在高山和北极地区新发现的冷适应性微生物可在低温下消化塑料

在高山和北极地区新发现的冷适应性微生物可在低温下消化塑料科学家已经发现了几种"吃"塑料的微生物。这些细菌和真菌产生的酶可以分解塑料，但当这些酶被扩大到工业规模时，它们通常只在86°F（30°C）以上的温度下发挥作用，保持这个温度在支付成本和碳中和方面的代价可能是昂贵的。使用冷适应性微生物来生物降解塑料的潜力很少被研究。值得庆幸的是，一个瑞士科学家团队确切地知道去哪里寻找这种微生物。他们前往格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛和瑞士的高山和北极地区，对在被丢弃或故意掩埋的塑料上发现的19种细菌和15种真菌进行采样。科学家们让这些微生物样本在实验室里作为单株培养物，在黑暗中和59°F（15°C）的温度下生长。然后对它们进行鉴定。科学家们发现，细菌菌株属于放线菌门和变形菌门，真菌属于子囊菌门和粘液菌门。研究人员对每一种菌株进行了检测，以评估其消化不可生物降解的聚乙烯（PE）和可生物降解的聚酯-聚氨酯（PUR），以及聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）和聚乳酸（PLA）这两种商业上可生物降解的混合物的能力。科学家们发现，在59°F时，超过一半（56%）的菌株--11种真菌和8种细菌消化了PUR，14种真菌和3种细菌消化了PBAT和PLA。没有一个菌种能消化聚乙烯，即使在塑料上呆了126天。最佳塑料食用者奖由Neodevriesia和Lachnellula这两个未定性的真菌物种分享，它们吞噬了除PE以外的所有塑料。科学家们发现，大多数菌株消化塑料的能力取决于所用的培养基。接下来的步骤将是确定这些微生物的最佳工作温度，并确定它们用来分解塑料的酶。该研究的共同作者之一BeatFrey说："下一个大挑战将是确定微生物菌株产生的塑料降解酶，并优化过程以获得大量的酶。此外，可能需要对酶进行进一步改造，以优化其稳定性等特性"。这项研究发表在《微生物学前沿》（FrontiersinMicrobiology）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359359.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359359.htm

微生物群在室友家人之间共享

微生物群在室友家人之间共享《nature》发表了一项迄今关于人类微生物群传播最大最多样化的研究，世界各地18个机构和研究中心参与。分析了五大洲20个国家9715份参与者的粪便和唾液样本，评估母婴、亲人、双胞胎、伴侣、室友、村庄和人群之间的传播。结果表明，同居个体之间存在大量的菌株共享，此前认为非传染性的疾病可能一定程度上具有传染性，包括但不限于与微生物群相关的癌症、糖尿病、心血管疾病、肥胖。同居个体之间肠道和口腔微生物组的中位数菌株共享率为12%和32%，伴侣之间的肠道和口腔菌株共享分别为13%和38%，口腔微生物群的传播会随着同居持续时间而增强。母婴间菌株共享率50%，母体微生物群的细菌甚至可以在老年人身上检测到。同一村庄不同家庭的个体的菌株共享率明显高于不同村庄的菌株共享率。https://www.nature.com/articles/s41586-022-05620-1#硬核#科普#科学#Nature投稿：@ZaiHuabot频道：@TestFlightCN

