研究人员在30多亿年前的生态系统中发现了复杂的微生物群落

研究人员在30多亿年前的生态系统中发现了复杂的微生物群落 微生物被认为是地球上最早的生命形式，其证据蕴藏在 35 亿年前的岩石中。这些岩石中含有这些远古生物留下的地球化学和形态标记，如特定的化合物和结构。然而，生命起源于地球的时间和地点，以及这些早期微生物群落中物种多样性的形成时间，至今仍不清楚。证据很少，而且常常存在争议。 PC版： 手机版：

《.微生物学 》

《.微生物学 》 简介：研究微小生物的学科，涵盖细菌、病毒、真菌等单细胞或多细胞生物的结构、功能及其生态作用。通过揭示微生物的代谢机制与遗传特性，推动医学（如抗生素与疫苗研发）、农业（生物肥料）及工业（发酵技术）等领域的创新应用。 亮点：在公共卫生（如病原体防控）、环境治理（污染物降解）和生物能源开发中发挥关键作用。分子生物学与基因组学技术加速了微生物资源的挖掘，其跨学科特性串联起化学、医学与环境科学的前沿研究。 标签：#微生物研究 #生命科学基础 #抗生素开发 #基因工程 #公共卫生 #环境治理 链接：

珊瑚白化：表层下微生物混乱的催化剂

珊瑚白化：表层下微生物混乱的催化剂 2019 年白化事件期间，研究人员在法属波利尼西亚莫奥里亚的珊瑚礁上潜水。图片来源：Milou Arts of NIOZ由夏威夷大学马诺阿分校（UH）和荷兰皇家海洋研究所（NIOZ）领导的新研究发现，当珊瑚白化发生时，珊瑚会向周围的水中释放独特的有机化合物，这不仅会促进细菌的整体生长，而且会选择可能会进一步对珊瑚礁造成压力的机会性细菌。"我们的研究结果表明，短期热应力和长期白化的影响可能会超出珊瑚的范围，延伸到水体中，"共同第一作者、马诺阿大学热带农业与人力资源学院博士后研究员、马诺阿大学海洋与地球科学技术学院（SOEST）前博士生韦斯利-斯帕拉贡（Wesley Sparagon）说。研究小组成员包括来自马诺阿大学、国家海洋研究所、斯克里普斯海洋学研究所和加州大学圣巴巴拉分校的科学家，他们对2019年法属波利尼西亚穆雷阿岛白化事件期间收集的白化和未白化珊瑚进行了实验。这项研究的资深作者、SOEST 教授克雷格-尼尔森（Craig Nelson）说："尽管珊瑚白化是一个有据可查的现象，而且在全球珊瑚礁中越来越普遍，但有关珊瑚礁水柱微生物学和生物地球化学影响的研究却相对较少。"作者 Irina Koester 博士（左）和 Jessica Bullington 博士（右）以及共同第一作者 Wesley Sparagon 博士（中）在莫奥里亚的甘普站使用蠕动泵对微生物群落进行采样。图片来源：克雷格-尼尔森，马诺阿大学/ SOEST实验结果和微生物反应在加热实验中，研究小组确定，与未漂白的珊瑚相比，受热胁迫的珊瑚和漂白的珊瑚在应对热胁迫时会散发出不同成分的有机物。这些独特的化合物为周围水域中的微生物群落提供了营养，使其数量增加。斯帕拉贡说："有趣的是，对白化珊瑚渗出物做出反应的微生物与在健康珊瑚渗出物上生长的微生物截然不同。而且，快速生长的机会主义者和潜在病原体的丰度更高。这些微生物群落在受压珊瑚周围的生长可能会通过窒息或引入疾病对珊瑚造成伤害。"作者 Zach Quinlan 博士（左）和共同第一作者 Milou Arts（右）使用蠕动泵收集溶解有机碳样本。资料来源：Wesley Sparagon，马诺阿大学最令人惊讶的是，珊瑚释放化合物的这种变化发生在研究中经历过任何压力的珊瑚身上：已受热但尚未漂白的珊瑚、既受热又漂白的珊瑚以及之前在野外漂白过的珊瑚。NIOZ的共同第一作者米卢-阿茨（Milou Arts）说："这表明，这一过程发生在珊瑚白化的整个过程中，从热应力开始一直到恢复。重要的是，它在热应力下的健康珊瑚中最为明显，这表明它在热应力开始时影响最大，可能会将珊瑚推向更严重的白化，最终导致死亡。"研究人员正在积极研究如何识别水体中的化合物和微生物，它们可以作为珊瑚礁受到压力时的预警系统。这可以加强或补充其他珊瑚礁保护工作，特别是在发生灾难性破坏之前识别珊瑚礁压力方面。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家在智利阿塔卡马沙漠发现前所未见的微生物地下栖息地

