研究发现病毒会增强海洋的碳捕获能力

研究发现病毒会增强海洋的碳捕获能力基于网络的生态互动分析表明,北极和南极地区RNA病毒物种的多样性高于预期。基因组分析的进展通过将基因组测序数据与人工智能分析相结合,研究人员发现了海洋病毒,并对其基因组进行了评估,发现它们从其他微生物或细胞中"窃取"了处理海洋中碳的基因。通过绘制微生物代谢基因(包括水下碳代谢基因)图谱,研究人员发现全球海洋中有340种已知的代谢途径。其中,有128种还存在于海洋病毒的基因组中。俄亥俄州立大学微生物学教授兼微生物组科学中心主任马修-沙利文(MatthewSullivan)说:"这个数字如此之高,让我感到震惊。"通过计算技术的进步,研究小组挖掘出了这一巨大的数据宝库,现在已经揭示了哪些病毒在碳代谢中发挥作用,并将这一信息用于新开发的群落代谢模型,以帮助预测如何利用病毒来设计海洋微生物群,从而实现更好的碳捕获。沙利文说:"建模是为了了解病毒是如何提高或降低系统中的微生物活性的。群落代谢建模告诉我一个梦寐以求的数据点:哪些病毒以最重要的代谢途径为目标,这很重要,因为这意味着它们是很好的杠杆。"昨天(2024年2月17日),沙利文在丹佛举行的美国科学促进会年会上介绍了这项研究。碳捕获病毒工程苏利文是塔拉海洋联合会(TaraOceansConsortium)的病毒研究协调人,该联合会是一项为期三年的全球性研究,研究气候变化对世界海洋的影响,并收集了35000份含有丰富微生物的水样。他的实验室主要研究噬菌体(感染细菌的病毒)及其在工程框架中的放大潜力,以操纵海洋微生物将碳转化为最重的有机物,沉入海底。"海洋会吸收碳,这可以缓冲气候变化。二氧化碳作为气体被吸收,并由微生物将其转化为有机碳,"沙利文说。"我们现在看到的是,病毒以这些微生物群落代谢中最重要的反应为目标。这意味着我们可以开始研究哪些病毒可以用来将碳转化为我们想要的那种碳。换句话说,我们能否加强这个巨大的海洋缓冲区,使其成为碳汇,为应对气候变化争取时间,而不是将碳释放回大气层,加速气候变化?"2016年,塔拉团队确定海洋中的碳下沉与病毒的存在有关。人们认为,当受病毒感染的碳处理细胞聚集成较大的粘性聚合体并掉落到海底时,病毒有助于碳的下沉。研究人员开发了基于人工智能的分析方法,从数以千计的病毒中找出少数"VIP"病毒,在实验室中进行培养,并将其作为海洋地球工程的模型系统。塔拉海洋联合会的达米安-埃维拉德(DamienEveillard)教授开发的这种新的群落代谢模型,有助于他们了解这种方法可能会产生哪些意想不到的后果。沙利文的实验室正在吸取这些海洋方面的经验教训,并将其应用到人类环境中的病毒微生物组工程中,以帮助脊髓损伤后的康复、改善感染艾滋病毒的母亲所生婴儿的预后、对抗烧伤伤口的感染等。海洋以外的应用土木、环境和大地工程学教授沙利文说:"我们正在进行的对话是,'这其中有多少是可以转换的?'我们的总体目标是对微生物组进行工程设计,使其朝着我们认为有用的方向发展。"他还报告了在一个完全不同的生态系统中使用噬菌体作为地球工程工具的早期努力:瑞典北部的永久冻土带,那里的微生物既能改变气候,又能在冻土融化时对气候变化做出反应。俄亥俄州立大学微生物学副教授弗吉尼亚-里奇(VirginiaRich)是美国国家科学基金会资助的EMERGE生物集成研究所的联合主任,该研究所设在俄亥俄州立大学,负责组织瑞典野外现场的微生物组科学研究。里奇还共同领导了之前的研究,该研究发现解冻的永久冻土层土壤中的单细胞生物是甲烷(一种强效温室气体)的重要生产者。里奇与新罕布什尔大学的露丝-瓦尔纳(RuthVarner)共同组织了美国科学院会议,后者是EMERGE研究所的共同负责人,该研究所的工作重点是更好地了解微生物群如何应对永久冻土融化以及由此产生的气候相互作用。沙利文的演讲题目是"从生态系统生物学到用病毒管理微生物组",是在题为"以微生物组为目标的生态系统管理"的会议上发表的:小角色,大作用"的会议上发表的。海洋方面的工作得到了美国国家科学基金会、戈登和贝蒂-摩尔基金会以及塔拉海洋公司的支持,除美国国家科学基金会外,土壤方面的工作也得到了能源部和格兰瑟姆基金会的资助。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418989.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1418989.htm

