苏必利尔湖神秘的硫循环:打开地球的历史之窗

苏必利尔湖神秘的硫循环:打开地球的历史之窗一项关于模仿远古地球海洋的苏必利尔湖硫循环的研究揭示了一种新的硫循环,强调了有机硫的作用。这一发现加深了我们对地球早期化学和微生物生命进化的了解。幸运的是,苏必利尔湖缺乏营养的水域为我们提供了一瞥过去的机会。菲利普斯曾是加州大学圣巴巴拉分校和明尼苏达大学德卢斯分校的博士后研究员,她表示,这是一个很好的窗口。她和合著者在湖中发现了一种新型硫循环。他们的研究结果发表在《湖沼学与海洋学》(LimnologyandOceanography)杂志上,重点关注有机硫化合物在这一生物地球化学循环中发挥的作用。了解硫酸盐和硫化氢硫酸根离子(SO4)是环境中最常见的硫形式,也是海水的主要成分。在缺乏氧气的海洋和湖泊底部,一些微生物通过将硫酸盐转化为硫化氢(H2S)来维持生计。硫化氢的去向很复杂:它可以在呼吸过程中被微生物迅速消耗掉,也可以在沉积物中保留数百万年。将硫酸盐转化为硫化氢是一种历史悠久的职业;基因组证据表明,微生物至少在30亿年前就开始这样做了。苏必利尔湖贫硫酸盐的水域可以让人们了解地球早期海洋的生物化学。图片来源:亚历山德拉-菲利普斯但科学家们认为,硫酸盐直到大约27亿至24亿年前才开始变得丰富,当时新进化的蓝藻的光合作用开始向海洋和大气中输送大量氧气。那么,这些远古微生物从哪里获得硫酸盐呢?亚历山德拉-菲利普斯(AlexandraPhillips)是一位海洋和气候科学家,精通海洋学、地球化学和地球生物学。她的研究重点是海洋和湖泊中的有机硫,以及社交媒体如何为STEM领域的女性树立多样化的榜样。菲利普斯还是一名科学传播者和政策官员。有机硫的意义为了解决这个难题,菲利普斯将目光转向了有机硫,即硫与碳化合物结合的分子。这些分子包括硫脂和含硫氨基酸。在现代海洋中,硫酸盐的含量几乎是有机硫的一百万倍。她说:"但在一个硫酸盐含量并不高的系统中,突然间有机硫就变得重要多了。"资深作者、明尼苏达大学大湖天文台教授谢尔盖-卡特瑟夫(SergeiKatsev)说:"长期以来,我们的思维都被从现代海洋中学到的知识所主导,因为现代海洋富含硫酸盐。Katsev是美国国家科学基金会资助项目的资深科学家。然而,要了解早期地球,就需要研究硫酸盐稀缺时出现的过程,而这正是有机硫能够改变整个范式的地方"。古代海洋的模型苏必利尔湖的硫酸盐含量非常低,几乎是现代海洋的千分之一。菲利普斯说:"就硫酸盐而言,苏必利尔湖看起来更接近数十亿年前的海洋,可能有助于我们了解我们无法回到过去直接观察到的过程。早期海洋的硫酸盐含量非常低,因为可用于形成二氧化硫的游离氧要少得多。"大湖是古代海洋的模拟物,使菲利普斯能够看到硫循环在当时类似的化学条件下是如何进行的。她想到了三个问题:如果硫酸盐还原正在发生,是哪些微生物在起作用?如果有机硫为这一过程提供了燃料,那么微生物喜欢哪种类型的化合物?产生的硫化氢会发生什么变化?菲利普斯和她的合作者前往苏必利尔湖,追踪有机硫从源到汇的过程。研究小组从两个地点将水和沉积物样本带回实验室进行分析:一个地点的沉积物中有充足的氧气,另一个地点则没有。硫酸盐还原通常发生在环境缺氧的地方。氧气是一种很好的资源,因此生物在可能的情况下更愿意使用氧气而不是硫酸盐。研究小组利用散弹枪元基因组学寻找带有参与硫酸盐还原基因的微生物。他们在沉积物中硫酸盐含量达到峰值的地层中发现了大量微生物。他们总共发现了八个硫酸盐还原类群。调查有机硫偏好研究人员随后开始确定微生物偏好哪种有机硫。他们为不同的微生物群落提供了不同形式的有机硫,并观察了结果。作者发现,微生物产生的大部分硫酸盐来自硫脂,而不是硫氨基酸。虽然这个过程需要一些能量,但比微生物随后将硫酸盐还原成硫化氢所获得的能量要少得多。硫脂不仅是这一过程的首选,而且在沉积物中也更为丰富。硫脂是由其他微生物群落产生的,它们死亡后会漂到湖底。在回答了"谁"和"如何"的问题后,菲利普斯将注意力转向了硫化氢的去向。在现代海洋中,硫化氢可与铁反应生成黄铁矿。