悼念计算生物学先驱Peer Bork：从蛋白结构到微生物组的远见者

原文：Peer Bork (1963–2026): pioneer of computational biology, architect of bioinformatics resources, and visionary microbiome researcher.
期刊：Bioinformatics Advances（影响因子 2.6） |  PubMed | PMC 全文（含 PDF）

关键图表

2026年1月16日，欧洲分子生物学实验室（EMBL）发布讣告：该机构临时总干事、计算生物学领域最具影响力的科学家之一 Peer Bork 因自然原因去世，享年62岁。对于全球从事生物信息学、蛋白质结构预测、基因组注释以及人体微生物组研究的科研人员而言，这不仅是一位同行的离去，更意味着一套支撑现代生命科学日常运转的“基础设施”失去了它的总设计师。

Bioinformatics Advances 刊发的纪念文章回顾了 Bork 从东柏林少年到 EMBL 掌门人的一生。他的工作横跨三个层面：在基础科学上，他揭示了蛋白质如同“乐高积木”般的模块化构造；在资源建设上，他打造了 SMART、STRING、eggNOG、iTOL 等被全球实验室每天使用的数据库与工具；在应用前沿上，他推动了“肠型”（enterotypes）等人体肠道菌群分型概念，并把视野扩展到全球海洋微生物组与“行星健康”。

研究背景：为什么一位计算生物学家的离去震动整个领域

在分子生物学早期，研究者往往一次只研究一个基因、一个蛋白。随着20世纪80年代末至90年代 DNA 与蛋白质序列数据库迅速膨胀，生物学面临一个新问题：数据增长的速度远超人工解读的能力。谁能用计算方法从海量序列中提取规律，谁就能定义下一个时代的生物学范式。

Peer Bork 正是抓住这一窗口的人。他出生于1963年的东柏林，在冷战时期的东德长大。数学天赋让他进入精英学校，并在那里第一次接触编程——在一台占据整间屋子的苏联造大型计算机上写代码。后来他坦言，选择科学是因为“我向来好奇、习惯分析性思维，而在东德成长让我觉得科学是能较少受政治宣传影响、可以坚持事实的领域”。

他在莱比锡大学学习生物化学，1987年的毕业设计就已显出交叉学科本色：研究酶辅因子结合域如何演化，需要从当时刚起步的蛋白数据库中搜集序列、自己写模式匹配算法，并从碎片化数据中重建进化关系。这段经历奠定了他此后全部工作的底色——用计算回答生物学问题。

1988年，他师从理论生物物理学家 Jens Reich 攻读博士。Reich 本人一边领导研究组，一边是东德民主反对派的重要人物，长期受秘密警察监视。但 Reich 给予 Bork 的，是“不 micromanage（微观管理）、平等待人、在两德统一后研究所全员失业重聘时仍支持我”的导师风范。Bork 仅用18个月就在1990年拿到生物化学博士学位。

随后，EMBL 的 Chris Sander 在柏林墙倒塌前访问 Reich 小组时发现了 Bork 的才华，邀请他前往 EMBL。两人后来合作发表了约20篇论文。彼时正值计算生物学的黄金窗口：序列库在增长，但仍小到“一个研究者用对工具就能系统挖掘出生物学见解”。Bork 回忆：“一周左右就能得到足够发一篇好论文的结果，顺带还能通过读序列相关文献学到大量分子生物学。”

核心发现：蛋白质是“模块化乐高”，以及那些写进教科书的 domain

Bork 最早从酶结构域入手，很快意识到蛋白质并非各自为战的独立折叠单元，而是由一套有限的、保守的结构“词汇”拼装而成。他称之为“蛋白质功能构建块的模块化乐高原则”（the modular LEGO principle of building blocks for protein function）。

基于这一理念，他开始系统编录新鉴定出的蛋白结构域，并建立自己的数据库——这正是后来 SMART（Simple Modular Architecture Research Tool）的前身。1997年 SMART 正式上线，至今仍被积极维护，即将迎来30周年。研究者用它来分析任意蛋白的结构域架构。

在这一时期，Bork 与合作者鉴定或系统刻画了多个如今已是教科书内容的蛋白模块：

• WW 结构域：一种紧凑的蛋白互作模块，因两个特征性色氨酸（tryptophan）残基而得名（Bork & Sudol, 1994）；
• SEA 模块：存在于高度糖基化的细胞表面蛋白中（Bork & Patthy, 1995）；
• HEAT 重复序列：在 Huntingtin 蛋白中的发现，为亨廷顿病提供了早期分子层面的线索（Andrade & Bork, 1995）；
• BRCT 结构域：存在于 BRCA1 等响应 DNA 损伤的蛋白中（Bork et al., 1997）。

这些工作确立了一个重要范式：仅凭序列分析，就能预测蛋白功能、照亮细胞生物学机制。换言之，在实验结构解析之前，计算已经可以先“看见”功能模块。

文中唯一配图记录了 Bork 在2010年于根特举行的 ECCB 会议上做主题报告的场景——那是他作为领域领袖向同行阐述思想的典型瞬间。

方法亮点：从单个工具到可持续的“资源生态系统”

