有关肠道微生物组的新发现可能带来新的戒毒疗法

有关肠道微生物组的新发现可能带来新的戒毒疗法维克森林大学医学院的研究人员利用肠道微生物组调节大脑功能的能力及其在抑郁症、焦虑症和自闭症等神经精神疾病中作用的现有科学知识作为研究基础。他们另辟蹊径，研究微生物组是否以及如何影响可卡因的使用和戒断渴望。该研究的通讯作者德鲁-基拉利（DrewKiraly）说："对于有可卡因使用障碍病史的患者来说，复吸的风险很大，目前还没有有效的药物治疗方法来降低这种风险。因此，我们的研究考察了肠道微生物组如何随着时间的推移影响药物寻求。"首先，研究人员给大鼠注射抗生素，以消耗动物微生物群中的"好"细菌。然后训练大鼠自我服用可卡因。接下来，研究人员考察了有益肠道细菌的减少是否会影响老鼠戒毒后的可卡因觅药行为。最后，研究人员给大鼠注射了短链脂肪酸（SFCAs），以逆转抗生素治疗的效果，看看它对大鼠觅可卡因的行为有什么影响。短链脂肪酸由有益的肠道细菌产生，对大脑健康非常重要。研究人员发现，与对照组相比，微生物群耗竭的大鼠吸食更多的可卡因，并且在戒断一段时间后更努力地寻找毒品，他们说，这表明肠道微生物群影响了可卡因的奖励效应。除了行为上的变化，研究人员还发现，微生物群耗竭显著改变了大脑奖赏和快感系统的一部分--伏隔核的神经生物学标记。重要的是，他们发现微生物群耗竭造成的行为和生物影响可以通过施用SCFA逆转。研究人员说，他们的发现为今后研究特定微生物组成如何驱动药物寻求和其他动机相关行为奠定了基础："综合来看，这些发现证明了微生物组及其代谢物在药物摄取和寻求中的作用，为今后在这一领域开展转化工作奠定了基础。最终，这些微生物信号通路有可能作为生物标志物或药物使用障碍患者的治疗方法进行探索。"这项研究发表在《神经精神药理学》（Neuropsychopharmacology）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375001.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375001.htm

科学家发现 CRISPR-Cas 系统的潜在新功能

科学家发现CRISPR-Cas系统的潜在新功能研究小组最近在《自然-微生物学》（NatureMicrobiology）杂志上发表了他们的研究成果。亚历山大-普罗斯特博士图片来源：UDE/BettinaEngel-Albustin2020年，生物化学家埃马纽埃尔-夏彭蒂耶（EmmanuelleCharpentier）和詹妮弗-杜德娜（JenniferDoudna）因将CRISPR-Cas系统（或称"基因剪刀"）应用于基因工程的生物技术而获得诺贝尔奖。然而，这种基因工具的许多功能至今仍未被探索。例如，微生物能否利用它们来对抗寄生在它们身上的其他微生物？带着这个研究问题，亚历山大-普罗普斯特分析了地壳深处微生物的遗传物质。地球上70%以上的微生物都生活在深层生物圈中。如果我们想了解地球上的多样性，就值得深入研究，他解释道。这位微生物学家和他的团队一起分析了美国一个间歇泉从深海吐到地面的水，以及日本堀之部地下实验室的样本。研究小组重点研究了古细菌，它们作为宿主和寄生虫生活在生态系统中。这种微小的微生物在细胞大小上与细菌极为相似，但生理特性却大相径庭。他们的基因组分析结果提供了新的见解：宿主附近的寄生虫明显很少，而且宿主对寄生虫表现出遗传抗性。研究人员从微生物基因组中的基因剪刀中发现了其中的原因。"在进化过程中，古细菌吸收了寄生虫的DNA。如果带有相同DNA的寄生虫现在攻击生物体，外来遗传物质可能会被CRISPR系统识别并分解，"普罗普斯特解释道。这位微生物学家是分析环境样本中遗传物质的专家，他的实验室采用了最新的方法，如牛津纳米孔技术，该技术可以对遗传物质进行快速、全面的测序。为了排除他们只是遇到个别情况的可能性，研究人员将分析范围扩大到7000多个基因组，并观察到这种现象非常频繁。在未来的研究中，这一发现还将有助于区分有益的共生体和有害的寄生虫。如果存在CRISPR识别，那么该微生物就很有可能是寄生虫。这或许还将有助于今后更好地理解重要的新陈代谢过程，如生态系统中的碳流。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374597.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374597.htm

