標(biāo)題

《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》和“伯杰氏國(guó)際系統(tǒng)微生物學(xué)學(xué)會(huì)”歷史回顧、發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)展望

作者

李文均，陳瑛，田新朋，焦建宇

摘要

2023年是《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》出版一百周年?！恫苁翔b定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》的誕生，旨在建立起原核微生物分類(lèi)的明確標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)啟對(duì)原核微生物分類(lèi)學(xué)探索的使命。隨著生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、分子生物學(xué)、生物信息學(xué)及其相關(guān)研究技術(shù)的發(fā)展及學(xué)科交叉，微生物分類(lèi)學(xué)逐漸發(fā)展為以系統(tǒng)發(fā)育和多相分類(lèi)為基礎(chǔ)、研究微生物物種進(jìn)化與生物學(xué)特性和物種間相關(guān)性的學(xué)科，因此新發(fā)現(xiàn)的微生物物種及其生物學(xué)特征信息增加迅猛，該手冊(cè)在2015年改名為《伯杰氏古菌與細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》，并采用了電子版，使得更新快捷，為原核微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)領(lǐng)域注入新的生機(jī)和活力。《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》是微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)的經(jīng)典之作，為微生物學(xué)者提供微生物物種分類(lèi)信息的同時(shí)，也在引領(lǐng)該領(lǐng)域的學(xué)者探索更為廣闊的微生物世界。“伯杰氏國(guó)際系統(tǒng)微生物學(xué)學(xué)會(huì)”于2009年成立，旨在促進(jìn)國(guó)際微生物領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流，推動(dòng)原核微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)的發(fā)展。本綜述全面回顧了《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》和“伯杰氏國(guó)際系統(tǒng)微生物學(xué)學(xué)會(huì)”的發(fā)展歷史及最新進(jìn)展，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

1 ?微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)的發(fā)展歷史

微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)是一門(mén)與相關(guān)研究技術(shù)和方法學(xué)共同發(fā)展的學(xué)科。從早期的形態(tài)學(xué)研究(依賴(lài)顯微鏡)、化學(xué)信息分析(化學(xué)方法的確立)、分子系統(tǒng)鑒定(測(cè)序技術(shù)的發(fā)展)，直到當(dāng)今基因組系統(tǒng)學(xué)時(shí)代，系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)逐漸發(fā)展成以系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和物種多相分類(lèi)為手段，研究微生物個(gè)體和個(gè)體間關(guān)系的綜合性學(xué)科。其主要研究?jī)?nèi)容是依靠現(xiàn)有微生物種系關(guān)系、分類(lèi)、鑒定和命名的相關(guān)原理和方法，對(duì)微生物類(lèi)群間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行研究，并采用多相分類(lèi)手段對(duì)物種進(jìn)行區(qū)分和歸類(lèi)。從哲學(xué)的角度來(lái)講，微生物系統(tǒng)學(xué)從客體出發(fā)，重在認(rèn)識(shí)類(lèi)群之間的關(guān)系，是理論創(chuàng)新的源泉；分類(lèi)學(xué)則是從主體出發(fā)，重在認(rèn)知微生物物種，是理論創(chuàng)新的結(jié)果。對(duì)物種的分類(lèi)鑒定脫離不了微生物系統(tǒng)學(xué)的知識(shí)框架，而微生物系統(tǒng)學(xué)的研究也不能脫離實(shí)實(shí)在在的分類(lèi)個(gè)體，二者相互依存，缺一不可。微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)最終解決的科學(xué)問(wèn)題是“它是誰(shuí)”和“它們的關(guān)系是什么”?！恫苁翔b定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》正是微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)發(fā)展的見(jiàn)證者，凝結(jié)了該學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者100年來(lái)的辛勤和汗水，承載了微生物學(xué)的研究記憶。