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研究发现受感染的微生物会携带产生甲烷的新基因

研究发现受感染的微生物会携带产生甲烷的新基因研究发现,微生物一旦受到感染,就会携带产生甲烷的新基因。最近的一项研究揭示,感染微生物的病毒在甲烷(一种强效温室气体)的环境循环中发挥着关键作用,从而加剧了气候变化。通过分析从各种湖泊到牛胃内部等15种不同栖息地采集的近1000组元基因组DNA数据,研究人员发现,微生物病毒携带有控制甲烷过程的特殊遗传元素,即辅助代谢基因(AMGs)。根据生物栖息地的不同,这些基因的数量也会不同,这表明病毒对环境的潜在影响也因其栖息地而异。这项研究的第一作者、俄亥俄州立大学伯德极地与气候研究中心副研究员钟志平说,这一发现为更好地理解甲烷如何在不同生态系统中相互作用和移动提供了重要依据。"了解微生物如何推动甲烷过程非常重要,"钟说,他也是一名微生物学家,研究微生物如何在不同环境中进化。"微生物对甲烷代谢过程的贡献已经研究了几十年,但对病毒领域的研究在很大程度上仍然不足,我们希望了解更多"。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。病毒在温室气体排放中的作用病毒帮助促进了地球上所有的生态、生物地球化学和进化过程,但科学家们直到最近才开始探索它们与气候变化的关系。例如,甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体排放源,但主要是由被称为古细菌的单细胞生物产生的。这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学微生物组科学中心微生物学教授马修-沙利文(MatthewSullivan)说:"病毒是地球上最丰富的生物实体。在这里,我们在一长串病毒编码的代谢基因中增加了甲烷循环基因,从而扩大了我们对其影响的了解。我们的团队试图回答病毒在感染过程中实际操纵了多少'微生物代谢'"。尽管微生物在加速大气变暖方面发挥的重要作用现已得到广泛认可,但人们对感染这些微生物的病毒所编码的甲烷代谢相关基因如何影响它们的甲烷产生却知之甚少,钟南山说。为了解开这个谜团,钟志平和他的同事们花了近十年的时间从独特的微生物库中收集和分析微生物和病毒DNA样本。研究小组选择的最重要的研究地点之一是克罗地亚自然保护区内的弗拉纳湖。在富含甲烷的湖泊沉积物中,研究人员发现了大量影响甲烷产生和氧化的微生物基因。此外,他们还发现了多种病毒群落,并发现了13种有助于调节宿主新陈代谢的AMG。尽管如此,没有任何证据表明这些病毒本身直接编码甲烷代谢基因,这表明病毒对甲烷循环的潜在影响因其栖息地而异,钟说。牲畜和环境影响总之,研究显示,甲烷代谢AMG更有可能在宿主相关环境(如牛胃内部)中发现,而在环境栖息地(如湖泊沉积物)中发现的这些基因则较少。由于奶牛和其他牲畜也造成了全球约40%的甲烷排放,他们的研究表明,病毒、生物和整个环境之间的复杂关系可能比科学家们曾经想象的更加错综复杂。钟说:"这些发现表明,病毒对全球的影响被低估了,值得引起更多关注。"虽然目前还不清楚人类活动是否影响了这些病毒的进化,但研究小组希望从这项工作中获得的新见解能让人们进一步认识到传染源对地球上所有生命的影响力。尽管如此,要继续深入了解这些病毒的内在机制,还需要进一步的实验来进一步了解它们对地球甲烷循环的贡献,钟南山说,尤其是当科学家们在研究如何减少微生物驱动的甲烷排放时。他说:"这项工作是掌握气候变化的病毒影响的第一步。我们还有很多东西要学。"编译自:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423073.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1423073.htm