中科院微生物研究所创建出仿生海洋电池

中科院微生物研究所创建出仿生海洋电池9月24日，国际学术期刊NatureCommunications报道了微生物所研究人员创建的小型化仿生海洋电池，在生物光伏领域取得新进展。该研究受到海洋微生物生态系统是一个天然太阳能生物转化系统的启发。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1324735.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1324735.htm

斯坦福大学科学家构建了首个合成人类微生物组模型

斯坦福大学科学家构建了首个合成人类微生物组模型斯坦福大学的一个研究小组构建了第一个合成微生物组模型，该模型完全从零开始构建--包括100多个不同的细菌物种。研究人员们希望这一成就将彻底改变肠道微生物组的研究，进而能提供一个可用于未来实验的一致工作模型。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1315083.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1315083.htm

中国科学家发现让茶叶口感更佳的秘密

中国科学家发现让茶叶口感更佳的秘密研究表明，茶叶的品质不仅取决于茶树的品种，还取决于茶树根部的微生物，改变这些微生物群落可以提高氨基酸含量，从而显著改善茶叶品质。"通过微生物组学研究，我们在不同品质的茶树根部发现了微生物群落的显著差异，尤其是与氮代谢相关的微生物，"中国福建农林大学的许通达说。"最关键的是，通过从优质茶树根系中分离和组装合成微生物群落，我们成功地显著提高了不同茶树品种的氨基酸含量，从而改善了茶叶品质"。这张照片显示的是中国福建武夷山的茶山茶叶栽培的挑战和微生物解决方案中国拥有丰富的茶树遗传资源。但是，研究人员解释说，通过分子遗传育种方法提高茶叶品质具有挑战性。人们有兴趣寻找其他方法来改造和提高茶叶品质，或许包括使用微生物制剂。早先的研究表明，生活在植物根部的土壤微生物会影响植物吸收和利用养分的方式。在新的研究中，研究人员希望进一步了解根部微生物对茶叶品质的具体影响。他们发现，茶叶根部的微生物会影响其对氨的吸收，进而影响茶氨酸的产生，而茶氨酸是决定茶叶口感的关键。他们还发现，不同茶叶中定植的微生物存在差异。通过比较茶氨酸含量不同的茶叶品种，他们确定了一组微生物，这些微生物有望改变氮代谢，提高茶氨酸的含量。接下来，他们构建了一个被称为"SynCom"的合成微生物群落，该群落与一种名为"Rougui"的高丙氨酸茶叶品种的微生物群落非常相似。当他们将SynCom应用于茶叶根部时，发现它提高了茶氨酸的水平。这种微生物还能让拟南芥这种常用于基础生物学研究的植物更好地耐受低氮条件。对农业的广泛影响该研究的合著者唐文新说："人们最初对从优质茶树根部提取的合成微生物群落的期望是提高劣质茶树的品质。然而，我们惊讶地发现，合成微生物群落不仅能提高低品质茶树的品质，还能对某些高品质茶叶品种产生显著的促进作用。而且，这种效果在低氮土壤条件下尤为明显"。这张照片显示的是中国福建武夷山的茶山研究结果表明，合成微生物群落可以改善茶叶的品质，尤其是在缺氮的土壤条件下生长的茶叶。由于茶树需要大量的氮，这一发现有助于减少化肥的使用，同时提高茶树的品质。这些发现可能会对更广泛的农作物产生重要影响。"根据我们目前的实验结果，加入SynCom21微生物群落不仅改善了不同茶叶品种对铵态氮的吸收，还增强了拟南芥对铵态氮的吸收，"许说。"这表明，SynCom21的铵态氮吸收促进功能可能适用于各种植物，包括其他作物。"例如，它可以培育出品质更好的水稻，包括蛋白质含量更高的水稻。他们现在计划进一步优化SynCom，并评估其在田间试验中的应用。他们还希望进一步了解根部微生物如何影响茶树的其他次生代谢物。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419165.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419165.htm

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