微生物在地球中無處不在，隐藏在人們的皮膚、腸道以及土壤、河流、海洋等環境，構成一個個複雜的微生物組群落。傳統微生物組研究按照不同栖息地分别進行研究，無法在全球視野下描述不同栖息環境中微生物群落的互相關聯。
複旦大學類腦研究院青年研究員路易斯·佩德羅·科埃略、教授趙興明、名譽教授皮爾·伯克與來自德國、西班牙、美國、英國等多國科學家合作研究，将地球上不同栖息地的微生物作為統一系統，運用人工智能技術對1.3萬個公開宏基因組樣本進行挖掘，建構了迄今為止最全面的全球微生物基因目錄，為全球微生物組研究邁出了重要一步。2021年12月16日淩晨，相關研究成果以長文形式發表于《自然》。
路易斯·佩德羅·科埃略
【迄今為止最全面的全球微生物基因目錄】
基因目錄對于描述微生物群落的物種組成和功能特性具有重要意義。自2010年歐洲分子生物學實驗室和華大基因建構首個人類腸道微生物基因目錄以來，新興的微生物基因目錄為研究人類生理學和疾病提供了重要線索。
全球微生物基因目錄涵蓋了腸道、口腔、皮膚、海洋、土壤等 14 個微生物的主要栖息地，收集了13174 個公開可用的高品質宏基因組和84029個高品質的基因組，得到了包含3.03億個物種級的基因，建構了迄今為止最全面的全球微生物基因目錄，将為地球生态研究和人類健康研究提供重要貢獻。
【揭示微生物基因與栖息環境的重要關聯】
研究發現，大多數基因都具有栖息環境特異性，這與微生物傾向于适應環境的特性是一緻的；隻有5.8%物種水準的單基因簇是多栖息環境基因，多栖息環境基因主要富集在抗生素耐藥性基因和移動遺傳原件。
這對于了解抗生素抗性的産生，以及未來抗菌藥物的研發具有重要的意義。
【多學科交融的國際化研究團隊】
複旦大學類腦研究院生物醫學人工智能團隊聚焦于人工智能與生物醫學交叉研究，自2018年以來引進一批國内外優秀學者。近年來，圍繞生物醫學大資料的特點，發展了一系列人工智能算法，已成功應用于腦-腸軸、腦發育和腦疾病等場景中。2020年，該團隊獲吳文俊人工智能自然科學一等獎。
作為論文的第一作者和共同通訊作者，科埃略于2018年全職加入複旦。作為類腦研究院生物醫學人工智能團隊的負責人，趙興明教授介紹，前沿科學越來越突破學科界限，需要全域視野和全球視野。下一步，團隊還将基于所開發的基因目錄，與國内外科研院所和臨床醫療開展合作，探究微生物包括人體腸道微生物與人類生命大健康、大腦認知和行為等方面的影響。