但它也能与有机分子发生反应,生成有机硫化合物。她说:"我们发现,湖中有大量的有机物硫化,这着实让我们感到惊讶。有机硫不仅是硫循环的助推源,也是硫化氢的最终汇。新颖的硫循环这种循环--从有机硫到硫酸盐再到硫化氢--对研究人员来说是全新的。菲利普斯说:"研究水生系统的科学家需要开始把有机硫作为一个核心角色来考虑。这些化合物可以在苏必利尔湖等营养贫乏的环境甚至远古海洋中推动硫循环。""在硫酸盐含量较高的系统中,这一过程可能也很重要。有机硫循环,就像我们在苏必利尔湖看到的那样,在海洋和淡水沉积物中可能无处不在。但在海洋中,硫酸盐的含量非常丰富,以至于它的行为掩盖了我们的大部分信号,"资深作者、加州大学圣巴巴拉分校生物地球化学家摩根-拉文(MorganRaven)说。"在低硫酸盐的苏必利尔湖工作,让我们看到了沉积有机硫循环的真正动态。有机硫似乎可以作为微生物群落的能量来源,并保存有机碳和分子化石。这些因素结合在一起,可以帮助科学家了解早期硫循环微生物的进化及其对地球化学的影响。"菲利普斯补充说,一些最早的生化反应可能涉及硫。"我们确信,硫在真正早期的新陈代谢中发挥了重要作用。更好地了解硫循环可以让人们了解早期生命形式是如何利用这种氧化还原化学反应的。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398005.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1398005.htm

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科学家发现能将有毒物质变成食物的酶现在发表在《自然-化学生物学》上的研究对象是两种海洋嗜热的甲烷菌。Methanothermococcusthermolithotrophicus(生活在65℃左右的地热沉积物中)和Methanocaldococcusjannaschii(喜欢85℃左右的深海火山)。它们通过产生甲烷获得细胞能量,并以其环境中存在的硫化物形式获得生长所需的硫。虽然硫化物对大多数生物来说是一种有毒物质,但它对甲烷菌来说是必不可少的,它们甚至可以容忍高浓度的硫化物。然而,它们的致命弱点是有毒和活性的硫化合物亚硫酸盐,它破坏了制造甲烷所需的酶。在它们的环境中,这两种被调查的生物体偶尔会接触到亚硫酸盐,例如,当氧气进入并与还原的硫化物反应时。它的部分氧化会导致亚硫酸盐的形成,因此,甲烷菌需要保护自己。但它们如何才能做到这一点呢?MarionJespersen与纯化的依赖F420的亚硫酸盐还原酶(Fsr)。黑色的颜色来自于参与反应的所有铁。实验是在厌氧室和人工光源下进行的,以保护酶不受氧气和日光的影响。资料来源:特里斯坦-瓦格纳/马克斯-普朗克海洋微生物学研究所来自德国不来梅的马克斯-普朗克海洋微生物研究所的MarionJespersen和TristanWagner,以及来自凯泽斯劳滕大学的AntonioPierik,现在提供了一个解毒亚硫酸的酶的快照。这种蝴蝶状的酶被称为依赖F420的亚硫酸盐还原酶或Fsr。它能够将亚硫酸盐转化为硫化物--一种甲烷菌生长所需的安全硫源。Jespersen和她的同事描述了该酶的工作原理。Jespersen解释说:"该酶捕获亚硫酸盐,并直接将其还原为硫化物,例如,它可以被纳入氨基酸中,因此,甲烷菌不会中毒,甚至使用该产品作为其硫源。他们把有毒物质转化成了食物!"这听起来很简单。但事实上,Jespersen和她的同事们发现,他们所处理的复杂的重叠现象。"亚硫酸盐的还原有两种方式:异化和同化",Jespersen解释说。"研究中的生物体使用了一种酶,它的构造类似于异化作用的酶,但它使用的是同化作用机制。可以说,它结合了两个世界的优点,至少对它的生活条件来说是如此"。据推测,来自异化和同化途径的酶都是从一个共同的祖先演变而来的。