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研究人员对3.175亿个海洋微生物的基因信息进行了分析和编目

研究人员对3.175亿个海洋微生物的基因信息进行了分析和编目海洋微生物组是一个巨大的、高度多样化的基因库,具有复杂的新陈代谢能力。全球海洋基因组已被证明是科学的重要资源,尤其是在健康领域。例如,最初从水母中分离出来的绿色荧光蛋白现在已被广泛应用于医学成像诊断;生活在热液喷口周围的细菌是用于检测SARS-CoV-2的PCR测试中聚合酶的来源。但是,还有更多的基因有待发现。元基因组学是对直接取自环境或临床样本的遗传物质的研究,可以将基因功能与基因所属的生物体相匹配。分析数百万海洋微生物的基因构成是一项艰巨的任务。值得庆幸的是,人工智能的兴起和计算能力的提高使得大规模的元基因组分析成为可能。现在,阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员与西班牙国家研究委员会(CSIC)海洋科学研究所合作,对居住在海洋中的微生物的大量基因信息进行了分析和编目。研究人员利用2021年发明的KAUST元基因组分析平台(KMAP)分析了2102份海洋样本。大部分(78.5%)样本采集于上层海洋(0至200米/656英尺);7.2%采集于中层海洋(200米/656英尺至1000米/3281英尺);10.2%采集于暗层海洋,深度低于1000米/3281英尺。他们的DNA测序分析确定了3.175亿个独特的基因簇,并利用这些基因簇创建了KMAP全球海洋基因目录1.0,这是世界上最大的海洋微生物开源目录,可将微生物与基因功能、地理位置和栖息地类型相匹配。除了增进我们对海洋微生物群及其新陈代谢能力的了解外,所提供的信息还能帮助科学家追踪全球变暖、污染和整体海洋健康状况,并为探索新型基因在医药、能源、食品和其他行业的潜在用途提供了工具。该研究的通讯作者卡洛斯-杜阿尔特(CarlosDuarte)说:"科学家可以远程访问目录,研究不同的海洋生态系统是如何运作的,跟踪污染和全球变暖的影响,寻找生物技术应用,如新型抗生素或分解塑料的新方法。我们目前正在经历的人工智能加速发展很可能会在识别我们正在发布的海量目录中所包含的生物技术相关基因方面发挥重要作用"。有趣的是,在中深海区发现的独特基因簇中,真菌占了50%以上,这凸显了真菌对微生物多样性的贡献。此外,95.9%的样本来自远洋区,即远离海岸的开放自由水域,4.1%的样本来自海底区,即洋底。底栖微生物在海洋生物地球化学循环中起着举足轻重的作用,生物圈中生物(生物)和非生物(非生物)之间的相互作用促进了碳、氮和硫等重要元素的更替。收集有关这些微生物的信息为了解海洋生态系统如何适应因自然和人为原因而不断变化的环境提供了宝贵的信息。"我们的分析强调了继续对海洋进行采样的必要性,重点是那些研究不足的区域,如深海和洋底,"该研究的主要作者ElisaLiaolo说。虽然3.175亿个基因簇听起来似乎很多,但研究人员知道,他们仍有很多工作要做。杜阿尔特说:"海洋基因目录1.0中记录的3.17亿个基因组虽然令人印象深刻,但很可能只是海洋生命漫长进化史所积累的庞大功能库的冰山一角。进一步的项目侧重于对海洋中未被充分研究的栖息地进行取样和大规模测序,其中包括研究中未包括的珊瑚和海草等生物,这些栖息地中已知有大量微生物物种,这些项目将可能揭示出比这个初始基因目录中包含的基因数量多得多的基因。"这项研究发表在《科学前沿》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1414823.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1414823.htm

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当碳汇下沉:新研究发现了一个气候变化的"定时炸弹"

