我们身边无处不有微生物，而且它们的数量远超我们。据最新估算，每个人类细胞对应十个微生物。我们每个人体内携带约100万亿个微生物，以及它们的500万个基因；这些微生物的总重量相当于每人五磅。
科学家显然会影响周遭的一切， 但我们对微生物的认识还处于起步阶段。大肠杆菌就是一个例子：它很容易在实验室中培养——99%的微生物都无法做到这一点。大肠杆菌近100年前就已被发现，但我们至今仍不知道它三分之一的基因有什么作用。
科学家表示，更深入、全面地了解微生物，有助于实现重要的健康进展，例如更高效地追踪疾病暴发，或阻止抗生素耐药性葡萄球菌在医院传播。两项正在发展的技术有助于我们了解这些最微小的邻居：基因测序和大数据。前者是绘制我们周围微生物组图谱的关键；后者则用于处理、分析并分类绘图本身产生的所有信息。
绘制复杂而详尽的图谱可能需要数十年，但基因测序已取得长足进展。1995年，测序首个细菌基因组耗时13个月。如今只需几天。同样，基因测序的成本在过去13年里 大幅下降。离子半导体测序和单分子实时测序等新兴技术，能够更快地生成更长DNA序列的更多细节，或可进一步拓展这一领域的前沿。
然而，更快、更便宜的测序会产生更多数据，因此大数据成为微生物组研究不可或缺的一部分。例如，一项近期开展、为期18个月的纽约市地铁微生物组研究生成了105亿个化学片段，检测出超过15,000种生命形式，从泡菜到脑膜炎菌都有。若没有大数据解决方案，就不可能处理如此大量的信息。
从微生物组角度观察环境，也可能带来新的公共卫生方法。例如，在芝加哥，专家正每天收集数据，追踪一家新医院在第一年里逐渐形成的微生物组。最终目标是进一步了解哪些微生物会消亡、哪些会重新出现、哪些仍保持活跃……然后尝试据此调整环境。
当然，终极目标是实现对微生物组全面动态、实时的测绘。哈佛或许走在前列，利用大数据处理来自数千个传感器的信息；这些传感器每天追踪哈佛森林这片1,500公顷林地的土壤、水乃至风的变化。目标是创建基于数据的算法，最终关联并预测森林生态系统中彼此相连的部分。随着时间推移，这类信息或有助于管理森林发展或控制入侵物种。
绘制微生物组图谱或许并非易事，但看来，我们对这些微小单细胞生物的认识，可能会深刻塑造未来。
本文由 GE Look Ahead合作发布。本文的发布并不意味着世界经济论坛认可其中观点。
要及时了解议程动态， 订阅我们的每周简报。
作者：Holly Hickman 为 GE Look Ahead 撰稿。
图片：在INSERM的Biotis实验室，一名研究人员在对人体细胞进行激光生物3D打印后使用显微镜。路透社/Regis Duvignau