位于不来梅的马克斯-普朗克研究所的马克斯-普朗克研究小组微生物代谢负责人特里斯坦-瓦格纳补充说:"亚硫酸还原酶是古老的酶,对全球硫和碳循环有重大影响。这种名叫Fsr的酶可能是这种古老的原始酶的一个快照,是进化过程中一个令人兴奋的回顾"。Fsr不仅开启了进化的意义,而且使我们能够更好地了解海洋微生物的迷人世界。只能在亚硫酸盐上生长的甲烷菌规避了使用危险的硫化物,即它们通常的硫磺底物。"这为研究这些重要的微生物提供了更安全的生物技术应用机会。"瓦格纳说:"一个最佳的解决方案是找到一种能够还原硫酸盐的甲烷生成物,它便宜、丰富,而且是完全安全的硫源。"事实上,这种甲烷生成物已经存在,它就是Methanothermococcusthermolithotrophicus。研究人员假设,Fsr协调了这个硫酸盐还原途径的最后一个反应,因为它的中间产物之一将是亚硫酸。"我们的下一个挑战是了解它如何将硫酸盐转化为亚硫酸盐,以全面了解这些神奇的微生物的能力"。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1344481.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1344481.htm

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"亦敌亦友"的细菌会在共存不再有利的情况下杀死它们的海藻宿主

"亦敌亦友"的细菌会在共存不再有利的情况下杀死它们的海藻宿主对这种生活方式转换的理解可以为藻类水华动态的调节及其对海洋环境中大规模生物地球化学过程的影响提供新的视角。被称为浮游植物的单细胞藻类形成了海洋性水华,它负责地球上发生的大约一半的光合作用,并构成了海洋食物网的基础。因此,了解控制浮游植物生长和死亡的因素对于维持一个健康的海洋生态系统至关重要。众所周知,来自亚硫酸盐杆菌群的海洋细菌与浮游植物配对并共存,进行互利互动。浮游植物为亚硫酸盐杆菌提供对细菌生长有用的有机物,如糖和氨基酸,而亚硫酸盐杆菌则提供B族维生素和促进生长的因素作为回报。然而,最近的研究显示,亚硫酸盐杆菌经历了从共存到致病的生活方式转换,在那里它们杀死它们的浮游植物宿主。一种叫做DMSP的化学物质由藻类产生,据推测它在这种转换中起作用。第一作者、以色列魏兹曼科学研究院植物和环境科学系的博士毕业生诺亚-巴拉克-加维什说:"之前我们发现,当与浮游植物Emilianiahuxleyi互动时,亚硫酸盐杆菌D7显示出一种生活方式的转换。然而,我们对决定这种转换的因素的了解仍然有限"。为了确定这种生活方式转换的特征,Barak-Gavish及其同事进行了一项转录组学实验,使他们能够比较亚硫酸盐杆菌D7在共存或致病阶段不同表达的基因。实验表明,在致病性诱导培养基中生长的D7亚硫酸盐杆菌比在共存培养基中生长的D7亚硫酸盐杆菌具有更高的氨基酸和碳水化合物等代谢物的转运体的表达。这些转运体的作用是最大限度地吸收从垂死的埃米利安氏菌(E.huxleyi)释放的代谢物。此外,在致病性的亚硫酸盐杆菌D7中,研究小组观察到负责细菌运动的鞭毛基因的激活增加。这两个因素使D7亚硫酸盐杆菌能够利用一种"吃了就跑"的策略,在这种策略中,它们击败了竞争对手,获得了E.huxleyi细胞死亡时释放的物质,并游走寻找另一个合适的宿主。研究小组通过绘制D7磺化细菌在对DMSP和其他藻类衍生的化合物的存在作出反应时被激活的基因图谱,确认了DMSP在带来这种杀手行为的转换中的作用。然而,当只有DMSP存在时,这种生活方式的转换并没有发生。这意味着,尽管DMSP介导了生活方式的转换,但它也依赖于其他E.huxleyi衍生的信息化学物质的存在--这些化合物由生物体产生并用于交流。DMSP是一种由许多浮游植物产生的信息化学物,因此很可能其他所需的信息化学物使细菌能够识别特定的浮游植物宿主。在自然环境中,许多不同的微生物物种共同存在,这种特异性将确保细菌只有在正确的藻类伙伴出现时才会考虑改变基因表达及其代谢。