2 ?《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》的歷史回顧

1923年，由大衛(wèi)·伯杰(David Bergey)、弗朗西斯·哈里森(Francis Harrison)、羅伯特·布里德(Robert Breed)、伯納德·哈默(Bernard Hammer)和弗蘭克·亨頓(Frank Huntoon)組成的編輯委員會(huì)，發(fā)行了《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》(Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology)第一版。在那個(gè)時(shí)代，整個(gè)原核微生物領(lǐng)域還處于混沌的狀態(tài)，對(duì)科研工作者來(lái)說(shuō)，原核微生物的分類(lèi)缺乏一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)。在這樣的背景下，美國(guó)微生物學(xué)會(huì)(American Society for Microbiology,?ASM，曾稱(chēng)為美國(guó)細(xì)菌學(xué)家協(xié)會(huì))任命了《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》的編輯委員會(huì)。第一版《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》的誕生，為后續(xù)規(guī)范微生物分類(lèi)學(xué)打下了良好的基礎(chǔ)。

隨著技術(shù)的革新，微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)在理論上得到了一個(gè)飛速的發(fā)展，其發(fā)展歷程中的大事件可見(jiàn)圖1[1-3]?！恫苁翔b定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》也于1925年、1930年分別出版了第二版和第三版。1936年，“伯杰氏手冊(cè)信托基金委員會(huì)”成立，以此來(lái)管理手冊(cè)的出版及制定各項(xiàng)活動(dòng)的流程。從信托基金委員會(huì)成立以來(lái)，負(fù)責(zé)人出版了《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》的第四版至第九版(最后一版于1994年出版)。而在1977年DNA測(cè)序技術(shù)開(kāi)始成熟發(fā)展的背景下，1984信托基金委員會(huì)開(kāi)始組織專(zhuān)家學(xué)者撰寫(xiě)《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》(Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology)，到1989年第一版出版面世。11年后，第二版于2001–2012年出版，共5卷，匯聚了全球分類(lèi)學(xué)領(lǐng)域近千名專(zhuān)家學(xué)者的貢獻(xiàn)?！恫苁翔b定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》提供了關(guān)于原核微生物物種的系統(tǒng)學(xué)和分類(lèi)學(xué)信息，更是涉及到了生理生態(tài)學(xué)以及關(guān)于類(lèi)群生境的描述。分類(lèi)是科學(xué)準(zhǔn)確地確定目標(biāo)菌株的系統(tǒng)進(jìn)化位置，鑒定是根據(jù)物種特征的異同定義物種的類(lèi)別[4-5]。從《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》發(fā)展到《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》[6-7]，是對(duì)分類(lèi)學(xué)科認(rèn)知的深化，也是分類(lèi)技術(shù)和依據(jù)革新的集成，特別是完成了從細(xì)菌經(jīng)典的形態(tài)和生理分類(lèi)，到后來(lái)主要以基因組DNA雜交、16S rRNA基因序列相似性為依據(jù)的分子分類(lèi)的變遷。隨著微生物信息的爆炸式增長(zhǎng)，紙質(zhì)出版已經(jīng)滿(mǎn)足不了刊載最新信息的需要。2015年4月開(kāi)始，《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》(Bergey’s Manual of Systematics of Archaea and Bacteria, BMSAB)開(kāi)始在線發(fā)布更為快捷的電子版手冊(cè)(詳細(xì)地址見(jiàn)https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781118960608)，為原核微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)領(lǐng)域注入新的生機(jī)和活力。

自1936年成立以來(lái)，“伯杰氏手冊(cè)信托基金會(huì)”通過(guò)出版關(guān)于微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)的手冊(cè)，為細(xì)菌和古菌的分類(lèi)學(xué)提供了最全面、最系統(tǒng)、最權(quán)威的數(shù)據(jù)和知識(shí)寶庫(kù)。從1974年的第8版開(kāi)始，已經(jīng)成為世界通用的“官方分類(lèi)”。在《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》中，讀者可以窺見(jiàn)各個(gè)原核微生物群體的分類(lèi)學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、生理學(xué)和生態(tài)學(xué)等多方面信息，也能了解到多維度的、反映其進(jìn)化歷史的原核生物個(gè)體和個(gè)體間關(guān)系。