当碳汇下沉:新研究发现了一个气候变化的"定时炸弹"在世界各地的湖泊和河流中发现,像这种单细胞生物Parameciumbursaria既能吃又能进行光合作用。像这样的微生物在气候变化中扮演着双重角色,它们释放或吸收二氧化碳--这种捕获热量的温室气体是变暖的主要驱动力--这取决于它们是依靠类似动物的生活方式还是类似植物的生活方式。资料来源:DanielJ.Wieczynski,杜克大学该研究还发现,这些生物在转换之前的行为变化可以作为气候变化临界点的早期预警信号。然而,环境中营养物质水平的增加,如农业径流中的氮,会使这些警告信号变弱。混合营养型微生物是能够在像植物一样进行光合作用(吸收二氧化碳)和像动物一样进食(释放二氧化碳)之间转换的生物体。它们在全球范围内都很丰富,普遍存在于淡水和海洋环境中,估计占了海洋浮游生物的大部分。杜克大学和加州大学圣巴巴拉分校的研究人员通过开发一个计算机模拟,模拟混合营养型微生物如何获得能量以应对变暖,发现在变暖条件下,混合营养型微生物从碳汇转变为碳排放者。这些发现意味着,随着温度的升高,这些高度丰富的微生物群落可能从对地球的净冷却效应变为净升温效应。杜克大学的DanielWieczynski博士和该研究的主要作者说:"我们的研究结果显示,混合营养型微生物在生态系统对气候变化的反应中的作用比以前想象的要重要得多。通过将微生物群落转化为应对变暖的净二氧化碳来源,混养微生物可以通过在生物圈和大气层之间创造一个正反馈循环来进一步加速变暖。"混合营养型原生动物Parameciumbursaria可以吃细菌或使用光合作用来获得能量和碳。光合作用发生在生活在Pbursaria细胞内的内共生小球藻(绿色球体)内。加州大学圣巴巴拉分校的HollyMoeller博士和该研究的共同作者补充说:"由于混生虫既能捕获又能排放二氧化碳,它们就像'开关',既能帮助减少气候变化,也能使其恶化。这些虫子很小,但它们的影响真的可以扩大。我们需要像这样的模型来了解如何。"杜克大学的Jean-PhilippeGibert博士和该研究的另一位共同作者说:"目前最先进的长期气候变化预测模型只是以一种极其还原的、部分的,或者有时是完全错误的方式来考虑微生物的作用。因此,非常需要像这样的研究来提高我们对地球大气过程的生物控制的广泛理解。"研究人员的模型还显示,就在混合营养型微生物群落转向排放二氧化碳之前,它们的丰度开始疯狂波动。这些变化可以通过监测混合营养型微生物的丰度在自然界中检测出来,并为这些微生物可以作为气候变化临界点的早期预警信号带来希望。Wieczynski博士说:"这些微生物可能作为快速气候变化的灾难性影响的早期指标,这在泥炭地等目前是主要碳汇的生态系统中特别重要,因为在这些地方混合营养体的数量非常多"。然而,研究人员还发现,这些早期预警信号可能会被环境中氮气等营养物质的增加所削弱,这些营养物质通常是由农业和废水处理设施的径流引起的。当更多的此类营养物质被包括在模拟中时,研究人员发现,发生预警波动的温度范围开始缩小,直到最终信号消失,临界点到来时没有明显的警告。"检测这些警告信号将是一个挑战。特别是如果它们随着营养物的污染而变得更加微妙"。莫勒博士说。"然而,错过它们的影响是巨大的。我们可能会在一个更不理想的状态下结束生态系统,向大气中添加温室气体,而不是清除它们。"在这项研究中,研究人员使用4度的温度跨度进行了模拟,从19到23摄氏度。在未来五年内,全球气温可能会比工业化前的水平高出1.5摄氏度,并有望在本世纪末突破2至4摄氏度。研究人员提醒说,研究中使用的数学模型借鉴了有限的经验证据来调查变暖对微生物群体的影响。Wieczynski博士说:"尽管模型是强有力的工具,但理论结果最终必须通过经验来检验。我们强烈主张对我们的结果进行进一步的实验和观察测试"。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366181.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1366181.htm

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小小的海洋征服者:原绿球菌的祖先如何通过外骨骼"筏子"掌握海洋