该研究还发现了藻类衍生的苯甲酸盐在亚硫酸盐杆菌D7和E.huxleyi互动中的作用。即使在高浓度的DMSP中,苯甲酸盐的功能是维持共存的生活方式。苯甲酸盐是一种有效的生长因子,在共存期间由E.huxleyi提供给亚硫酸盐杆菌D7。作者提出,只要亚硫酸盐杆菌D7通过接受生长材料从共存中获益,它就会维持相互作用。当提供的苯甲酸盐和其他生长底物减少时,该细菌就会进行生活方式的转换,并杀死其浮游植物宿主,吞噬掉任何剩余的有用材料。亚硫酸盐杆菌D7对E.huxleyi的致病性的确切机制仍有待发现,作者呼吁在该领域进一步开展工作。细胞机械2型分泌系统--许多细菌用来将物质移过其细胞膜的复合体--与其他亚硫酸盐杆菌相比,在D7亚硫酸盐杆菌中更为普遍,暗示了一种独特的致病性方法,需要进一步调查。"我们的工作为亚硫酸盐杆菌与浮游生物互动中从共存到致病性的转换提供了一个背景框架,"Se总结道。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346363.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1346363.htm

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研究人员利用阳光将废水转化为有价值的化学品传统方法的挑战传统的化学制造依赖于能源密集型工艺。半导体生物混合材料将高效的光捕获材料与优质的活细胞相结合,在利用太阳能进行化学生产方面取得了令人兴奋的进步。然而,挑战在于找到一种经济可行且环保的方法来扩大这项技术的规模。在这项研究中,研究人员着手将废水中的污染物直接在废水环境中转化为半导体生物混合物。该概念涉及利用废水中存在的有机碳、重金属和硫酸盐化合物作为构建这些生物混合物的原材料,然后将它们转化为有价值的化学品。深圳先进技术研究院和哈尔滨工业大学的研究人员开发了一种利用阳光将废水污染物转化为有价值的化学品的方法。该工艺使用直接从废水污染物中产生的半导体生物混合体,利用太阳能进行化学生产。图片来源:SIAT废水的复杂性和解决方案然而,实际工业废水的主要有机污染物、重金属和复杂污染物的成分通常各不相同,这些污染物往往对细菌细胞有毒且难以有效代谢。它还含有高含量的盐和溶解氧,需要具有好氧硫酸盐还原能力的细菌。因此,利用废水作为细菌原料具有挑战性。为了克服这个问题,研究人员选择了一种快速生长的海洋细菌——Vibrionatriegens,它对高盐浓度具有特殊的耐受性,并且能够利用各种碳源。他们在V.natriegens(纳特里根弧菌,一种革兰氏阴性海洋细菌)中引入了需氧硫酸盐还原途径,并训练工程菌株利用不同的金属和碳源,以便直接从此类废水中生产半导体生物杂交体。他们生产的主要目标化学品是2,3-丁二醇(BDO),这是一种有价值的商品化学品。通过改造V.natriegens菌株,他们产生了硫化氢,这在促进有效吸收光的CdS纳米颗粒的生产中发挥了关键作用。这些纳米颗粒以其生物相容性而闻名,能够原位创建半导体生物杂交体,并使非光合细菌能够利用光。结果表明,这些阳光激活的生物杂交体表现出显着增强的BDO产量,超过了仅通过细菌细胞即可实现的产量。此外,该工艺还表现出可扩展性,利用实际废水实现了5升规模的太阳能驱动的BDO生产。高教授表示:“与传统的细菌发酵和基于化石燃料的BDO生产方法相比,生物混合平台不仅具有较低的碳足迹,而且还降低了产品成本,从而总体上对环境的影响较小。值得注意的是,这些生物混合物可以利用各种废水源来生产。”...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391585.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1391585.htm