圖1 ?過(guò)去100年里國(guó)際原核微生物分類(lèi)學(xué)上的重要里程碑事件(引用并修改自文獻(xiàn)[1])

3 ?《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》的發(fā)展現(xiàn)狀

截至2023年初，《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》累計(jì)刊載的原核微生物，共計(jì)約58個(gè)門(mén)類(lèi)、123個(gè)綱、214個(gè)目和將近2 576個(gè)種?！恫苁舷到y(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》凝聚了信托基金會(huì)與全球的近千名微生物學(xué)家的心血和研究成果，如第二版第5卷，該卷展示了國(guó)內(nèi)外放線菌領(lǐng)域的成果[8]，全球有125位專(zhuān)家受邀撰寫(xiě)章節(jié)，其中包括我國(guó)的8位專(zhuān)家學(xué)者(陶天申、劉志恒、黃英、陳文峰、李文均、崔曉龍、唐蜀昆、職曉陽(yáng))。古菌方面，以崔恒林、許學(xué)偉和李文均等為代表的中方學(xué)者團(tuán)隊(duì)做出了一定的貢獻(xiàn)，而細(xì)菌領(lǐng)域的中國(guó)學(xué)者貢獻(xiàn)者眾多，不一一贅述，可參考《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》編輯及貢獻(xiàn)者名錄網(wǎng)站(https://onlinelibrary.wiley.?com/page/book/10.1002/9781118960608/homepage/editorscontributors.html)。對(duì)于從事古菌、細(xì)菌分類(lèi)的學(xué)生或相關(guān)科研人員來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)全方面了解原核生物及其多樣性的絕佳資源?！恫苁翔b定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》也被譽(yù)為微生物研究者的“圣經(jīng)”，是微生物系統(tǒng)學(xué)研究中的權(quán)威工具書(shū)。

在過(guò)去10年中，原核生物新分類(lèi)群的分離和描述激增。而細(xì)菌的分類(lèi)單位的確立，需要在《國(guó)際系統(tǒng)與進(jìn)化微生物學(xué)期刊》(International?Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology,?IJSEM)上得到公開(kāi)，方可生效發(fā)表[9]。這種信息的快速更新也催生了對(duì)《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》電子版的需求，兩者結(jié)合能夠?qū)⒂嘘P(guān)特定原核生物群的新信息與原有的知識(shí)相結(jié)合，更好地服務(wù)于讀者，并讓他們更深刻地理解原核微生物。

伯杰氏國(guó)際微生物系統(tǒng)學(xué)會(huì)(BISMiS)成立暨首屆會(huì)議于2011年5月19日至23日在中國(guó)北京友誼賓館成功舉行，且以后計(jì)劃每2–3年舉行一次。但由于2019年末暴發(fā)的新型冠狀病毒(COIVD-19)大流行，原定于2021年在廣州舉辦的第五屆BISMiS會(huì)議暫定推遲到2023年，這也將煥發(fā)出微生物領(lǐng)域的新光彩(五屆會(huì)議的信息見(jiàn)表1)。2011年5月22日，我國(guó)著名放線菌系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院微生物研究所阮繼生教授和劉志恒教授在BISMiS的會(huì)議上，被伯杰氏基金會(huì)主席Michael Goodfellow教授授予了伯杰氏基金會(huì)頒發(fā)的“伯杰氏獎(jiǎng)?wù)隆?。該?jiǎng)項(xiàng)是國(guó)際微生物領(lǐng)域的最高終身成就獎(jiǎng)，用于表彰他們對(duì)微生物系統(tǒng)學(xué)做出的卓越貢獻(xiàn)。