科学家在智利阿塔卡马沙漠发现前所未见的微生物地下栖息地 科学家利用新的 DNA 分析技术在智利阿塔卡马沙漠深处发现了多种微生物生命，为极端环境中的生物多样性提供了见解，并对地外生命研究产生了潜在影响。永盖-普拉亚，智利阿塔卡马沙漠最干旱的地区之一。资料来源：D. Wagner, GFZ这是以新开发的分子 DNA 分析方法为基础的，这种方法可以集中提取和分析细胞内 DNA。这些DNA来自活生物体或休眠生物体的完整细胞，因此可以检测到栖息在深达4.20米的极干旱土壤中的有生命力和潜在活性的微生物群落。这项发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS Nexus）上的研究，扩大了我们对干旱、盐碱和营养缺乏等极端条件下接近生命极限的地区生物多样性的了解。研究结果还对寻找其他星球上的生命有一定意义。沙漠是地球上最大、最脆弱的生态系统之一。虽然那里的条件最恶劣、最危及生命，但却孕育着微生物生命。在没有定期降雨的情况下，微生物利用矿物质和盐分等土壤成分以及大气中的气体作为能量和水分来源，成为调解养分流动的最重要生态成分。"微生物多样性和分布的研究对于充分了解微生物过程在维持沙漠生态系统生态平衡和功能性方面的核心作用至关重要，尤其是在气候变化背景下沙漠生态系统的未来发展方面。"永盖-普拉亚研究遗址：挖掘出的剖面坑和安托法加斯塔大学的实验室手推车。图片来源：L. Horstmann, GFZ智利北部 105000 平方公里的阿塔卡马沙漠被认为是世界上最干旱的炎热沙漠。因此，这里非常适合研究这种栖息地。研究人员已经对水深约一米的浅水区进行了调查。在这里，他们了解到这是一个可以抵御紫外线辐射的利基栖息地，而且这里仍有水源，微生物可以在此繁衍生息。另一方面，迄今为止只有少数研究对沙漠土壤的深层进行了分析。因此，GFZ 地球微生物学组的博士生卢卡斯-霍斯曼（Lucas Horstmann）和博士后研究员丹尼尔-利普斯（Daniel Lipus），以及该组负责人、波茨坦大学地球微生物学和地球生物学教授德克-瓦格纳（Dirk Wagner）领导的研究小组重点研究这些土壤。其他同事来自柏林工业大学和智利安托法加斯塔大学。研究人员希望测试极度干旱的阿塔卡马沙漠深层沉积物是否也能成为特殊微生物的栖息地。研究小组在安托法加斯塔东南约 60 公里处的永盖地区对土壤剖面进行了研究，分析了沿深度剖面的微生物多样性及其与土壤特性的相互作用，该深度剖面既包括台地沉积物，也包括下面的冲积扇沉积物，最深处达 4.2 米。为此，他们挖掘了一个土壤剖面，每隔 10 厘米采集一个土壤样本，深度达 3 米，然后每隔 30 厘米采集一个样本，这些样本被送往德国联邦科学研究中心的实验室进行分析。为了检测样本中的生命痕迹，科学家们使用了德克-瓦格纳（Dirk Wagner）等人在德国科学研究基金会（GFZ）开发的分子 DNA 分析新技术：使用一种特殊的提取方法，可以从样本中只过滤出细胞内 DNA，即来自完整和潜在活性细胞的 DNA。为此需要使用各种化学试剂、离心机和过滤器。瓦格纳强调说："这种方法对极端环境中微生物多样性的研究是一个重大改进，因为它有效地排除了死细胞 DNA 产生的偏差，即使由于生物量较低而达到其他方法的检测极限时，仍能提供有效数据。"通过对样本进行细胞内 DNA 提取和随后的基因测序，研究人员能够鉴定出深度达 4.2 米的潜在微生物。在上层 80 厘米处，他们主要发现了属于固着菌门的微生物，但它们的数量随着深度的增加而减少，可溶性盐的含量也随之增加。研究人员猜测，高浓度盐分和日益缺水也可能是导致微生物在沙丘沉积物下部停止定殖的原因。在这方面，他们的研究结果与之前的研究结果是一致的。然而，霍斯特曼和瓦格纳的研究小组再次在两米以下的冲积扇沉积层中发现了一个微生物群落。该群落比地表群落更加多样化，很可能与地表完全隔离。它主要由属于放线菌门的细菌组成，放线菌门是一个具有特殊成员的群体，通常存在于干燥或原始的土壤中。古剖面上部。资料来源：D. Wagner, GFZ这些微生物的存在可能与水泡石膏的存在有关，水泡石膏可溶解成无水石膏，从而提供另一种水源。本研究中观察到的生物属于可利用氢气等痕量气体作为能量来源，利用二氧化碳作为碳源进行生长的物种。第一作者卢卡斯-霍尔曼（Lucas Hormann）说："这种类型的新陈代谢被称为化学溶解自养，其他研究表明，它对有机物作为碳源极其有限的极干旱土壤非常重要。因此，对于本研究中调查的孤立的地下壁龛来说，它也可能是必不可少的。"总结与展望：令人惊叹的沙漠生物多样性及其对地外生命的影响霍斯特曼总结道："这个地下群落在两米深以下的冲积扇沉积物中茁壮成长，显示出惊人的多样性和生态稳定性，它的发现挑战了我们目前对沙漠生态系统的认识。"作者认为，该群落可能早在 1.9 万年前就已在土壤中定植，当时土壤还未被洼地沉积物掩埋，他们还假设该群落可能会继续向下延伸一段未知的距离，这代表了超干旱沙漠土壤中以前未知的深层生物圈。合著者德克-瓦格纳（Dirk Wagner）说："鉴于旱地在地球上的广泛分布，在以前未开发的地下土壤中存在潜在的碳结合群落，不仅对沙漠中的生物多样性，而且对全球范围的元素循环都有深远影响。这表明这些生境的重要性至今仍被低估。这也强调了地表下栖息地对于未来全面了解沙漠生态系统的重要性"。研究人员强调，这项研究的结果不仅对我们的地球有影响，而且也与正在进行的关于在其他行星上寻找生命的讨论有关："火星上存在类似于冲积扇沉积物中的石膏沉积物，这对天体生物学具有重大意义。这些地表下群落与阿塔卡马的石膏基质的联系可能会提供进一步的证据，证明火星上的石膏沉积不仅表明过去可能存在液态水，而且还可能成为目前微生物生命的宜居环境。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究发现度假者的日晒偏好会改变皮肤微生物群的组成和多样性

