科学家发现细菌也有 "记忆" 利用铁的含量来储存和回忆

科学家发现细菌也有"记忆"利用铁的含量来储存和回忆科学家发现，细菌可以形成类似记忆的机制，为导致人类危险感染的策略提供信息。这些策略包括抗生素耐药性和细菌群的形成，即数以百万计的细菌聚集在一个物体表面。这一发现对预防和治疗细菌感染，尤其是涉及抗生素耐药菌株的感染具有重要意义。这一过程涉及一种常见的化学元素，细菌细胞利用这种化学元素创造并向后代传递这些"记忆"。德克萨斯大学研究人员的发现德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现，大肠杆菌利用铁含量来储存不同行为的信息，然后在受到某些刺激时激活这些信息。这一发现发表在《美国国家科学院院刊》上。科学家们以前曾观察到，有过群聚（利用鞭毛在表面上集体移动）经历的细菌会提高随后的群聚表现，UT领导的研究小组开始研究其中的原因。实验室平板上的细菌群。资料来源：德克萨斯大学奥斯汀分校了解细菌的"记忆细菌没有神经元、突触或神经系统，因此它们的记忆并不像儿时生日派对上吹蜡烛的记忆。它们更像是存储在计算机中的信息。"细菌没有大脑，但它们可以从环境中收集信息，如果它们经常遇到这种环境，它们就可以存储这些信息，并在日后快速获取这些信息，从而使自己受益，"第一作者、UT大学分子生物科学系教务长早期职业研究员苏维克-巴塔查里亚（SouvikBhattacharyya）说。铁在细菌行为中的作用这一切都与铁有关，铁是地球上最丰富的元素之一。单细胞和自由浮游细菌的铁含量各不相同。科学家观察到，铁含量较低的细菌细胞更善于群居。与此相反，在固体表面形成生物膜（致密、粘稠的细菌垫）的细菌，其细胞中的铁含量较高。具有抗生素耐受性的细菌也具有均衡的铁含量。这些铁记忆至少会持续四代，到第七代就会消失。"在地球大气中出现氧气之前，早期的细胞生命就利用铁来完成许多细胞过程。铁不仅是地球生命起源的关键，也是生命进化的关键，"巴塔查里亚说。"细胞以这种方式利用铁是合情合理的。"显微镜下的细菌群视频。图片来源：德克萨斯大学奥斯汀分校研究人员推测，当铁含量较低时，细菌的记忆会被触发，从而形成一个快速移动的迁移群，在环境中寻找铁。当铁含量较高时，细菌的记忆就会显示这个环境是一个适合它们停留并形成生物膜的好地方。"铁的含量肯定是治疗的目标，因为铁是影响毒力的一个重要因素，"巴塔查里亚说。"归根结底，我们对细菌行为了解得越多，对付它们就越容易。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399859.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399859.htm