科学家发明一种强度更高、可回收的塑料

科学家发明一种强度更高、可回收的塑料新的可生物降解聚酯由于其出色的化学和生物降解能力以及令人印象深刻的机械性能，有可能被用作一种可持续的、环境友好的热塑性材料，可以很容易地被回收。常见的高密度聚乙烯（HDPE）是一种特别坚固和耐用的材料。它的热塑性能归功于其分子链的内部结构，这些分子链以结晶方式排列，由于范德华力而产生了额外的吸引力。这些分子链也是纯碳氢化合物。结晶性和碳氢化合物含量的结合意味着有能力降解塑料的微生物无法进入分子链将其分解。德国康斯坦茨大学的StefanMecking及其同事的研究小组现在已经开发出一种聚酯，它的结晶度与高密度聚乙烯相似，而且还保留了其有益的机械性能。与聚乙烯不同，聚酯还含有理论上可以被化学或酶降解的功能团。然而，在正常情况下，聚酯的结晶度越高（即与高密度聚乙烯越相似），它就越不容易被生物降解。该团队对他们发明的结晶聚酯在接触到酶时的降解速度感到惊讶。Mecking解释说："我们用自然环境中存在的酶测试了降解，它比我们的参考材料快一个数量级。不仅仅是酶溶液降解了该材料：土壤微生物也能够完全堆肥该聚酯。"但究竟是什么让这种聚酯纤维具有如此特殊的生物降解性呢？研究小组能够确定乙二醇的重大贡献，乙二醇是聚酯的组成成分之一。Mecking补充说。"这种构件实际上在聚酯中非常常见。它提供了高熔点，但它也增加了这些类似聚乙烯材料的降解性"。由于其良好的化学和生物降解性，再加上其机械性能，这种新的聚酯可以作为一种可回收的热塑性材料找到应用，对环境的影响最小。Mecking补充说，最终目标是进行闭环化学回收，将塑料分解成原材料并生产新塑料。该团队设计的这种塑料的额外好处是，如果有任何材料在这个闭环中进入环境，它们可以进行生物降解，不会留下持久的影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345227.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345227.htm

细菌战甲：青蛙疫苗如何改变微生物组以对抗致命真菌

细菌战甲：青蛙疫苗如何改变微生物组以对抗致命真菌该研究于6月12日发表在皇家学会哲学会刊B的特刊上，表明微生物组反应可能是疫苗功效中一个重要的、被忽视的部分。“构成动物微生物组的微生物通常可以帮助抵御病原体，例如通过产生有益物质或通过与病原体竞争空间或营养物质，”宾夕法尼亚州立大学生物学副教授兼研究负责人GuiBecker说。“但是当你接种疫苗时，你的微生物组会发生什么变化，比如COVID疫苗、流感疫苗或黄热病疫苗等减毒活疫苗？在这项研究中，我们以青蛙作为模型系统开始探索这个问题。”青蛙和其他两栖动物受到壶菌的威胁，这导致几大洲的一些物种灭绝，数百种其他物种的种群数量严重下降。在易感物种中，这种真菌会导致有时致命的皮肤病。“壶菌是近代历史上野生动物保护最严重的病原体之一，如果不是最严重的话，迫切需要开发控制其传播的工具，”贝克尔说，他也是OneHealth微生物组中心和宾夕法尼亚州立大学传染病动力学中心的成员。“我们发现，在某些情况下，疫苗可以诱导微生物组发生保护性转变，这表明仔细操纵微生物组可以作为更广泛战略的一部分，帮助两栖动物，或许还有其他脊椎动物，应对新出现的病原体。”研究人员应用了一种疫苗，在这种情况下，一种由壶菌产生的代谢产物的非致死剂量用于蝌蚪。五周后，他们观察了微生物组的组成是如何变化的，确定了单个细菌种类及其相对比例。研究人员还在实验室中培养了每种细菌，并测试了特定于细菌的产品是否促进、抑制或对壶菌生长没有影响，将结果添加到该信息的大型数据库中并与之进行比较。“增加接触壶菌产品的浓度和持续时间会显着改变微生物组的组成，从而产生更高比例的细菌产生抗壶菌物质，”大学贝克尔实验室的硕士生SamanthaSiomko说。阿拉巴马州的研究人员和论文的第一作者。“这种保护性转变表明，如果一只动物再次接触到相同的真菌，它的微生物组将能够更好地对抗病原体。”以前在微生物组中诱导保护性变化的尝试依赖于添加一种或多种已知可产生有效抗真菌代谢物（即益生菌）的细菌。然而，根据研究人员的说法，细菌必须与微生物组中的其他物种竞争，并且并不总是能够成功地将自己确立为微生物组的永久成员。贝克尔说：“这些青蛙的皮肤上有数百种细菌，它们是从环境中吸收的，而且成分会定期变化，包括随季节变化。试图操纵微生物社区，例如通过添加细菌益生菌，是具有挑战性的，因为社区的动态是如此复杂和不可预测。我们的结果很有希望，因为我们基本上已经朝着更有效地对抗真菌病原体的方向操纵了整个细菌群落，而无需添加需要竞争资源才能生存的生物。”值得注意的是，微生物组内的物种总数多样性没有受到影响，只有物种的组成和相对比例受到影响。研究人员认为这是积极的，因为青蛙微生物组多样性的下降通常会导致疾病或死亡，而且人们普遍认为，维持多样化的微生物组可以让细菌和微生物物种群落更动态地应对威胁更高的功能冗余。研究人员表示，微生物组组成的这种适应性转变，他们称之为“微生物组记忆”，可能在疫苗功效中发挥重要作用。除了了解这种转变背后的机制外，研究小组还希望在未来研究成年青蛙和其他脊椎动物的微生物组记忆概念。“我们的合作团队实施了一种预防技术，该技术依赖于来自壶菌的代谢产物，”贝克尔说。“基于mRNA或活细胞的疫苗——就像那些通常用于预防细菌或病毒感染的疫苗——可能会对微生物组产生不同的影响，我们很高兴探索这种可能性。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364805.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364805.htm