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已知最古老的水超过20亿年 发现后瞬间变橙色 科学家尝了尝

已知最古老的水超过20亿年发现后瞬间变橙色科学家尝了尝发现最古老水的基德矿坑P199最终经过鉴定,这个水源已经有15亿年历史了,在这样长的时间跨度里,它完全与世隔绝,没有与暴露在地球大气层或太阳下的水直接或间接接触。水池与世隔绝的时间,就是科学家判断一个水源的古老程度,2013年发现的这个最古老水源在2016年的时候被刷新。这一年,在加拿大同一个铜锌矿中,科学家在3.1公里深处又发现了一个完全封闭的水池。由于这个封闭水池的周围都是地球上已知最古老的岩石之一,它们已经存在数十亿年了,所以这个水池一经发现,就被认为这些水是非常古老的。接下去,科学家足足用了4年多的时间——直到2021年才进一步确认了这些水与世隔绝的具体时间,他们主要通过测试水中溶解的放射性氖、氩、氦和氙来确定。最终结果也没让人失望,这些水至少已经保存在那里超过20亿年了,最多甚至可能达到26.4亿年,所以成功成为已知世界上最古老的水。对于这样一份最古老水的样本,很多人可能都会好奇它到底是什么样的,味道又会是什么样的?科学家寻找这些水是否有意义?图:世界最古老的水这些水是怎么来的?首先,和许多人想得不一样,水源的体积比想象得要大得多,实际上如果太少的话,它是很难(几乎不可能)被发现的。科学家在发现它的时候,它正以每分钟一升的速度向外渗出,但是流出的水与空气接触之后瞬间变成了淡橙色,并出现沉淀物。芭芭拉芭芭拉因发现最古老的水获得加拿大科学与工程金奖,图源:MartinLipman/NSERC根据相关研究的研究人员——多伦多大学的地球科学家芭芭拉·舍伍德·洛拉尔(BarbaraSherwoodLollar)的描述:这些水充满了一股浓厚的硫磺味,像糖浆一样粘稠。这位勇敢的科学工作者还品尝了这些水,她表示这些水的味道又咸又苦,比海水要咸得多。在接受一些科学媒体采访的时候,芭芭拉有说到自己品尝这些水的原因,因为品尝一下石头是许多地质学家常做的事,虽然这次是水,但她还是决定用手蘸上一点品尝一下。不过,她也表示并不是喝它,只是用自己的味觉体会一下水的味道,因为她明白这些水可能会使免疫系统超负荷,甚至使人休克。图:该小瓶作为最古老的水保存在加拿大国家科学博物馆“又咸又苦”是古老且孤立的水源共有的特征,而且水越老,它的咸度就会越高,这是因为水会在缺氧的环境下会与周围的岩石及其它物质相互作用,从而形成化学成分高度复杂的有毒水池,这些成分会让水变得相当咸和苦。这个已知最古老的水池存在于世界上最深的基底金属矿中,那里拥有大量的银、铜和锌矿藏,在数亿年的时间里,这些物质均有和水相互作用,并溶解在水中。但是,让水接触空气后变了色的是含铁的硫酸盐——是其被氧化形成的沉淀物的颜色,而硫酸盐被认为是“生命的指纹”——这意味着这个水池在过去应该是存在生命的(现在并没有找到生命)。图:最古老水的样本所以,你现在可能会好奇,这些水是怎么来的?其实,现在科学家推测这些水本来应该就是海水,只是随着时间的推移,水中溶解的物质越来越多,导致它比海水更复杂,也更加咸苦。首先,第一点困住这些水的岩石被认为是形成于大约26亿年前的古老海底,只是随着地壳运动被推向了陆地而已。其次,利用硫酸盐的微生物,科学家之前只在海底记录到过。结合这两点,这些水本身是过去海水的残余物的可能性就很大了。图:最古老水的样本最后:寻找这些水的意义是什么?已知的那些利用硫酸盐的化能自养型微生物需要在25摄氏度的环境下生存(它们的生命过程还需要氢),所以通常是在海底热泉旁,它们可能很难在这片孤立的水源中生存,所以应该很早就已经灭绝。然而,这一切似乎又没那么悲观,因为科学家发现,这些微生物所需要的硫酸盐实际上可以在无氧的环境下,让水和周围岩石物质之间的相互作用产生。其实,在以前人们普遍认为硫酸盐源自地下,它通过热泉喷涌到地面,而那些微生物就聚集在那里利用这些硫酸盐进行生命活动。图:海底热泉的生命而在海底热泉旁,生命以这些化能自养型微生物为基础创造了一个完全有别于我们熟悉的、以光合作用为基础的生态系统。