珊瑚为什么会发光？科学家终于揭开谜团

珊瑚为什么会发光？科学家终于揭开谜团特拉维夫大学与斯坦哈特自然历史博物馆和埃拉特大学间海洋科学研究所联合进行的一项最新研究首次确定，在深海珊瑚礁中，珊瑚表现出发光的颜色（荧光）的神奇现象是为了作为一种诱捕猎物的机制。该研究表明，珊瑚所捕食的海洋生物会被荧光的颜色所吸引。来自特拉维夫大学动物学学院和斯坦哈特自然历史博物馆的YossiLoya教授监督了这项研究，该研究由OrBen-Zvi博士、YoavLindemann和GalEyal博士领导。据研究人员说，水生生物的发光能力长期以来一直吸引着科学家和那些热爱大自然的人。这种现象经常发生在产生珊瑚礁的珊瑚中，其生物学作用一直存在激烈的争议。多年来，人们探索了各种可能性，包括：这种现象是否能抵御辐射？提高光合作用？抗氧化剂的活性？?根据最新的研究，珊瑚的荧光实际上是对猎物的一种引诱。在这项研究中，研究人员对他们的假设进行了测试；为此，他们首先试图确定浮游生物（在海中随水流漂流的小生物）是否被荧光吸引，无论是在实验室还是在海上。然后，在实验室里，研究人员量化了中光珊瑚（生活在浅层珊瑚礁区和海洋深层完全黑暗区之间的珊瑚）的捕食能力，这些珊瑚表现出不同的荧光外观。为了测试浮游生物对荧光的潜在吸引力，研究人员特别使用了甲壳类动物Artemiasalina，它被用于许多实验以及珊瑚的食物。研究人员注意到，当甲壳动物在绿色或橙色的荧光目标与透明的"对照"目标之间进行选择时，它们显示出对荧光目标的明显偏好。此外，当甲壳动物在两个透明目标之间进行选择时，它们的选择被观察到在实验装置中是随机分布的。在所有的实验室实验中，甲壳类动物大量表现出对荧光信号的优先吸引。当使用来自红海的本地甲壳类动物时，也出现了类似的结果。然而，与甲壳类动物不同，不被认为是珊瑚猎物的鱼类并没有表现出这些趋势，而是普遍避开荧光目标，特别是橙色目标。在研究的第二阶段，实验是在珊瑚的自然栖息地进行的，大约在40米深的海里，荧光陷阱（包括绿色和橙色）吸引的浮游生物是透明陷阱的两倍。OrBen-Zvi博士说：“我们在大海深处进行了一项实验，以研究在深水中存在的自然水流和光照条件下，不同的自然浮游生物集合对荧光的可能吸引力。由于荧光主要由蓝光（海洋深处的光）‘激活’，在这些深度，荧光被自然照亮，实验中出现的数据是明确的，与实验室的实验相似。”在研究的最后一部分，研究人员检查了在埃拉特湾45米深处收集到的中生代珊瑚的捕食率，发现显示绿色荧光的珊瑚享有的捕食率比显示黄色荧光的珊瑚高25%。Loya教授表示：“许多珊瑚显示出荧光的颜色图案，突出了它们的嘴或触角尖端，这一事实支持了荧光，就像生物发光（通过化学反应产生的光），作为一种吸引猎物的机制。该研究证明，珊瑚发光和五颜六色的外观可以作为一种诱饵，将游泳的浮游生物吸引到地面上的捕食者，如珊瑚，特别是在珊瑚需要其他能量来源来补充或替代光合作用（...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310155.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310155.htm

科学家开出能用天然油脂来杀死病毒和细菌的坚韧透明涂层

科学家开出能用天然油脂来杀死病毒和细菌的坚韧透明涂层尽管有一些涂料可以杀死经常接触的表面上的有害微生物，但大多数这些物质要么必须经常重新涂抹要么需要很长时间才能发挥作用。然而一种耐用的新涂层据称可以解决这两个缺点。该材料由密歇根大学开发，由常用的聚氨酯塑料跟茶树油和肉桂油结合而成。所有的成分都对人类是安全。据了解，当该种材料仍为液体状态时可刷或喷在门把手或触摸屏等物品上。等到干燥之后它就会形成一层坚韧、透明的涂层，据称对杀死细菌和病毒非常有效。一些茶树和肉桂分子跟聚氨酯分子交联，这使它们在塑料基体中永久保持位置，而其他分子则在基体和涂层表面之间自由移动。也就是说，自由分子通常倾向于跟那些交联的分子呆在一起来达到减少油蒸发速度的目的。然而当微生物与涂层接触时，自由分子通过穿透它们的保护性外膜杀死它们--它们在约两分钟内就能做到。在对键盘、智能手机屏幕和切鸡肉的砧板等表面进行的测试中，该涂层至少能在六个月内保持有效并杀死了99.9%的病原体--包括大肠杆菌、MRSA和引起SARS-CoV-2的Covid-19病毒。即使这些表面被反复清洗和擦拭，它也是如此。作为一个额外的好处，一旦效果随着油开始蒸发而下降，涂层可以通过简单地用新鲜的茶树油和肉桂油擦拭来“充电”--这些油则被聚氨酯基质吸收了。这项研究的论文共同通讯作者AnishTuteja教授表示：“消毒清洁剂可以在一两分钟内杀死细菌，但它们很快就会消散并使表面容易再次感染。我们确实有基于铜和锌等金属的长效抗菌表面，但它们需要几个小时来杀死细菌。而这种涂层提供了两个世界的最佳选择。”密歇根大学附属公司Hygratek现在正在将该技术商业化。相关论文已于最近发表在《Materials》上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310135.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310135.htm

