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

研究发现食用甲烷的“博格”一直在同化地球上的微生物

研究发现食用甲烷的“博格”一直在同化地球上的微生物在《星际迷航》中，博格人(Borg)是一个冷酷无情的、具有蜂巢意识的集体，他们同化其他生物目的是为了接管银河系。在非虚构的地球上，博格人是可以帮助人类对抗气候变化的DNA包。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1330085.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1330085.htm

研究发现肠道微生物组可能是调节体温的一个因素

研究发现肠道微生物组可能是调节体温的一个因素这项研究揭示了肠道微生物组在调节体温方面被忽视的作用，这可能是在过去一个半世纪观察到的平均基础体温下降的原因。这项研究由密歇根大学医学院医学博士罗伯特-迪克森领导的研究小组进行，利用入院的败血症患者的健康记录，对小鼠进行实验，调查肠道细菌组成、温度变化和健康结果之间的关系。败血症是身体对威胁生命的感染的反应，可导致体温的急剧变化，其轨迹与死亡率有关。医疗实践表明，住院的败血症患者在体温反应方面有很大的差异，这种差异可以预测他们的生存机会。该研究的主要作者、内科医学系的临床讲师KaleBongers博士说："体温是一个重要的标志，这是有原因的。它既容易测量，又能告诉我们关于身体炎症和代谢状态的重要信息"。然而，这种温度变化的原因，无论是在败血症中还是在健康状况下，都一直是未知的。Dickson说："我们知道温度反应在败血症中很重要，因为它强烈地预示着谁能活下去和谁会死去。但我们不知道是什么驱动了这种变异，以及是否可以修改它以帮助病人。"为了尝试了解这种变异的原因，该团队分析了116名入院患者的直肠拭子。患者的肠道微生物群差异很大，证实了这是变异的一个潜在来源。"可以说，我们的病人在其微生物群中的变异比他们自己的遗传学中的变异更多，"Bongers说。"任何两个病人在他们自己的基因组中都有99%以上的相同之处，而他们的肠道细菌可能有字面上0%的重叠。"作者发现，肠道细菌的这种变化与病人在医院时的体温轨迹相关。特别是，来自厚壁菌门的常见细菌与发烧反应的增加关系最为密切。这些细菌是常见的，在不同的病人中是不同的，而且已知它们会产生重要的代谢物，进入血液并影响身体的免疫反应和代谢。为了在受控条件下确认这些发现，该团队使用了小鼠模型，将正常小鼠与缺乏微生物组的基因相同的小鼠进行比较。实验性败血症引起了常规小鼠体温的剧烈变化，但对无菌小鼠的温度反应的影响却很微弱。在有微生物组的小鼠中，温度反应的变化与在人类中发现的同一细菌家族（Lachnospiraceae）密切相关。Dickson说："我们发现，同一种肠道细菌在我们的人类受试者和实验室小鼠中都能解释温度变化。这让我们对我们的发现的有效性充满信心，并给我们提供了一个了解这一发现背后的生物学的目标。"即使在健康状态下，没有微生物组的小鼠的基础体温也比常规小鼠低。用抗生素治疗正常小鼠也会降低其体温。该研究强调了肠道微生物组在体温中的一个未被重视的作用，并且可以解释过去150年中基础体温的降低。"虽然我们肯定没有证明微生物组的变化解释了人类体温的下降，但我们认为这是一个合理的假设，"Bongers说。"在过去的150年里，人类的遗传学没有发生有意义的变化，但是饮食、卫生和抗生素的变化对我们的肠道细菌产生了深刻的影响"。研究人员认为需要进一步研究以了解针对微生物组调节体温是否有助于改变败血症患者的结果。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346379.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346379.htm

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

哈佛大学的科学家对感染深海微生物的病毒有了新的认识

哈佛大学的科学家对感染深海微生物的病毒有了新的认识在地球上，病毒是最丰富和多样的生命形式，栖息在每个环境中。例如，在海洋中，病毒甚至比微生物更多，其数量是微生物的十倍。病毒通过感染生物体进行复制，范围从人类和动物到昆虫甚至微生物。尽管感染微生物的环境病毒的存在并不是一个新的发现，但它们的流行程度以前是未知的。研究人员刚刚开始理解病毒的丰富多样性以及它们对生态系统的影响和它们在生态系统中的功能。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354289.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354289.htm

研究发现纳米材料氧化石墨烯可通过肠道微生物组影响免疫系统

研究发现纳米材料氧化石墨烯可通过肠道微生物组影响免疫系统"该论文的通讯作者、瑞典卡罗林斯卡学院环境医学研究所教授BengtFadeel说："这表明我们必须将肠道微生物组纳入我们对纳米材料如何影响免疫系统的理解。研究结果对于确定纳米材料的潜在不利影响以及在新材料中减轻或防止这种影响非常重要。"石墨烯是一种极薄的材料，比人的头发还要薄一百万倍。它由单层碳原子组成，比钢铁更坚固，但又有弹性、透明和导电性。这使得它在众多的应用中极为有用，包括在配备有可穿戴电子设备的"智能"纺织品中，以及作为复合材料的组成部分，以增强现有材料的强度和导电性。随着石墨烯基纳米材料使用的增加，需要研究这些新材料如何影响身体。人们已经知道纳米材料会对免疫系统产生影响，近年来的一些研究表明，它们也会影响肠道微生物组，即胃肠道中自然存在的细菌。纳米材料、肠道微生物组和免疫力之间的关系是本研究使用斑马鱼进行的主题。被调查的纳米材料是氧化石墨烯，它可以被描述为石墨烯的一个相对物，由碳原子和氧原子组成。与石墨烯不同，氧化石墨烯可溶于水，是医学研究的兴趣所在，例如，作为在体内输送药物的一种手段。在这项研究中，研究人员让成年斑马鱼通过水接触氧化石墨烯，并分析了它如何影响微生物组的组成。他们既使用了正常的鱼，也使用了在其肠道细胞中缺乏一种叫做芳烃受体（通常缩写为AhR）的受体分子的鱼，这是一种对各种内源性和细菌性代谢物的受体。"我们能够表明，当我们将鱼暴露在氧化石墨烯中时，肠道微生物组的组成发生了变化，即使是低剂量，AhR也会影响肠道微生物组，"该研究的第一作者、卡罗林斯卡学院环境医学研究所的博士后研究员彭国涛说。研究人员还生成了完全缺乏天然肠道微生物组的斑马鱼幼体，这使得研究个别微生物组成分的影响成为可能，在这种情况下，丁酸（一种脂肪酸），它由某些类型的肠道细菌分泌。众所周知，丁酸能够与AhR结合。这样做，研究人员发现，氧化石墨烯和丁酸的组合在鱼体内产生了所谓的2型免疫力。结果发现，这种效果取决于肠道细胞中AhR的表达。"这种类型的免疫力通常被视为对寄生虫感染的一种反应。"彭国涛说："我们的解释是，肠道免疫反应可以以类似于处理寄生虫的方式处理氧化石墨烯。"使用一种先进的免疫细胞绘图方法，研究人员还能够表明，在斑马鱼幼虫中发现了一种叫做先天淋巴细胞的免疫系统组成部分。这表明斑马鱼是研究免疫系统的一个良好模型，包括原始或先天免疫系统。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336795.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336795.htm