一种生活在海洋中的真菌可以分解塑料聚乙烯

一种生活在海洋中的真菌可以分解塑料聚乙烯塑料颗粒（红色）被海洋真菌Parengyodontiumalbum定殖。图片来源：AnnikaVaksmaa/NIOZ真菌Parengyodontium与其他海洋微生物一起生活在海洋塑料垃圾的薄层中。荷兰皇家海洋研究所(NIOZ)的海洋微生物学家发现，这种真菌能够分解塑料聚乙烯(PE)的颗粒，聚乙烯是海洋中含量最多的塑料。NIOZ的研究人员与乌得勒支大学、海洋清理基金会以及巴黎、哥本哈根和瑞士圣加仑的研究机构的同事合作。这一发现使这种真菌加入了一个非常短的塑料降解海洋真菌名单:迄今为止只发现了四种。人们已经知道有更多的细菌能够降解塑料。准确地跟踪降解过程研究人员在北太平洋的塑料污染热点地区寻找塑料降解微生物。从收集到的塑料垃圾中，他们通过在实验室中含有标记碳的特殊塑料上生长来分离海洋真菌。Vaksmaa:“这些所谓的13C同位素在食物链中仍然可追溯。它就像一个标签，使我们能够跟踪碳的去向。然后我们可以在降解产物中追踪它。”Vaksmaa对这一新发现感到兴奋:“这项研究在科学上的突出之处在于，我们可以量化降解过程。”在实验室里，Vaksmaa和她的团队观察到P.album对PE的分解速度约为每天0.05%。“我们的测量还表明，真菌在分解聚乙烯时不会使用太多来自聚乙烯的碳。P.album使用的大部分PE被转化为二氧化碳，真菌再次排出二氧化碳。”虽然二氧化碳是一种温室气体，但这一过程并不会带来新的问题:真菌释放的二氧化碳量与人类呼吸时释放的二氧化碳量一样少。只有在紫外线的作用下研究人员发现，阳光的存在对真菌利用聚乙烯作为能量来源至关重要。Vaksmaa:“在实验室中，P.album只能分解暴露在紫外线下至少很短时间的PE。这意味着在海洋中，真菌只能降解最初漂浮在海面附近的塑料，”Vaksmaa解释说。“我们已经知道，紫外线本身会机械地分解塑料，但我们的研究结果表明，它也会促进海洋真菌对塑料的生物分解。”还有其他真菌由于大量不同的塑料在暴露在阳光下之前会沉入更深的层，P.album将无法将它们全部分解。Vaksmaa预计，在海洋深处，还有其他未知的真菌也能降解塑料。“海洋真菌可以分解由碳组成的复杂材料。海洋真菌的数量非常多，所以除了目前发现的四种海洋真菌外，很可能还有其他种类的海洋真菌也有助于塑料的降解。关于塑料降解如何在更深层发生的动力学，还有很多问题，”Vaksmaa说。塑料汤寻找塑料降解生物迫在眉睫。每年，人类生产超过4000亿公斤的塑料，预计到2060年，这一数字将至少增加两倍。大部分塑料垃圾最终都进入了海洋:从极地到热带，它们漂浮在地表水中，到达更深的海洋，最终落在海底。NIOZ的首席作者AnnikaVaksmaa说:“大量塑料最终进入亚热带环流，海水几乎静止的海洋中的环状洋流。这意味着一旦塑料被运到那里，就会被困在那里。仅太平洋的北太平洋副热带环流就已经积累了大约8000万公斤的漂浮塑料，而北太平洋副热带环流只是全球六大环流之一。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433671.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433671.htm