伯杰氏國(guó)際微生物系統(tǒng)學(xué)會(huì)(Bergey’s International Society for Microbial Systematics,?BISMiS)的現(xiàn)任主席是印度孟買(mǎi)的卡姆萊什·詹吉德(Kamlesh Jangid)教授，秘書(shū)長(zhǎng)是中山大學(xué)的李文均教授，財(cái)務(wù)官是來(lái)自佐治亞大學(xué)的威廉·惠特曼(William B.Whitman)教授。從2006年“伯杰氏手冊(cè)信托基金委員會(huì)”的構(gòu)思，到2011年最終獲得批準(zhǔn)的BISMiS章程，BISMiS的目標(biāo)始終是促進(jìn)微生物系統(tǒng)學(xué)、分類(lèi)學(xué)家之間的全球交流，并且積極成為微生物系統(tǒng)學(xué)和多樣性國(guó)際的倡導(dǎo)者(詳細(xì)信息可查看網(wǎng)址https://www.bismis.net/)。

近兩年來(lái)，由于暴發(fā)全球范圍內(nèi)的新冠病毒大流行，BISMiS組委會(huì)為了伯杰氏國(guó)際微生物系統(tǒng)學(xué)會(huì)的活力，同時(shí)為了分享國(guó)際范圍內(nèi)的微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)的新理論、新技術(shù)方法的最新進(jìn)展，決定自2021年3月起，每個(gè)月會(huì)開(kāi)展一次線上學(xué)術(shù)交流會(huì)議，每次會(huì)議能夠邀請(qǐng)到微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)領(lǐng)域的一些專(zhuān)家對(duì)某個(gè)專(zhuān)題進(jìn)行前沿學(xué)術(shù)報(bào)告和同行線上交流，近兩年組織的20場(chǎng)線上會(huì)議匯總見(jiàn)表2。月度研討會(huì)從2021年3月20日開(kāi)始，在每個(gè)月的第3個(gè)星期六舉行。

表1 ?“伯杰氏國(guó)際系統(tǒng)微生物學(xué)學(xué)會(huì)”系列會(huì)議信息

表2 ?2021–2022兩年內(nèi)BISMiS組織的歷期月度線上學(xué)術(shù)研討會(huì)信息

4 ?《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》的發(fā)展展望

《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》自第一版刊發(fā)以來(lái)，其對(duì)微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)的意義巨大，不僅規(guī)范了微生物分類(lèi)學(xué)的依照標(biāo)準(zhǔn)，也是原核微生物分類(lèi)學(xué)的百科全書(shū)，被人們公認(rèn)為“分類(lèi)學(xué)的圣經(jīng)”。當(dāng)想要研究微生物的致病力、遺傳變異或生理生化特征，一個(gè)必要的前提是確定該菌種的類(lèi)別，知道它的名稱(chēng)。因此，《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》可以稱(chēng)為是微生物領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)，現(xiàn)更名為《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》。隨著數(shù)據(jù)的與日俱增和理念的與時(shí)俱進(jìn)，《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》的未來(lái)發(fā)展應(yīng)該圍繞著“信息數(shù)字化”?“學(xué)科交叉化”?“內(nèi)容前沿化”?“理念包容化”和“社群活躍化”來(lái)進(jìn)行。具體而言，《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》今后發(fā)展的重點(diǎn)應(yīng)該包括如下內(nèi)容。

4.1 ?信息數(shù)字化

《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》的在線發(fā)布一定程度上解決了信息更新的問(wèn)題，能加快大眾跟進(jìn)微生物分類(lèi)最新內(nèi)容的速度。隨著新物種發(fā)現(xiàn)速度的增加，在做好物種信息更新的同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)將物種數(shù)據(jù)數(shù)字化，從而在面對(duì)海量的信息時(shí)，能夠方便搜索和查閱。

4.2 ?學(xué)科交叉化

《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》是承載了微生物學(xué)科研成果的見(jiàn)證者，其發(fā)展史也是生物、物理、化學(xué)、分子生物學(xué)、生物信息學(xué)等多學(xué)科交叉融合的結(jié)果。學(xué)科的交叉化也能一定程度突破認(rèn)知壁壘，辨清微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)的學(xué)科前進(jìn)方向。