如果生命所需的硫酸盐只是通过隔离水就能产生的话,那么意味着生命存在的条件会大大延伸。或许火星现在就存在生命,因为火星只是表面很难找到液态水而已,在地下与世隔绝的地方,存在液态水的可能性还是很大的。参考:[1].https://www.iflscience.com/a-geologist-found-the-oldest-water-on-earth-and-then-she-tasted-it-69365[2].https://www.sciencealert.com/the-world-s-oldest-water-lies-deep-below-canada-and-it-s-2-billion-years-old[3].https://answersingenesis.org/origin-of-life/the-worlds-oldest-water/...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391595.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1391595.htm

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把屁憋回去之后它去哪里了?史上最臭科普来了

把屁憋回去之后它去哪里了?史上最臭科普来了可能有不少人都会有过在公共场合放屁的尴尬瞬间,为了避免这种尴尬,很多人都会选择尽量轻一点,至少不出声……还会有一些人,为了避免尴尬,强行把屁给憋回去……其实放屁是一种正常的生理现象,正常情况下人一天会放屁10-15次,约排出500毫升左右的气体。其中,有声的屁大概是1-2个,无声的屁要占到10个以上。总是憋着不放,确实优雅了,但对我们的身体没影响吗?今天先暂时放下对屁的成见,为大家进行一则有味道的科普。屁是怎么产生的?屁又称矢气,是指人类或动物从肛门排出的废气。肠道微生物超过1000种,从近端肠道到远端肠道,细菌的数量逐渐增多。我们吃下去的食物与唾液、胃液、胰液胆汁混合后慢慢到达肠道,肠道微生物继续分解食物,在分解的过程中产生气体,通过肛门排出,这就是屁。还有一个来源是吃东西时吞下的空气,所以细嚼慢咽、吃东西不要讲话是有道理的。屁的成分有哪些?屁主要由59%的氮气、21%的氢气、9%的二氧化碳、7%的甲烷以及4%的氧气组成,但这些气体都是无味的。还有不足1%是由微量的其他化学物组成——比如氨和硫化氢。屁的组成确实是因人而异,毕竟每个人的肠道生物学特性都不同。但屁的臭味就是由这些不到1%的氨和硫化氢物质产生。硫化氢会释放臭鸡蛋气味,而像腐烂的卷心菜那样的臭味,很可能是由甲烷硫醇积聚产生的,而那些闻起来有点香的屁则是二甲基硫醚的功劳。硫化氢对人体可能有哪些影响?最近有研究指出,屁中可能会含有一种对人有益的化合物。这是因为人体内含有一种特殊的酶叫做胱硫醚裂解酶,其催化产生的硫化氢对人体有诸多好处。1、调节血压。加拿大莱伊克海德大学的研究小组发现,血液里的硫化氢能降低大白鼠的血压。2、调控炎症。研究发现,给患有肠炎的动物服用能释放低剂量硫化氢的药物,可减轻其炎症反应。3、止血。静脉注射硫化氢可以暂时减少了人因失血而对氧气的需要,从而增加等待输血和救治的机会。4、延长寿命。硫化氢可使线虫的寿命增加70%。这意味着在含有适量的硫化氢的空气环境中生活,可能会延年益寿。虽然硫化氢有众多益处,但还有一个不能忽略的危害——神经毒性。硫化氢主要靶器是中枢神经系统和呼吸系统。浓度较低时出现眼睛刺痛、流泪、呕吐,有时发生肺炎、肺水肿;高浓度硫化氢时,对脑部有损害。只占不到1%的硫化氢还是不能跟屁划等号,憋屁还是对身体没有好处的。憋的屁都去哪儿了?如果经常憋屁的话,就会导致气体在我们的肠道内慢慢堆积,也会出现腹胀,腹痛。但气体不可能凭空消失,排不出去的屁就会在体内四处流窜,有些随着血液进入全身循环,可能进入肺呼出体外,还有部分会在体内被吸收。屁中含有着一些有毒有害的物质,如果我们经常憋屁的话,这些有毒有害物质,很有可能也会慢慢影响我们的肠道健康。所以屁还是能放就放了吧。如何缓解屁的尴尬?多喝水,多吃高纤维食物,如蔬...PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309149.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1309149.htm

