无处不在，纷繁多样，变化莫测，病毒是地球上最多样的遗传资源库。传统方法中新病毒发现是基于复杂耗时的分离培养、PCR等实验室操作，因此人类对于病毒（尤其是RNA病毒）的认识极为有限。作为最高效的病毒鉴定方法之一，宏基因组学可以无偏性地反映完整病毒组信息，涵盖丰富的进化，遗传和功能等信息，甚至帮助发现新型RNA病毒，弥补了以往病毒发现及分类中存在的大量间隙。
自然界的病毒：千姿百态、多种多样
宏基因组学在病毒基因组方面的研究应用加速甚至是变革了人们对病毒多样性的认知。基于宏基因组学，无脊椎动物的病毒多样性被扩展的最多，协助科研工作者洞悉了动物病毒的起源及进化，探究无脊椎动物病毒是脊椎动物病毒先祖的假说；
脊椎动物病毒研究样本主要取自哺乳动物（人类疾病诊断），其次是鸟类，对感染两栖动物等的病毒研究极少；虽然采用宏基因组技术发现的病毒仍面临病毒分类的巨大挑战，但宏基因组学数据仍有望成为病毒分类研究的新标准。
探究RNA病毒世界的三种方法涵盖的范围
(黄色：宏基因组学、红色：病毒培养、蓝色：PCR)
溯觅寻因：为何RNA病毒如此多样
基于宏基因组的研究帮助人类一方面了解病毒基因组的大小和结构，也对导致病毒多样性的进化因素有了新的见解。RNA病毒基因组普遍较小，但同样经历了复杂的进化过程。RNA病毒基因组具有如片段化、非片段化和环状片段的混合体等复杂的结构以及更大范围的基因组长度。
同时，研究者发现RNA病毒的基因重复和丢失、基因重排和水平基因转移发生频率要远高于之前的预期。因此，RNA病毒基因组是动态和灵活变化的实体，同时，与脊椎动物病毒相比，无脊椎动物病毒基因组多样性更高、结构更复杂。
RNA病毒基因组进化原理：不同颜色的框代表不同进化起源的RNA病毒基因。RNA病毒基因组在进化过程中会经历基因转移、丢失、重组、倒置、片段化等变化。
RNA病毒和宿主：互相作用、共同进化
宏基因组学同时也为研究者们探究宿主-病毒的相互作用提供了一些新思路。基于宏基因组学方法，可以检测样本中RNA病毒的相对丰度，研究者发现无脊椎动物RNA病毒的丰度要显著高于脊椎动物中的比例。脊椎动物中RNA病毒的丰度较低，可能归因于免疫系统的形成和发展。
宏基因组学获得的病毒丰度数据挑战了“病毒致使宿主患病”的观点。无脊椎动物可携带丰富多样且高丰度的病毒，但是否最终导致宿主发病并不绝对，因为某些宿主进化出了耐受高浓度病毒的机制。互相作用、共同进化是千百万年来病毒-宿主之间亘古不变的主题。
宏基因组显神通，成为病毒分类新方法
宏基因组学刷新了人类对病毒尤其是RNA病毒的认知。RNA病毒进化并不是简单的基因突变的产物，而是综合了基因转移、基因组片段数量改变等过程。目前人类对病毒之间、病毒与其他微生物以及其宿主之间的相互作用了解有限。了解相互作用以及明晰致病机理将是研究者探究疾病及治疗的核心。
宏基因组学有助于临床对病毒的深入了解，进而提高感染诊断水平。同时，宏基因组学也促使临床开始具备新发病原鉴定能力，为我国传染病防控的阵地前移和时间前移，提供更好的工作基础，有利于提升新发突发传染病应急处置和综合防控能力。
第十三届国际基因组学大会：生育健康临床应用
2018年3月16~18日
国家基因库 (深圳)
联系客服
