增加保水性，改善养分有效性，这些因素共同为有益土壤微生物的生长和活动创造了更有利的环境。此外，其结合重金属和有毒化合物的能力有助于微生物介导的修复，帮助土壤解毒。腐殖基产品还可以刺激根系生长和分泌物，间接塑造土壤微生物群的组成和活性。通过增强微生物多样性和活性，基于微生物组的改良剂提供了一种可持续的策略来恢复土壤健康、改善生态系统功能并提高作物生产力。
5.2 基于微生物组的益生菌
基于微生物组的益生菌是指战略性引入有益微生物，以支持和改善土壤、植物和人类的本土微生物组。在农业系统中，施用益生菌联合体可以通过改变本土微生物群落的组成和功能，有益地重塑根际微生物组，从而促进植物生长。这些结果通常通过多功能生物接种剂实现，它们具有固氮、解磷、产铁载体以及合成植物激素（如生长素和赤霉素）的能力。此外，这些接种剂可以激活植物的系统抗性并诱导微生物组变化，提高其对病原体和环境胁迫的抵抗力。重要的是，在集约农业已削弱微生物多样性的系统中，使用此类微生物接种剂提供了一种有前途的策略来恢复土壤和植物的微生物多样性。同样，在人类中，成功的人类益生菌联合体由能够带来健康益处的性状所定义。功能互补使菌株能够产生短链脂肪酸、维生素、抗菌素和免疫调节分子，而生态弹性则确保其能够耐受胃酸和胆汁。有效的益生菌通过粘膜粘附、病原体排斥和免疫调节与本土微生物组和宿主相互作用，在抗生素治疗等干扰后支持微生物多样性的恢复。在不同的宿主和环境中，成功的益生菌依赖于功能互补，即引入的菌株占据不同的生态位，并通过竞争、合作和信号传导与本土微生物进行动态相互作用。此外，环境过滤，如土壤化学或肠道条件，也会塑造哪些菌株能够定殖。这些在设计益生菌时共享的原则，专注于多样性、功能协同和兼容性，可以应用于农业和临床环境。
5.3 微生物组辅助育种
驯化，在育种计划的作用下得到强化，一直侧重于选择更高产的植物基因型。驯化导致的微生物组改变往往对植物的益处较少。例如，驯化水稻品种改变了根际微生物组，减少了固氮分类群并增加了一氧化二氮排放，突出了育种诱导的微生物组变化的生态后果。同样，玉米种质时间序列表明，历史上的育种实践影响根际微生物群的招募，与现代栽培品种相比，古老的地方品种拥有更多样化和功能有益的微生物群落。这很可能是因为现代作物品种可能失去了某些对招募宿主特异性微生物群至关重要的遗传性状，而这些性状在其野生近缘种中仍然存在。在人类中也可以观察到类似现象，工业化也影响了本土微生物组的组成和功能。微生物组辅助育种是一种创新策略，它将植物相关的微生物群落纳入常规育种工作中，以提高作物生产力、韧性和可持续性。这种方法不仅关注植物遗传学，还选择那些能有效招募和维持有益微生物的植物，从而增强养分吸收、抗逆性和病害防护。这种富集增加了植物微生物组内部的分类学和功能多样性。最近的基因组学研究为这种方法提供了进一步的支持。邓等人鉴定了与根际微生物组遗传力相关的植物基因座，表明特定的宿主基因强烈影响微生物群落组成。杨等人证明，整合微生物组启用的基因组选择显著提高了玉米氮相关性状预测的准确性，说明了结合宿主遗传学与微生物招募进行性状改良的潜力。吉列尔梅·佩雷拉等人证明，针对微生物组进行育种可以赋予特定的功能性状，如耐盐性，表明可以将靶向微生物招募整合到育种计划中以改善植物抗逆性。最近的一项研究强调了“微生物组基因”（M基因）的概念，定义为影响和塑造植物相关微生物群落组成和功能的一组宿主植物基因。宿主基因，如水稻中的OsPAL02，通过控制木质素前体代谢物如4-羟基肉桂酸的产生来调节微生物组招募，这些代谢物选择性地富集有益微生物并维持叶际群落的稳态。识别这些基因中哪些在育种过程中已经丢失或改变，以及哪些控制微生物招募，是将微生物成分整合到育种计划中以增强植物表型的关键第一步。这些发现共同强调了植物育种可以设计成增强微生物多样性和生态系统功能的理念。
5.4 基于微生物组的解决方案以最小化采后损失
采后食物损失是一个重大的经济和环境挑战，大约13%的全球食物在到达零售环节之前就在供应链中损失了。这种损失显著加剧了食物浪费、温室气体排放和农业土地的低效利用。这些损失很大程度上是由微生物腐败、真菌感染和害虫损害造成的，它们损害了新鲜农产品质量和安全。然而，常规的采后处理，如使用强力化学清洗、长时间冷藏和某些包装技术，可能会破坏新鲜农产品的本土微生物种群，可能削弱它们对人类健康的有益影响。源自微生物组的技术提供了创新和可持续的方法来应对采后阶段的食物损失，此时很大一部分农产品会变质、腐烂或受到污染。通过利用有益微生物作为天然生物防治剂，这些基于微生物组的解决方案可以抑制有害病原体。这种方法还可能减少对常规化学处理（如杀菌剂和消毒剂）的依赖，这些处理通常会无差别地杀死有害和有益微生物。通常，较高的微生物多样性意味着更大的韧性和对腐败及病害的防御能力。通过减少化学接触，水果和蔬菜上的本土微生物群落得以保留，使有益分类群能够持续存在并相互作用。这些相互作用有助于维持更多样化的采后微生物组，这可以改善采后质量和安全性。