科学家在9000英尺深处的深海喷口发现能够"感知"地球磁场的细菌

科学家在9000英尺深处的深海喷口发现能够"感知"地球磁场的细菌在深海热液喷口中发现了以顺应地球磁场而闻名的磁传细菌，这扩大了它们的已知栖息地，为了解地球历史和寻找地外生命提供了新的视角。这些细菌在极端条件下的存在，为在火星等其他天体的类似环境中发现它们提供了可能性。(艺术家概念图）磁细菌不仅在地球生态系统中发挥作用，而且在寻找地外生命方面也很有意义。它们存在的证据可以在岩石中保留数十亿年。它们的磁倾角还可以记录磁极随着时间的推移是如何移动的。这一新发现给研究人员带来了希望，磁细菌可能会在更多意想不到的地方被发现，在地球上，甚至可能在火星或更远的地方。磁细菌似乎拥有超能力。就像漫威漫画人物万磁王一样，它们能"感知"地球磁场。这些微小的生物体含有磁小体，即包裹在薄膜中的铁晶体，它们排列成与地球磁场一致的形状，像指南针一样指向细菌。金属硫化物烟囱通常形成同心圆状，内侧是富含铜和铁的硫化物矿物，外侧是富含铁或锌的硫化物矿物。取样的烟囱有100厘米高，但也发现过18层楼高的烟囱。图片来源：2012年，YoheySuzuki这使得细菌沿着地球磁场线的方向向北或向南移动，就像磁轨上的火车一样。作为其生命周期的一部分，它们在自然界碳、氮、磷和其他关键元素的生物地球化学循环中发挥着重要作用。人们在陆地和浅水中对它们进行了深入研究，但很少在深水中进行研究，因为在深水中采集它们是一项挑战。2012年9月，包括东京大学研究人员在内的一个研究小组踏上了前往西太平洋马里亚纳海槽南部的科学考察之旅。他们利用名为"HYPER-DOLPHIN"的遥控潜水器，从水下2,787米（几乎是东京晴空塔高度的4.5倍或纽约帝国大厦高度的6倍多）的热液喷口区域采集到了一根"烟囱"。热液喷口的形成是由于海水渗入地下，最终被岩浆加热到400摄氏度，导致海水沸腾。喷发的海水将矿物质和金属沉积到海洋中，层层叠加形成烟囱，为许多独特的生命形式提供了温暖、丰富的栖息地。细菌中的含铁磁小体就像指南针一样，朝着地球的磁极排列，迫使它们根据所处的半球向北或向南移动。图片来源：2017年，山崎利光"我们发现了生活在烟囱上的趋磁细菌，这是我们始料未及的。由于烟囱的形状，它缺乏这些细菌通常喜欢的清晰、垂直的化学梯度，"东京大学研究生院理学研究科的铃木洋平副教授解释说。"我们收集到的细菌主要含有'子弹'形磁小体，我们认为这是一种'原始'形式，因此推断它们在数千年来没有发生太大变化。事实上，我们发现它们的环境与大约35亿年前的地球早期相似，据估计磁小体细菌的祖先就是在那时出现的。"使用磁铁从烟囱边缘收集细菌。研究小组随后检查了基因数据，发现它们与硝化细菌（Nitrospinae）有关，众所周知，硝化细菌在深海环境中的碳固定过程中发挥着重要作用，但人们并不知道硝化细菌中含有任何磁控细菌群。铃木说："深海热液喷口不仅是独特水下生命的诞生地，也是地外生命的潜在类似栖息地，因此备受关注。我们对细菌进行采样的环境与我们认为的火星在大约30亿年前表面仍有流水时的环境类似。"磁传细菌中磁性颗粒的化石残骸（称为磁化石）可以在岩石中保存数十亿年。这些磁化石可以帮助研究人员拼凑出古老的地磁历史，是寻找地外生命的好帮手。1996年，距今约36亿年的火星陨石AllanHills84001似乎含有类似细菌生命的铁晶化石，引起了全球轰动。这一说法后来遭到广泛质疑，但铃木仍对未来的发现抱有希望："磁控细菌为细菌的早期多样化提供了线索，我们希望它们能在地球之外被发现，也许是在火星或冰冷的卫星上。目前，我们将继续在地球上各种类型和年代的岩石中寻找更多的证据，因为以前认为它们并不栖息在这些岩石中。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380747.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380747.htm