研究发现度假者的日晒偏好会改变皮肤微生物群的组成和多样性 研究表明，假日暴晒会迅速但暂时地影响皮肤微生物群，特别是变形菌，从而影响皮肤健康和恢复动态。研究人员发现，过多的阳光照射会对皮肤细菌的短期多样性和组成产生负面影响。长期暴露于紫外线与皮肤细胞中DNA的损伤、炎症和皮肤过早老化有关，但故意晒太阳的行为仍然很普遍。由于缺乏对个人行为如何影响紫外线相关微生物群变化以及这与皮肤健康之间关系的研究，英国的研究人员现在研究了寻求阳光的行为对度假者皮肤微生物群组成的影响。曼彻斯特大学首席研究员、发表在《老龄化前沿》（Frontiers in Aging）杂志上的这项研究的通讯作者阿比盖尔-兰顿（Abigail Langton）博士说："我们在一组度假者身上发现，他们的日晒行为对皮肤微生物群的多样性和组成有很大影响。我们已经证明，晒黑皮肤与度假后立即降低变形杆菌丰度有关。然而，所有度假者的微生物群在他们停止长时间晒太阳几周后都得到了恢复"。晒太阳会伤害皮肤菌落在前往阳光明媚的目的地度假（至少持续七天）之前，研究人员对参与者的皮肤进行了分析。皮肤微生物群主要由表面的三种细菌群落组成：放线菌、变形菌和厚壁菌，在度假后的第 1 天、第 28 天和第 84 天，研究人员再次对参与者的皮肤微生物群进行了评估。此外，每位度假者还根据个人的晒黑反应被分配到一个小组。21 名参与者中有 8 人在度假期间晒黑了皮肤，他们被视为"寻求者"。晒黑"组由 7 人组成，他们在出发时已经晒黑，并在整个假期中保持晒黑。这两组人被归类为"寻求阳光者"。其余六名参与者被视为"避免晒太阳者"；他们的肤色在度假前和度假后都是一样的。这项研究的第一作者、曼彻斯特大学研究员托马斯-威尔莫特（Thomas Willmott）博士解释说："这项研究是在现实生活中的度假者身上进行的，它为我们提供了重要的见解，让我们了解日晒是如何导致晒黑反应的即使是在相对较短的日照时间内也会导致变形杆菌丰度的急剧下降，从而降低皮肤微生物群的多样性。"尽管变形菌迅速减少，皮肤微生物群的多样性也随之发生变化，但细菌群落结构在人们度假归来 28 天后已经恢复。威尔莫特继续说："这表明，度假时暴露在紫外线下会对皮肤微生物群产生急性影响，但一旦回到阳光较弱的气候环境中，恢复速度相对较快。"微生物群紊乱可导致健康问题蛋白质细菌在皮肤微生物群中占主导地位。兰顿指出："因此，微生物群迅速恢复以重建皮肤的最佳功能条件也就不足为奇了。更令人担忧的可能是微生物群多样性的快速改变，这与疾病状态有关。例如，皮肤细菌丰富度的降低以前与皮炎有关。特别是变形杆菌多样性的波动与湿疹和牛皮癣等皮肤问题有关。"研究人员指出，未来的研究应该探讨为什么蛋白细菌似乎对紫外线特别敏感，以及这种多样性的变化如何长期影响皮肤健康。理想的情况是，此类研究的目标是增加参与者的数量，以便进一步深入了解情况。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