5.5 基于微生物组的食品发酵与保藏
发酵通过利用微生物分解糖和淀粉来保存食品，从而提高消化率、营养生产和吸收，并富集益生菌。此外，发酵食品与某些非传染性疾病的风险降低有关。有趣的是，人类从远古时代就开始食用发酵食品，最早的证据可追溯到公元前7000年左右的中国。尽管它已成功使用了数千年，但在工业食品生产中几乎被遗忘，尤其是在欧洲。这里的关键区别在于，我们现在对其促进健康的特性和微生物多样性有了更好的理解和认识。发酵食品可以通过几种机制改善肠道微生物多样性。首先，发酵食品含有多种微生物群落，可以支持胃肠道健康并影响免疫功能，类似于益生菌的效果。定期食用传统发酵产品，如酸奶、开菲尔、泡菜和酸菜，会引入多种微生物分类群，包括乳杆菌和双歧杆菌，这些分类群在微生物多样性降低的个体中常常缺乏。其次，发酵产生生物活性代谢物，如短链脂肪酸、生物活性肽和多酚衍生物，它们选择性地刺激共生微生物的生长，并改善代谢（例如，抗肥胖、抗糖尿病）和免疫（例如，抗炎）功能。第三，发酵食品产生生物活性化合物，包括细菌素和多酚，它们选择性地抑制机会性或致病性细菌，同时支持有益肠道微生物的生长，从而促进更平衡和多样化的肠道微生物组。
6 微生物多样性保护的政策与合作策略
保护微生物多样性不仅需要严谨的研究，还需要在地方、国家和全球各级建立协调的政策框架和合作。提高对土壤微生物组关键作用的认识至关重要。一些组织已朝这个方向迈出了步伐。例如，由联合国粮食及农业组织管理的全球土壤伙伴关系承认微生物多样性是土壤健康的关键要素，并倡导支持保护土壤微生物组的可持续土地管理政策。同样，制定全球生物多样性目标的《生物多样性公约》最近开始强调微生物多样性的重要性。此外，国际研究倡议如地球微生物组项目和人类微生物组项目提供了重要数据，可以支持基于证据的政策制定。例如，一项全球微生物组调查显示，预测具有高微生物丰富度的区域中超过70%目前未受保护，突显了将微生物热点纳入保护战略的迫切需要。
需要精心设计的政策来鼓励可持续土地管理，并推广培育土壤、植物和人类健康微生物组的实践。此外，涉及多方利益相关者——政府、研究人员、农民、产业界和社区——的联合倡议对于提高认识、促进知识交流以及实施保护和恢复微生物多样性的有效战略至关重要。认识到这一关键差距，世界自然保护联盟最近成立了微生物保护专家组，这是一项致力于保护微生物生物多样性的重大全球举措。该小组将组建一个全球专家网络，包括来自低收入和中等收入国家以及土著社区的代表，为保护目标提供指导，并制定评估保护优先级的框架。该小组由微生物学家、生态学家、传统知识持有者和保护领导人组成，旨在将微生物保护纳入更广泛的环境政策，推进微生物生态作用的研究，并提高对微生物在生态系统中发挥重要功能的认识。因此，教育和吸引政策制定者、利益相关者和公众至关重要，以确保保护及恢复微生物多样性的战略得到有效支持、实施，并与更广泛的环境和公共卫生倡议一起被优先考虑。
7 结论
微生物多样性是土壤、植物、人类和整个生态系统健康与韧性的基本基础。本文讨论的基于微生物组的策略，从土壤修复和益生菌到辅助育种和采后干预，在改善环境健康和确保粮食安全方面提供了有前途且可持续的机会。然而，要释放这些方法的全部潜力，需要的不仅仅是科学突破；还需要协调的政策、跨部门合作以及保护和促进微生物多样性的全球承诺。提高认识并将微生物保护嵌入更广泛的环境政策中，对于保护这些隐形但对“一个健康”和地球健康至关重要的贡献者至关重要。
作者贡献
GB：概念化、初稿撰写、审阅与编辑。MA：审阅与编辑。DE：审阅与编辑。LK：审阅与编辑。WW：数据整理、初稿撰写、审阅与编辑、资金获取。
资金
作者声明这项工作获得了资金支持。本项目获得了欧亚-太平洋联合大学网络（EPU 33 2023）的支持。开放获取资金由格拉茨工业大学开放获取出版基金提供。
致谢
我们非常感谢奥地利格拉茨工业大学的Matthias Schweitzer在准备图元素方面提供的帮助。开放获取资金由格拉茨工业大学开放获取出版基金支持。
利益冲突
作者声明本工作是在不存在任何可能构成潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行的。
生成式AI声明
作者声明本手稿未使用生成式AI。
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勘误说明
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出版者注
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【全文结束】