蝴蝶的起源：科学家揭开一亿年前的谜团

蝴蝶的起源：科学家揭开一亿年前的谜团现在，科学家们已经发现了第一批蝴蝶的发源地，以及了解到它们依靠哪些植物作为食物。在得出这些结论之前，来自几十个国家的研究人员创建了世界上最大的蝴蝶生命树，它由代表所有蝴蝶科和92%的属的2000多个物种的DNA组装而成。以这个框架为指导，他们在一个拼图中追溯了蝴蝶在不同时期的运动和进食习惯，并将其源头指向了北美和中美洲。根据他们最近发表在《自然生态学与进化》杂志上的结果，这里是第一批蝴蝶飞翔的地方。对于主要作者、佛罗里达自然历史博物馆鳞翅目馆长AkitoKawahara来说，这个项目已经进行了很长时间。现已被整理出来的有大约19000个蝴蝶物种，将这一群体的1亿年历史拼凑起来需要有关其现代分布和宿主植物的信息。在这项研究之前，没有一个地方可以让研究人员去获取这种类型的数据。Kawahara说："在许多情况下，我们需要的信息存在于尚未数字化的野外指南中，而且是用各种语言写的。"作者们并不气馁，决定建立他们自己的、可公开使用的数据库，费尽心思地将书籍、博物馆藏品和孤立的网页的内容翻译并转移到一个单一的数字资源库中。所有这些数据的基础是11个罕见的蝴蝶化石，没有这些化石就不可能进行分析。蝴蝶的翅膀薄如纸，毛发细如丝，因此在化石记录中很少被保存下来。为数不多的蝴蝶可以作为遗传树的校准点，使研究人员能够记录关键进化事件的时间。研究结果讲述了一个动态的故事--一个充斥着快速多样化、摇摆不定的进展和不可能的分散的故事。一些群体穿越了不可能的遥远距离，而另一些群体似乎停留在一个地方，当大陆、山脉和河流在它们周围移动时依然保持静止。蝴蝶首次出现在北美洲中部和西部的某个地方。当时，北美洲被一条广阔的海路一分为二，将大陆一分为二，而今天的墨西哥则与美国、加拿大和俄罗斯连成一条长长的弧线。南北美洲还没有通过巴拿马地峡连接在一起，但蝴蝶在穿越它们之间的海峡时几乎没有遇到困难。尽管南美洲离非洲相对较近，但蝴蝶还是选择绕道而行，穿过白令陆桥进入亚洲。从那里，它们迅速覆盖地面，辐射到东南亚、中东和非洲之角。它们甚至到达了印度，那里当时是一个孤立的岛屿，四面都被数英里的公海隔开。更令人惊讶的是，它们到达了澳大利亚，而澳大利亚当时仍然与南极洲缝合在一起，是超级大陆盘古大陆的最后一个组合残余。当全球温度较高时，蝴蝶可能曾经生活在南极洲，在两块陆地分离之前，它们穿过该大陆的北部边缘进入澳大利亚。在更远的北方，蝴蝶在亚洲西部的边缘徘徊了可能长达4500万年，最后迁移到欧洲。Kawahara解释说，这种长时间停顿的原因尚不清楚，但其影响在今天仍然明显。"与世界其他地区相比，欧洲的蝴蝶种类并不多，而它所拥有的蝴蝶往往可以在其他地方找到。例如，欧洲的许多蝴蝶在西伯利亚和亚洲也有。"一旦蝴蝶站稳脚跟，它们就会很快与它们的植物宿主一起实现多样化。到6600万年前恐龙被消灭的时候，几乎所有的现代蝴蝶家族都已经来到，而且每一个家族似乎都对一组特定的植物有一种特殊的亲和力。Kawahara说："我们在进化的时间尺度上研究了这种关联，在几乎所有的蝴蝶家族中，豆类植物都是祖先的宿主。在所有蝴蝶的祖先中也是如此。"此后，豆类植物增加了它们的传粉者名册，包括各种蜜蜂、苍蝇、蜂鸟和哺乳动物，而蝴蝶也同样扩大了它们的食谱。根据研究报告的共同作者、佛罗里达博物馆馆长和杰出教授帕梅拉-索尔蒂斯的说法，蝴蝶建立的植物学伙伴关系帮助它们从飞蛾的小分支转变为今天世界上最大的昆虫群体之一。她说："自从蝴蝶的起源以来，蝴蝶和开花植物的进化一直不可避免地交织在一起，它们之间的密切关系导致了两个品系的显著多样化事件。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360195.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360195.htm