小小的海洋征服者:原绿球菌的祖先如何通过外骨骼"筏子"掌握海洋新的研究表明,Prochlorococcus微生物的古代沿海祖先通过在甲壳素颗粒上漂流而在海洋中定居。资料来源:Jose-LuisOlivares/MIT但是,原绿球菌并不总是居住在开放水域。这种微生物的祖先可能更接近海岸,那里营养物质丰富,生物体在海底的公共微生物垫中生存。那么,这些沿海居民的后代是如何最终成为今天开放海洋的光合作用的动力源的呢?麻省理工学院的科学家认为,漂流是关键所在。在一项新的研究中,他们提出原球藻的祖先获得了一种抓住甲壳素的能力--古代外骨骼的降解颗粒。微生物搭上了路过的片状物,利用这些颗粒作为筏子,进一步向海中冒险。这些甲壳素筏子可能还提供了必要的营养物质,为微生物提供了燃料,使它们在旅途中得以维持。这样,一代又一代的微生物可能有机会进化出新的能力,以适应开放的海洋。最终,它们会进化到可以跳船,并作为今天的自由漂浮的海洋居民而生存。麻省理工学院地球、大气和行星科学系(EAPS)的研究科学家RogierBraakman说:"如果原绿球菌和其他光合生物没有在海洋中定居,我们将看到一个非常不同的星球。"正是由于它们能够附着在这些甲壳素筏上,使它们能够在地球生物圈的一个全新的、巨大的部分建立一个立足点,以一种永远改变地球的方式。"Braakman和他的合作者在5月9日发表在PNAS上的一项研究中提出了他们新的"甲壳素筏"假说,以及支持这一观点的实验和遗传分析。麻省理工学院的共同作者是GiovannaCapovilla、GregFournier、JuliaSchwartzman、XindaLu、AlexisYelton、ElainaThomas、JackPayette、KurtCastro、OttoCordero和麻省理工学院教授Sallie(Penny)Chisholm,以及来自包括伍兹霍尔海洋学研究所在内的多个机构的同事。一个奇怪的基因原球藻是属于被称为皮青菌类的两个主要群体之一,它们是地球上最小的光合作用生物。另一组是新球藻,一种密切相关的微生物,可以在海洋和淡水系统中大量发现。这两种生物都通过光合作用谋生。但事实证明,原球藻的一些菌株可以采取其他生活方式,特别是在光照不足的地区,光合作用难以维持。这些微生物是"混合营养"的,它们混合使用一系列碳捕获策略来生长。Chisholm实验室的研究人员在寻找混合营养的迹象时,偶然发现几个现代原球菌菌株中的一个共同基因。该基因编码了分解甲壳素的能力,甲壳素是一种富含碳元素的材料,来自节肢动物(如昆虫和甲壳动物)脱落的外壳。卡波维拉说:"这非常奇怪,"当她作为博士后加入实验室时,她决定更深入地研究这一发现。在这项新的研究中,卡波维拉进行了实验,观察原球菌是否真的能以一种有用的方式分解甲壳素。该实验室以前的工作表明,甲壳素降解基因出现在生活在低光照条件下的原球菌菌株和新球菌中。该基因在居住在更多阳光照射区域的原球菌中缺失。在实验室里,卡波维拉将甲壳素颗粒引入低光照和高光照菌株的样本中。她发现,含有该基因的微生物可以降解甲壳素,其中,只有适应低光照的原绿球菌似乎从这种分解中受益,因为它们似乎也因此而生长得更快。这些微生物还可以粘附在甲壳素片上--这一结果使布拉克曼特别感兴趣,他研究代谢过程的进化以及它们塑造地球生态的方式。他说:"人们总是问我:这些微生物是如何在早期海洋中殖民的?而当吉奥在做这些实验时,出现了这个'哈'的时刻。"布拉克曼想知道:这个基因会不会存在于原球菌的祖先中,使沿海微生物能够附着在甲壳素上并以其为食,然后乘着片状物出海?这一切都在时间上为了测试这个新的"甲壳素筏"假说,研究小组将目光投向了Fournier,他擅长在历史中追踪微生物物种的基因。2019年,Fournier的实验室为那些表现出甲壳素降解基因的微生物建立了一个进化树。从这棵树上,他们注意到一个趋势:微生物只有在节肢动物在一个特定的生态系统中变得丰富之后才开始使用甲壳素。为了使甲壳素筏假说成立,该基因必须在节肢动物开始在海洋环境中定居后不久就出现在原绿球菌的祖先中。研究小组查阅了化石记录,发现水生的节肢动物物种在古生代早期,即大约5亿年前开始大量出现。根据Fournier的进化树,那也恰好是甲壳素降解基因出现在原球藻和新球藻的共同祖先中的时间。Fournier说:"这个时间点是相当可靠的。海洋系统正充斥着这种以甲壳素形式存在的新型有机碳,正如使用这种碳的基因在所有不同类型的微生物中传播一样。而这些甲壳素颗粒的移动突然为微生物打开了机会,使其真正进入了开放的海洋。"甲壳素的出现可能对生活在低光照条件下的微生物特别有利,例如沿着沿海的海底,许多远古细菌被认为生活在那里。对这些微生物来说,甲壳素将是一个非常需要的能量来源,也是它们离开公共的沿海环境的一个途径。布拉克曼说,一旦出海,漂流的微生物足够结实,可以发展其他海洋居住的适应性。数百万年后,这些生物就准备好了"铤而走险",进化成今天的自由漂浮的光合作用的原球藻。归根结底,这是关于生态系统的共同进化。有了这些甲壳素筏子,节肢动物和蓝细菌都能够扩展到开放的海洋。最终,这有助于现代海洋生态系统的崛起。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359755.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1359755.htm