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“养臭水”爆火 如果你的孩子正在玩,请立刻停止

“养臭水”爆火如果你的孩子正在玩,请立刻停止经过一段时间后,这些物质开始腐烂,产生臭味,甚至有的还会爆炸。小学生们对这种现象非常感兴趣,甚至将其视为一种养成游戏。先说结论:别养。养臭水可不是什么好玩的事,会带来安全、健康风险,千万不要尝试,家里孩子要是养了,可以跟孩子一起看看这篇文章,一起把臭水处理掉。下面我们就从发酵的角度,跟大家讲讲养臭水为什么臭?危险在哪儿?以及正确的发酵是怎么做的。为什么臭水会“越养越臭”?养臭水主要就是靠微生物发酵,其过程中产生臭味主要是由于微生物在分解有机物质时释放出各种挥发性化合物,这些化合物往往具有强烈的气味。不同的有机物分解产生的气体不同:1、蛋白质分解当微生物分解蛋白质时,会产生氨气、硫化氢和各种胺类化合物。这些化合物通常具有强烈的腐臭味。例如,硫化氢闻起来像臭鸡蛋,而胺类化合物则有腐烂鱼类的气味。2、碳水化合物分解碳水化合物在发酵过程中被分解成短链脂肪酸、醇类和酯类,这些化合物虽然有些可能带有芳香气味,但在某些情况下也会产生令人不悦的酸味和发酵气味。3、脂肪分解微生物分解脂肪时,会产生挥发性脂肪酸,如丁酸、己酸和辛酸,这些化合物具有强烈的酸臭味。所以,第一个重点来了,臭水之所以能这么臭,就是因为放了大量的有机物。不过,养臭水仅放入大量有机物是不够的,许多发酵过程是在缺氧的环境下进行。在这种情况下,厌氧微生物(如某些细菌和酵母)会进行发酵代谢,产生臭味化合物。比如,在厌氧环境中,产甲烷细菌会产生甲烷和其他有气味的副产物。第二个重点臭水需要厌氧发酵,经常打开瓶子看看有没有发臭,会影响发酵过程。许多发酵过程是在缺氧的环境下进行(来源:作者AI生成)当然,臭水的味道也跟微生物的种类有关,不同微生物在发酵过程中会产生不同的代谢产物。例如,某些厌氧细菌会产生挥发性脂肪酸和其他有臭味的化合物,而酵母在酒精发酵过程中会产生醇类和酯类,这些产物有时也会有强烈气味。再举两个例子:臭豆腐:臭豆腐的臭味主要来源于发酵过程中产生的氨气和硫化氢。豆腐在发酵过程中,蛋白质被微生物分解,产生了这些具有强烈气味的化合物。纳豆:纳豆的臭味来自于细菌(主要是枯草芽孢杆菌)在发酵过程中分解大豆中的蛋白质,产生的多胺(如腐胺和尸胺)和氨气。为什么臭水会爆炸?在发酵过程中,微生物分解有机物质(如糖类、蛋白质、脂肪等)以获取能量和产生代谢产物。在缺氧环境中,微生物进行无氧呼吸,将有机物分解为小分子,并释放气体作为副产物。常见的一些产气的发酵如下:1、酒精发酵酵母在无氧环境下分解葡萄糖,产生酒精和二氧化碳气体。2、乳酸发酵一些乳酸菌在分解糖类时产生乳酸和二氧化碳。3、厌氧发酵一些厌氧细菌(如产甲烷菌)在发酵过程中产生甲烷和二氧化碳。4、硝酸盐还原一些细菌能够将硝酸盐还原为氮气或氧化亚氮,这些气体在发酵过程中释放出来。用瓶子发酵时爆炸的原因是由于发酵过程中微生物分解有机物产生气体(如二氧化碳和甲烷),在密封的瓶子中,这些气体无法逸出,导致内部压力不断升高。当压力超过瓶子的耐受限度时,瓶子会发生爆炸。在快速发酵和使用不耐压容器时,这种风险会非常高,这会带来直接的安全隐患。别再养臭水了,危害可不小上面讲了好多养臭水的原理,目的是给大小朋友们科普一下养臭水中的发酵原理,真的不建议大家养臭水。