科学家正尝试用磁性细菌对抗癌症

科学家正尝试用磁性细菌对抗癌症苏黎世联邦理工学院的研究人员在响应性生物医学系统教授SimoneSchürle的领导下，选择用细菌进行实验，这些细菌由于含有氧化铁颗粒而具有内在的磁性。这些Magnetospirillum细菌对磁场有反应，可以被外部磁铁所操纵。利用暂时的空隙Schürle和她的同事现在已经在细胞培养物和小鼠身上证明，对肿瘤施加旋转磁场会提高细菌穿过癌细胞生长周围血管壁的能力。旋转的磁场驱动细菌在血管壁上做圆周运动。为了更好地理解穿越血管壁的机制的作用，有必要进行详细的观察。血管壁由一层细胞组成，作为血液和肿瘤组织之间的屏障，它被许多小血管所渗透。这些细胞之间的狭窄空间允许某些分子通过血管壁。这些细胞间的空间有多大，由血管壁的细胞来调节，它们可以暂时宽到甚至允许细菌通过血管壁。强大的推动力和高成功率在实验和计算机模拟的帮助下，苏黎世联邦理工学院的研究人员能够表明，利用旋转磁场推进细菌是有效的，原因有三。首先，通过旋转磁场的推动力比通过静态磁场的推动力要强十倍。后者只是设定了方向，而细菌则必须在自己的力量下移动。第二个也是最关键的原因是，由旋转磁场驱动的细菌一直在运动，沿着血管壁行驶。这使得它们更有可能遇到血管壁细胞之间短暂开放的缝隙，与其他推进类型相比，细菌的运动不那么具有探索性。第三，与其他方法不同，这些细菌不需要通过成像来追踪。一旦磁场在肿瘤上定位，它就不需要重新调整。"载荷"在肿瘤组织中积累"我们还利用了细菌的自然和自主运动，"Schürle解释说。"一旦细菌穿过血管壁并进入肿瘤，它们就能独立地迁移到肿瘤的内部深处"。出于这个原因，科学家们通过外部磁场的推动力只使用了一个小时--足够长的时间让细菌有效地穿过血管壁并到达肿瘤。这样的细菌在未来可以携带抗癌药物。在他们的细胞培养研究中，苏黎世联邦理工学院的研究人员通过将脂质体（脂肪类物质的纳米球）附着在细菌上模拟了这种应用。他们用一种荧光染料标记这些脂质体，这使他们能够在培养皿中证明细菌确实将其"药物载荷"送到了癌症组织内，并在那里积累。在未来的医疗应用中，这些脂质体将被填入一种药物。细菌性癌症治疗利用细菌作为药物的渡船是细菌帮助对抗癌症的两种方法之一。另一种方法已有一百多年的历史，目前正在经历复兴：利用某些种类的细菌的自然倾向来损害肿瘤细胞。这可能涉及几种机制。在任何情况下，众所周知，这些细菌会刺激免疫系统的某些细胞，然后消除肿瘤。目前，多个研究项目正在调查大肠杆菌对肿瘤的疗效。今天，有可能利用合成生物学对细菌进行改造，以优化其治疗效果，减少副作用，并使其更加安全。使非磁性细菌具有磁性然而要在癌症治疗中利用细菌的固有特性，这些细菌如何有效地到达肿瘤的问题仍然存在。虽然有可能将细菌直接注射到身体表面附近的肿瘤中，但对于身体深处的肿瘤，这是不可能的。这就是Schürle教授的微型机器人控制的地方。她说："我们相信，我们可以用我们的工程方法来提高细菌性癌症治疗的疗效。"癌症研究中使用的大肠杆菌没有磁性，因此不能被磁场推动和控制。一般来说，磁反应性在细菌中是一种非常罕见的现象。磁螺菌是少数具有这种特性的细菌属之一。因此，Schürle想让大肠杆菌也具有磁性。这可能有一天会使我们有可能使用磁场来控制临床上使用的没有天然磁性的治疗性细菌。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334095.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334095.htm