科学家揭示蜜蜂群落中黄曲霉菌的隐秘共生

科学家揭示蜜蜂群落中黄曲霉菌的隐秘共生黄曲霉菌对在蜂群中生存有独特的适应性。资料来源：Ling-HsiuLiao西方蜜蜂（Apismellifera）以蜜蜂"面包"的形式储存大量食物，作为蜂群的主要营养。这种营养丰富的食物尽管呈酸性且含水量低，却能吸引各种微生物。此外，蜜蜂面包上还涂有蜂胶这种抗菌物质，为微生物的生存创造了一个具有挑战性的环境。尽管蜂巢中的面包不适合蜜蜂食用，但蜂巢中的微生物群包括多种细菌和真菌，它们对蜜蜂食物的准备、储存和消化非常重要。贝伦鲍姆（IGOH/GEGC/GNDP）实验室的研究生丹尼尔-布什（DanielBush）说："大多数关于蜜蜂面包的研究都集中在细菌上，人们认为真菌并没有发挥很大的作用，因为细菌让面包对真菌来说太不友好了。在与真菌学家交谈后，我怀疑事实并非如此，于是我开始证明真菌能够成功地在蜜蜂面包中生存。"在这项研究中，研究人员使用了三种黄曲霉菌株：一种是蜂巢中没有的菌株，一种是从伊利诺伊州中部的蜂巢中分离出来的菌株，还有一种是从感染了石蒜病的蜜蜂群中分离出来的致病菌株。他们首先测试了菌株对pH值和温度的反应是否存在差异。之所以研究后者，是因为蜂巢全年的温度都高于外部环境，这对许多微生物来说都是一个挑战。虽然这些菌株都能在不同的温度范围内生长，但它们在不同的pH值条件下生长差异明显。从蜂巢中分离出来的菌株能够承受低pH值，而其他两种菌株则不能。这些菌株还在不同的日照电位（衡量可用水分的多少）和对蜂胶的反应条件下进行了测试。布什说："我们看到，来自蜂巢的菌株能够应对来自菌落特定来源的极端环境压力。有趣的是，它能够处理蜂胶，而蜂胶被认为具有杀菌特性。"为了更好地了解与蜂巢相关的真菌物种是如何适应环境的，研究人员还对黄曲霉菌株进行了测序，发现它有几种基因突变，能够耐受蜜蜂面包环境的恶劣条件。布什说："我们认为，这些迹象表明，真菌有一定程度的适应性，可以帮助它与蜜蜂共同生活。我们怀疑这两种生物之间存在某种互利关系，但我们还没有找到足够的证据。"研究人员现在希望研究这种真菌在蜜蜂生命周期中对不同成分的蜜蜂面包的作用。他们希望，他们的研究工作能够揭示，常规用于保护蜂巢的杀真菌剂将如何影响这些微生物。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433954.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433954.htm