4.3 ?內(nèi)容前沿化

《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》目前統(tǒng)計(jì)的還是可培養(yǎng)微生物系統(tǒng)分類(lèi)的信息，還沒(méi)有很多未培養(yǎng)微生物類(lèi)群的描述。對(duì)于未培養(yǎng)微生物的命名難題，需要在《國(guó)際原核生物命名法則》(The International Code of Nomenclature of Prokaryotes, ICNP)的基礎(chǔ)上尋求改變[10-11]，一是將DNA序列一樣應(yīng)該視同為模式材料；二是為未培養(yǎng)的古菌和細(xì)菌創(chuàng)造一個(gè)命名代碼SeqCode[11]。另外，環(huán)境中存在著大量的未培養(yǎng)微生物，研究人員用微生物“暗物質(zhì)”[12-13]來(lái)代表它們，現(xiàn)在也逐步采用宏基因組技術(shù)和單細(xì)胞基因組技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這部分資源的挖掘[14-15]。SeqCode和未培養(yǎng)類(lèi)群信息更新也將會(huì)是《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》與時(shí)俱進(jìn)的體現(xiàn)。

4.4 ?理念包容化

傳統(tǒng)分類(lèi)和現(xiàn)代分類(lèi)之間會(huì)存在角度的?不同，而面對(duì)分歧，科學(xué)界達(dá)成了共識(shí)聲????明[10,16-17]。正是專(zhuān)家學(xué)者秉承期望學(xué)科更繁榮的初心，面對(duì)困難才能迎刃而解，這份包容理解對(duì)《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》的未來(lái)十分關(guān)鍵。

4.5 ?社群活躍化

BISMiS月度研討會(huì)的學(xué)術(shù)報(bào)告讓學(xué)術(shù)交流更頻繁，而學(xué)科的生機(jī)和活力需要新鮮的血液，微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)也應(yīng)該積極培養(yǎng)吸納有建樹(shù)的年輕學(xué)者，為《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》的未來(lái)發(fā)展“添磚加瓦”。

5 ?結(jié)語(yǔ)

本文回望《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》出版一百年間，系統(tǒng)闡述了其為微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)發(fā)展領(lǐng)域做出的貢獻(xiàn)，并對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述。也揭示了從“鑒定”到“分類(lèi)”的變化是微生物領(lǐng)域的工作者對(duì)系統(tǒng)學(xué)發(fā)展認(rèn)識(shí)逐步清晰的過(guò)程。作為微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)發(fā)展的見(jiàn)證者，《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》是一代又一代投身于微生物系統(tǒng)分類(lèi)的專(zhuān)家學(xué)者努力奮斗的縮影。在基因組學(xué)和生物信息學(xué)迅猛發(fā)展的今日，《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》也會(huì)做到與時(shí)俱進(jìn)，推陳出新，更加直觀地反映出微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)上的進(jìn)步。2023年11月，正迎第五屆伯杰氏國(guó)際系統(tǒng)微生物學(xué)學(xué)會(huì)在廣州舉辦之際，也將誠(chéng)摯邀請(qǐng)各位有志于從事經(jīng)典和現(xiàn)代微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)研究的國(guó)內(nèi)外同仁一起相聚于羊城廣州，并一起探討國(guó)際微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展，為微生物分類(lèi)學(xué)作出貢獻(xiàn)。百年之后，伯杰氏國(guó)際系統(tǒng)微生物學(xué)學(xué)會(huì)將堅(jiān)定繼承《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》出版的初心，延續(xù)《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》的研究?jī)r(jià)值，引領(lǐng)微生物系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)未來(lái)發(fā)展。

致謝

感謝本團(tuán)隊(duì)的連政漢博士生對(duì)過(guò)去百年國(guó)際原核微生物分類(lèi)學(xué)的歷史進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，匯總成了圖1這幅精美的時(shí)間軸圖；感謝美國(guó)佐治亞大學(xué)微生物系的William B.Whitman教授提供的關(guān)于《伯杰氏古菌和細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)手冊(cè)》的最新信息。

（轉(zhuǎn)載自微生物學(xué)報(bào)）