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研究发现人群抗生素的使用会影响个人的健康

研究发现人群抗生素的使用会影响个人的健康抗生素的主要问题之一是除了清除体内的病原体外还对天然菌群产生负面影响。肠道微生物群是由生活在消化道中的数十亿细菌和其他微生物组成的--有些是有益的,有些是潜在有害的。在一个健康的人身上,这些微生物共存而没有问题。但长期使用抗生素会使这种共生关系失去平衡,导致身体更容易生病。AMR也有一个遗传因素。相同或不同物种的细菌通过一种叫做水平基因转移的过程相互分享基因。当细菌传递抗生素抗性基因(ARG)时,就会产生AMR,而水平基因转移可以发生在个体内部和环境中的菌株之间。它甚至可以发生在死细胞和活细胞之间。由于细菌迅速繁殖,耐药性被放大了。已经有很多关于抗生素对肠道微生物组的短期影响的研究。然而,长期以来对普通人群的影响还没有被研究得那么多。一项新的研究考察了人口对抗生素的消费如何影响该人口中发现的ARG水平。研究人员分析了14个国家的健康人的3000多份肠道微生物组样本。该研究的通讯作者ChristopherQuince说:"即使是最近没有服用过抗生素的健康人,也会不断受到来自与他们互动的人或宠物的微生物的轰击,这可能导致抗性基因嵌入他们自己的微生物群中。"然后他们将样本中发现的ARG与大型基因组集合中发现的ARG进行了比较,以了解这些基因如何在微生物和病原体之间移动。Quince说:"我们特意把重点放在健康人的样本上,或者至少是那些我们可以确信没有服用抗生素的人。我们需要看到在没有任何抗菌素影响的情况下,肠道微生物组的基因概况。"研究人员对他们发现的ARG数量进行了编目,将他们的数据与抗生素耐药性综合数据库(CARD)进行了比较,该数据库是一个收集和组织ARG及其相关表型(可观察特征)信息的生物数据库。他们确定了16个AMR基因的中位数,并发现基因的中位数在他们研究的14个国家中有所不同。利用世卫组织和ResistanceMap的数据,研究人员证明了一个国家的ARG频率与它的抗生素消费水平之间的强烈关联。ResistanceMap是一个基于网络的数据可视化工具集合,用于互动探索AMR和全球抗生素使用的趋势。Quince说:"我们发现,在更经常服用抗生素的国家,其人口的肠道微生物组中的抗性基因数量也更高。"这项研究的结果表明,无论一个人的健康状况如何,也无论他们是否在服用抗生素,肠道中的ARG数量在很大程度上受到整个人口抗生素消费的影响。该研究的共同作者FalkHildebrand说:"我们已经知道一些年了,抗菌素抗性基因可以在肠道细菌之间难以置信地快速传播。这项研究如此重要,因为它第一次可以量化国家抗生素的使用对我们的共生细菌的影响,同时也让我们了解到我们可以期待的常见抗性类型的演变。"研究人员希望,他们的研究提供的见解将指导未来的治疗和新的抗菌药物的开发。该研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351747.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1351747.htm