毕竟养臭水会有许多危害,接下来就简单举几个例子:1、呼吸道感染在养臭水的过程中,大量细菌和真菌繁殖。一旦容器发生爆炸,这些微生物会形成飞沫进入空气中。如果人吸入这些飞沫,细菌、真菌等微生物会进入呼吸道,引起感染。轻者可能导致咳嗽、喉咙痛等症状,严重者可能会诱发肺炎等严重呼吸道疾病。2、局部感染臭水如果不慎溅入眼睛,与黏膜接触,会造成局部感染。眼睛是一个敏感的部位,接触到含有大量细菌的臭水,可能引发结膜炎等眼部感染,表现为红肿、流泪、疼痛等症状,严重时还可能影响视力。3、肠道感染如果误食了臭水中的液体或固体物质,还会导致胃肠道感染。臭水中含有大量有害微生物,这些微生物进入肠道后,会破坏肠道正常菌群,导致腹痛、腹泻、呕吐等胃肠道症状,严重时可能会引发更严重的肠道疾病。4、机械伤害容器爆炸不仅会释放有害微生物,还会产生机械伤害。碎片飞溅可能造成皮肤划伤、眼球损伤等。特别是玻璃瓶爆炸时,碎片高速飞出,极易造成严重的割伤或刺伤,眼球等脆弱部位受到伤害后,可能导致视力受损甚至失明。最后,就算没人受到直接的伤害,一瓶臭水炸了,难道它不恶心人吗?真实的发酵工程是怎样的了解了自行发酵臭水的原理和危害,接下来咱们再略作展开,讲讲正规的发酵是怎么回事。千万别以为微生物发酵只能得到臭水那样的垃圾,发酵工程在我们日常生活中无处不在,许多我们熟悉和喜爱的食品和饮料都是通过发酵工艺制成的。比如,早餐中的酸奶、面包、奶酪,烹饪时常用的酱油、醋,晚餐中的泡菜,乃至聚会上的啤酒和红酒,这些都是发酵工程的成果。发酵不仅赋予这些食品独特的风味和质地,还增强了它们的营养价值和健康益处。当然,真实的发酵工程可不像做“臭水”一样的随意,发酵过程需要特定的条件,以确保微生物能够有效地生长和代谢,从而生产出高质量的发酵产品。1、合适的温度不同的微生物在不同的温度下有最佳的生长和发酵活性。通常,酵母在20~30°C之间的温度下发酵效果最好,而乳酸菌在30~40°C的温度范围内表现最佳。2、适宜的 pH 环境发酵过程中微生物对pH值有特定要求。酵母发酵通常在pH4.0-6.0的范围内,而乳酸菌更适合在pH5.0-6.5的环境中生长。通过调节培养基的pH值,可以优化发酵效率。3、氧气需求不同类型的发酵对氧气的需求不同。好氧发酵(如醋酸发酵)需要充足的氧气,而厌氧发酵(如乙醇发酵)则需要在无氧环境下进行。适当的通气和密封控制是发酵过程中的关键步骤。4、营养供给微生物需要碳源、氮源、维生素和矿物质等营养物质来维持生长和代谢。培养基中应含有足够的葡萄糖、氨基酸、维生素和无机盐等,以满足微生物的营养需求。5、防止污染发酵过程中必须保持无菌操作,防止杂菌污染。使用无菌设备、无菌培养基和严格的操作规程是防止污染的有效措施。6、适当的发酵时间不同的发酵过程需要不同的时间。过长或过短的发酵时间都会影响最终产品的质量。通过监测发酵过程中产生的气体、酸度和其他指标,可以确定最佳的发酵时间。7、均匀混合为了确保微生物能够均匀地分布在培养基中,并获得均匀的营养供给和代谢产物排出,发酵过程中通常需要进行适当的搅拌和混合。8、压力管理在一些发酵过程中,特别是厌氧发酵,控制容器内部的压力也是关键。过高的压力会抑制微生物的生长,而适当的减压可以提高发酵效率。总结中小学生对养臭水的兴趣源自多方面原因,可能包括一点恶作剧的心态,但其中也有对自然界微生物活动的好奇心、对生态系统复杂性的探究欲望以及参与实验和观察的乐趣。这种兴趣体现了孩子们天生的探索精神和学习欲望,是科学教育的良好开端。我们不应打消孩子们的好奇心,不过,我们也要借这个机会,告诫孩子们,...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434542.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1434542.htm

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