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自然界中的微生物绝大多数并不是孤立存在的，它们通常以“微生物群落”的形式共存，相互协同，适应环境的变化而繁衍不息；同时，它们的生命活动也对环境产生一定的甚至是深远的影响。我们把一定环境下整个微生物群落中的所有遗传信息的总和称为元基因组。由于自然界绝大多数微生物尚不可培养，直接鉴定群落的元基因组是目前最重要、最迅速的微生物群落结构与功能的认识方法之一。微生物群落样本经过测序所得的元基因组数据需要通过计算机分析来获得其中物种的种类、丰度以及物种之间的进化距离等群落结构特征。随着元基因组技术和测序技术的不断发展，微生物群落以及样本数据量已经达到TB级规模。海量的数据中蕴藏着大量有价值的生物学信息，如微生物群落结构与环境条件之间的关系、自然环境中微生物群落的多样性等，这些信息将极大地促进元基因组技术在环境生物监测与治理、极端环境、营养与健康等以利用或克服复杂微生物群落及其产物为目的的领域的广泛应用。而如何利用微生物群落之间的关系来解读这些宝贵的生物学信息成为了元基因组研究中的新方向。