如果说结构域发现奠定了 Bork 的科学声望，那么他建造的数据库与工具则真正渗透进了全球生物学的日常实践。与许多“发完论文就停更”的项目不同，Bork 深刻理解：数据库需要持续社区维护才有生命力。

他主导或共同主导的核心资源包括：

• SMART（1997– ）：蛋白结构域架构分析平台，至今活跃；
• STRING：利用“基因组上下文”——即编码互作蛋白的基因在多个物种中常位于染色体相邻位置——来预测蛋白功能关联，彻底改变了功能关联预测的方式；
• eggNOG：为超过 12,500 个物种提供直系同源（orthology）注释；
• proGenomes：提供经过整理的原核生物参考基因组；
• iTOL：已成为系统发育树可视化与注释的标准工具。

关键在于，这些资源并非孤立软件，而是由国际团队持续开发、彼此可互操作的“生态系统”，且许多负责人正是曾在 Bork 课题组受训的科学家。这种“培养人—建工具—反哺社区”的循环，是他留给领域最持久的遗产之一。

在方法哲学上，Bork 不预设假说，而是让数据引导方向。他倾向于进入方法尚未成型的新兴领域，随着领域成熟再转向下一个前沿。这种风格使他能在蛋白结构预测、基因组注释、网络生物学与微生物组之间自如穿梭。

应用意义：从人类肠道到“行星健康”的微生物组革命

2000年代中期起，Bork 把计算专长转向微生物群落。“我换过几次研究子领域，但在微生物组上卡了超过15年，主要聚焦人类肠道菌群，”他后来这样说。

2011年，他的团队在 Nature 报告：人类肠道微生物组可聚类为不同的群落类型——肠型（enterotypes），各自以不同优势细菌属为特征。这篇论文至今被引用近万次，重塑了学界对个体间肠道菌群差异的理解。但 Bork 本人对这一发现保持谦逊：“我们发现肠型时也很惊讶，因为无法真正解释它；尽管有海量假说，我认为至今仍没人能真正解释这个观察。”

他的视野远不止人类肠道：

• 他是 Tara Oceans 远征的核心人物，为2015年刻画全球海洋微生物组的里程碑论文提供计算分析；
• 共同领导 MetaHIT 联盟，从人类样本中编录了数百万个微生物基因；
• 提出宏大愿景：“我相信，肠道微生物组研究改善人类健康的进展，可以与面向‘行星健康’的全球微生物组学并行……似乎有可能对我们整个星球的分子与细胞功能及其演化进行一次普查和理解。”

在职业生涯后期，Bork 自2020年起任 EMBL 海德堡主任（科学活动），2025年3月起与 Ewan Birney 共同担任 EMBL 临时总干事/临时执行总干事。他还曾在海德堡大学、维尔茨堡大学和上海复旦大学任荣誉教授，并获得多个荣誉博士学位。

荣誉、育人与为人

Bork 的产出规模惊人：超过600篇论文，其中80余篇发表于 Nature、Science 或 Cell，总引用超46万次，h-index 高于280。他于2021年同时获得诺和诺德基金会 Novozymes 奖（500万丹麦克朗）与国际计算生物学会（ISCB）资深科学家成就奖；更早还获2009年英国皇家学会与法国科学院 Microsoft 奖、2008年 Nature 创意指导奖。

他是德国国家科学院 Leopoldina 院士（2014）、EMBO 成员（2000）、Academia Europaea 成员，并两度获得 ERC Advanced Investigator Grant。他联合创立了多家生物技术公司，包括 LION Bioscience、Cellzome（后被 GSK 收购）、Anadys Pharmaceuticals 与 biobyte solutions。

更重要的是育人：Bork 课题组是全球计算生物学者的训练营，超过50名昔日学生如今领导自己的课题组或担任教授。他的指导哲学源自 Reich 的熏陶——给予学生智识自由，同时帮他们把发现置于更广阔的科学语境中。

同行的回忆拼出一个立体的人：Samuel Chaffron 说 Bork “永远向前看、鼓舞人心，散发出有传染力的科学能量”；Sarah Teichmann 记得1999年博士外审时“三小时激烈辩论基因组与蛋白分析，他充满能量与强度”；Martin Beck 形容他“能把枯燥论文改得激动人心，也能用一个问题像抽掉纸牌屋一样推翻复杂提案”。

他爱世界各地的诗歌，喜欢 Michael Ondaatje 的《肉桂剥皮者》；会在 ISMB 会议期间溜去酒吧看世界杯决赛；是“骗子骰子”游戏的大师，也懂得如何办一场派对。正如 Madan Babu 所言，Bork 的科学思维独特之处在于：“他能把最微小的观察连接到最宏大的问题，并以谦逊、严谨和纯粹的发现之乐去做到。”

“Peer Bork 通过计算生物学影响了数代人——经由他发现的结构域、他建造的数据库、他协助开创的领域，以及他培养的科学家。”

对于今天依赖 SMART 查结构域、用 STRING 画互作网络、用 iTOL 美化进化树、引用“肠型”概念设计菌群研究的科研与临床工作者来说，Peer Bork 并未真正离开：他的基础设施仍在每一次分析后台运转，他的学生仍在各地延续着那份“让数据说话”的传统。

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