在三峡库区沉积物微生物群落的时间序列研究中发现了时间-不相似度模式和多稳态特征
文章简介
微生物群落在水生生态系统中具有多样功能，尤其是对于营养循环和维持水质尤为重要。为了更好地了解微生物群落的动态变化，为今后高效的生态修复奠定基础，有必要对微生物群落的时间变化进行研究，并且确定它们所处的状态。然而，研究微生物群落的动态变化需要大量时间序列数据，往往超出了单一研究的能力。因此，本研究中，我们通过对多年积累的三峡库区沉积物微生物的 16S rRNA 序列数据进行荟萃分析（meta analysis），克服了这一困难。（另外值得一提的是，三峡库区是一个生态和环境热点区域。）为了更好理解微生物群落的时间-不相似度变化的动态模式，我们提出了三种假设，并且验证了其中的一种（即群落之间不相似度的变化和时间推移呈线性关系）。此外，本研究探究了其中微生物群落的稳定性，并且发现了两个不同的稳态，对比了二者之间的群落丰富度、alpha多样性、群落组成结构、生态学网络拓扑结构、代谢功能等的差异。简要地说，两个不同稳定状态显示出显著的多样性和丰富度差别，并且其中一个的优势属是 Halomonas 和 Nitrosopumilaceae 属，有利于氮循环过程，另一个是 Bathyarchaeia 和 Methanosaeta，更有利于甲烷代谢功能。此外，不同稳定状态在研究之间、干流支流之间的分布差异显著。本研究为三峡库区沉积物微生物提供了一个较为完善的分析和见解，也为今后微生物群落动态变化的研究提供了一个很好的参考。
回看感受
这篇文章是我第一次进行大量文献阅读并尝试进行荟萃分析后完成的，现在想想能够一投 WR 就中，既是因为在水环境中深入荟萃分析的研究较少，也是因为方法上面确实对其他研究具有参考意义。现在想来，能够硬着头皮花半年功夫，在不知道怎么完成毕业论文最后一章的时候，还安心按照自己觉得正确的方向深挖，也是挺虎的，不知道当时谁给我的勇气。当然了，里面的三种所谓的模式（完完全全的线性不相似度-距离相关、完完全全的时间（季节）周期、二者的混合），应该也是做环境研究的人都多多少少想过的吧，而且比较浅显，也应该比较符合多数读者的期望。其实现在再看，对微生物功能的分析很浅很浅，而且是基于分类和文献进行的，并没有做实验验证（说实话，我当时写的时候也想了，如果审稿人提这方面的问题，我就是超出了 meta analysis 的 research scope 了，这个想法也挺赖皮的，但也确实，毕竟这篇在整理他人研究时，都一度想要扩展成一片综述了）。
另外，论文收集和资料分析过程中，我发现了有某两个实验室，会把一份数据通过不同的角度稍微改改就发不同的期刊，并且作者都是同一批人。这样“水论文”，应该也不是作者们的本意吧，只希望我们的考核指标能订得再科学一些，别让好文章被迫拆成两篇没那么好的。
还有，这篇文章发了之后，也有人会问，为什么是这样呢，我其实也很好奇，但现在还不清楚。我一直在想，时机成熟后，能否投入大量人力，把已有的全国河湖水环境数据收集起来，结合所有的测序数据，做一个非常扎实非常宏大的整体数据库，然后获得一份份不同地区的微生物群落状态剪影，从多年的尺度分析我们祖国的水环境中微生物群落的分布和变化规律，看看能否挖掘出一些不同地区的差异和特点，进而有利于总结以前的环境情况，并对今后的环境生态评价和精准研究提供参考。但这种想法，可能等我在学界有足够影响力之后（可能是十年二十年甚至退休之后），才能实施了。
老规矩，这篇论文可以类比成一道融合菜，吃起来不难吃，但没有太多特色，不过因为有很多制作工艺到处借鉴参考，所以美食家们都会觉得新鲜，而且能感受到工作量比较大，并且会带来启发。我希望今后我的论文都越来越好，避免「低水平的重复」，能给大家更多新鲜的视角和知识。
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