小编导读
大家好！在AI agent的时代，今天小编推荐下咱很多同好从事的基础研究这个"定期存款"------别看眼下不见利息，关键时刻真能救命。就拿《自然·微生物学》2026年地球日这篇社论来说，当年CRISPR不过是科学家在大肠杆菌里瞧见的一串"碎碎念"，谁想到25年后竟成了拿诺奖的基因神剑；丹麦科学家随手挖点土就翻出一万五千多个新物种，发现曲线还在往上飙，说明你家花盆里的微生物江湖远比想象的热闹；更有意思的是，连百年不烂的"永久化学品"PFAS都能被土壤细菌当成墙砖砌进细胞膜，而一种慢吞吞生长的"冷门菌"竟憋出一款套索肽抗生素，现有耐药招数全不灵光。可见当我们仰望星空时，脚底下的微生物密码才是粮食、新药和环境治理的终极答案。所以下次再有人说研究泥土没用，您就回他一句：无用之用，方为大用。
正文
微生物拥有影响人类社会的巨大潜力，但此类启示只有在以发现为导向的基础微生物学研究的照耀下才得以显现。
《自然·微生物学》杂志的使命是发表能够反映微生物学各子领域研究广度与多样性的工作。在期刊内容中，你会找到关于人类、动物和植物病原体的文章，关于微生物组在健康与疾病中复杂作用的文章，以及关于疫苗和抗菌剂等疗法的文章。这类研究显然与人类生活密切相关，但这并非发表的微生物学研究的唯一类型。我们也致力于成为那些以发现为导向的研究的家园，这类研究旨在产生微生物生物学领域的重大进展和基础知识，并为未来的应用提供技术和生物学灵感。
这类研究常被称为"基础"研究，但它一点也不"基础"。以发现为导向的研究与其下游应用之间的联系在初始阶段往往并不明确。尽管实现转化成果可能需要数年时间，但其未来的产出却可能至关重要。CRISPR技术就是一个典型例子：在长达25年的时间里，对大肠杆菌中重复DNA序列的一次观察，演变成了可编程的基因编辑技术，其应用范围涵盖了微生物、动物、植物甚至人类。2005年，一项关于因修饰mRNA核苷而导致宿主细胞逃逸的简单观察，为mRNA疫苗的设计提供了蓝图，这些疫苗在COVID-19大流行期间帮助拯救了数百万人的生命。此外，数十年来对支持细胞包膜合成与稳态的分子机制的特征描述，使我们能够在细菌生理学的背景下理解这些机制的作用，从而为在日益严峻的抗菌素耐药性时代发现急需的新型抗生素奠定了基础。
鉴于这些例子，资助机构对这类基础研究表现出新的投资热情也就不足为奇了，他们深知这些发现所产生的知识往往会催生宝贵的创新。如果说资助机构位于研究链条的起点，那么科学期刊则处于下游位置，记录着研究演变过程中的里程碑事件。从编辑的角度来看，《自然·微生物学》致力于审议发现驱动型研究中最激动人心的进展，我们希望我们的读者、审稿人和潜在的作者也能认识到培育和发表这类科学的价值与影响。
在每年4月22日庆祝"世界地球日"之际，我们若不强调一个体现发现驱动型研究的典范领域------环境微生物学，便是失职了。这不仅因为这项工作展示了微生物生态和生理学中那些尚待解析的迷人复杂性------这项工作本身就常常引人入胜------更因为这些发现可以作为跳板，催生对环境、动物和人类健康产生直接影响的研究，从而支持"全健康"方针。
在过去十年中，环境微生物学研究受到了组学技术创新的推动，包括长读长DNA测序、蛋白质组学和代谢组学。2016年，即本刊创刊第一年，我们发表了Hug及其同事的一篇文章⁷，该文章汇集了当时宏基因组测序工作中的微生物基因组信息。这些数据来自包括含水层、间歇泉、陆地深层地下以及沙漠盐壳等极端环境在内的环境样本，揭示了一个大幅扩展的生命之树，凸显了微生物世界中尚有多少未被描述的部分。十年后，测序技术的创新仍在继续展示我们对微生物世界的了解仅仅是冰山一角。例如，对丹麦各地采集的土壤样本应用长读长测序技术，使得研究人员能够组装出超过15,000个先前未被描述的微生物物种的基因组------这一多样性宝库使已知的原核生物生命之树又扩展了8%⁸。更引人注目的是，对这些基因组数据的分析表明，新物种发现的稀释曲线远未饱和，这意味着还有相当可观的微生物多样性有待发掘。
环境微生物学研究不断揭示，我们脚下的土壤中仍然蕴藏着许多尚待探索的微生物奥秘。然而，只有具备了基础性的理解，研究人员才能挖掘这些微生物的巨大潜力------如果连基本的生物学特性都未被解析，这种潜力就无法被利用。基于基础环境研究的突破性进展体现在最近的一项工作中：研究人员培养了那些生长缓慢、常被忽视的土壤细菌，结果发现其中一株菌能产生一种先前未被表征的套索肽，它对多种耐药病原体具有广谱抗菌活性。重要的是，这种套索肽针对细菌核糖体显示出一种独特的作用机制，不受常见耐药机制的影响，且对宿主细胞无毒性------所有这些特征都表明，这种肽可以作为开发新型抗生素的骨架⁹。只要有一点创造力和耐心，深耕发现驱动型研究便能产出重要的创新成果。
除了抗生素生产或其他天然产物，还有一系列关于土壤微生物生理学的研究，具有应用于人类和环境健康的潜力。例如，在本期《自然·微生物学》的一篇文章中，谢及其同事报告了他们利用高分辨率质谱脂质组测量技术，识别并鉴定了能够将全氟和多氟烷基物质（PFAS）整合进其脂质膜的土壤细菌。PFAS是一类被称为"永久化学品"的工业污染物，因其难以降解的特性，在人类和环境健康方面正引起日益严重的担忧。这项研究表明，土壤细菌可能会影响永久化学品在环境中的生物累积、存留时间和最终归宿。这是基础研究可能为未来应对PFAS污染干预措施提供信息的又一个例子，特别是考虑到近期另一篇文章指出，人类肠道细菌也可能累积PFAS。
土壤微生物群落也包括根际，在那里，细菌和真菌在根部的定殖影响着生物地球化学循环、植物生长和生产力，并具有被转化为可持续农业措施的潜力。尽管根际的概念已存在一个多世纪，但随着发现驱动型研究原理与新技术的结合，该领域仍在快速发展。例如，利用比较基因组学和代谢物组学（即研究胞外代谢产物的学科）来揭示控制微生物群落演替的生态学原理及其与根系化学和代谢的联系，加速了具有促进植物生长或保护宿主免受病原体侵害功能的合成微生物群落的发展。同样，最近一项研究通过生成可重复的根际微生物组并检查群落演替动态，展示了可遗传的种子传播微生物组对植物后代的影响。这些研究以发现驱动型研究问题为导向，植根于对植物-微生物相互作用的基本理解，并为从种子播下那一刻起可能就具备的作物抗逆性工程改造提供了必要的架构框架。
在此，我们仅列举了少数几项具有深远影响的研究，它们极大地拓展了我们对微生物及微生物群落功能的理解，并帮助启发和指导了应对环境挑战的重要工作和应用。因此，在纪念世界地球日的这个月里，我们反思以发现为导向的微生物研究（尤其是在环境生态位中）的重要性，并因其基础性潜力而始终是这项工作的支持者。
参考
- Advancing microbiology through foundational science. Nat Microbiol 11, 837--838 (2026). https://doi.org/10.1038/s41564-026-02335-1