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科学家正利用土壤微生物的DNA帮助提高气候模型的准确性

科学家正利用土壤微生物的DNA帮助提高气候模型的准确性微生物模型利用广泛的基因组数据为土壤碳模拟提供动力。图片来源:VictorO.Leshyk插图这个新模型使科学家们能够更好地了解某些土壤微生物如何有效地储存植物根系提供的碳,并为农业战略提供信息,以保护土壤中的碳,支持植物生长和减缓气候变化。"我们的研究证明了直接从土壤中收集微生物遗传信息的优势。在此之前,我们只掌握了实验室研究的少数微生物的信息,"论文第一作者、伯克利实验室博士后研究员吉安娜-马施曼(GiannaMarschmann)说。"有了基因组信息,我们就能建立更好的模型,预测各种植物类型、作物甚至特定栽培品种如何与土壤微生物合作,更好地捕集碳。同时,这种合作还能增强土壤健康"。最近发表在《自然-微生物学》杂志上的一篇新论文介绍了这项研究。论文的通讯作者是伯克利实验室的EoinBrodie和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的JenniferPett-Ridge,后者领导着"微生物持久存在"土壤微生物组科学重点领域项目,该项目由能源部科学办公室资助,以支持这项工作。看见看不见的东西-微生物对土壤健康和碳的影响土壤微生物帮助植物获取土壤养分,抵抗干旱、疾病和虫害。它们对碳循环的影响在气候模型中的体现尤为重要,因为它们会影响土壤中储存的碳量或在分解过程中以二氧化碳形式释放到大气中的碳量。通过利用这些碳构建自己的身体,微生物可以将碳稳定(或储存)在土壤中,并影响碳在地下的储存量和储存时间。这些功能与农业和气候的相关性正受到前所未有的关注。然而,仅一克土壤中就含有多达100亿个微生物和数千个不同物种,绝大多数微生物从未在实验室中被研究过。直到最近,科学家们才从实验室研究的极少数微生物中获得数据,为这些模型提供依据,其中许多微生物与需要在气候模型中体现的微生物无关。Brodie解释说:"这就好比根据只生长在热带森林中的植物所提供的信息,为沙漠建立生态系统模型。"为了应对这一挑战,科学家团队直接利用基因组信息建立了一个模型,该模型能够适应任何需要研究的生态系统,从加利福尼亚的草原到北极解冻的永久冻土。该模型利用基因组深入了解土壤微生物的功能,研究小组将这种方法用于研究加利福尼亚牧场中植物与微生物组之间的相互作用。牧场在加州具有重要的经济和生态意义,占陆地面积的40%以上。研究重点是生活在植物根部周围的微生物(称为根圈)。这是一个重要的研究环境,因为尽管根区只占地球土壤体积的1-2%,但据估计,根区储存了地球土壤中30-40%的碳,其中大部分碳是由根系在生长过程中释放出来的。为了建立这个模型,科学家们利用加州大学霍普兰研究与推广中心提供的数据,模拟了微生物在根部环境中的生长情况。不过,这种方法并不局限于特定的生态系统。由于某些遗传信息与特定的性状相对应,就像人类一样,基因组(模型所基于的)与微生物性状之间的关系可以转移到世界各地的微生物和生态系统中。研究小组开发了一种新方法来预测微生物的重要性状,这些性状会影响微生物利用植物根系提供的碳和养分的速度。研究人员利用该模型证明,随着植物的生长和碳的释放,由于根系化学和微生物性状之间的相互作用,会出现不同的微生物生长策略。特别是,他们发现,生长速度较慢的微生物在植物生长后期会受到碳释放类型的青睐,而且它们在利用碳方面的效率出奇地高--这使它们能够在土壤中储存更多的这种关键元素。这一新的观测结果为改进模型中根系与微生物之间的相互作用提供了依据,并提高了预测微生物如何影响气候模型中全球碳循环变化的能力。"这些新发现对农业和土壤健康具有重要意义。通过我们正在建立的模型,我们越来越有可能利用对碳如何在土壤中循环的新认识。这反过来又为我们提供了可能性,使我们能够提出保护土壤中宝贵的碳的策略,从而在可行的范围内支持生物多样性和植物生长,以衡量其影响,"马施曼说。这项研究强调了利用基于遗传信息的建模方法来预测微生物性状的威力,有助于揭示土壤微生物组及其对环境的影响。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420579.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1420579.htm

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