Cell子刊：你身体上的微生物群就像指纹一样独一无二

Cell子刊：你身体上的微生物群就像指纹一样独一无二 这是科学家对86人的肠道、口腔、鼻子和皮肤微生物群进行详细研究后得出的结论。在六年的时间里，在每个人的微生物群中存活得最好的细菌是那些对个人最特殊的细菌，而不是整个人群共有的细菌。“我们的研究结果强调了这样一种观点，即我们每个人的体内都有个性化的微生物组，这对我们来说是特殊的，你的基因、饮食和免疫系统都在塑造这个生态系统。”斯坦福大学医学院遗传学教授Michael Snyder博士说。这项新研究由Michael Snyder与George Weinstock（2023年去世）合作领导完成，这是美国国立卫生研究院综合人类微生物组项目的一部分，并在线发表在《细胞宿主与微生物》杂志上。该研究还发现了微生物组与健康之间的几种相关性：例如，2型糖尿病患者的微生物组不太稳定，多样性也较差。“我们认为，随着胰岛素抵抗，血液中脂质、蛋白质和其他代谢物的改变会改变微生物群可利用的营养物质，并影响这些细菌的生长，”遗传学博士后学者、该论文的第一作者Xin Zhou博士说。长期跟踪科学家们最近对人类微生物群在健康和疾病中的作用有了新的认识。但是，微生物群的庞大规模一个普通人体内大约有39万亿个微生物，以及它不断变化的事实，使得研究变得困难。研究人员一直在努力确定是否存在一种理想的微生物组组成，以及改变某人的微生物是否可以减轻疾病。这组研究人员追踪人们的微生物组长达六年，希望更好地了解个体体内的微生物是如何随着短期感染或慢性疾病的发作而变化的。他们每季度从86名年龄在29岁到75岁之间的人的粪便、皮肤、口腔和鼻子中收集微生物组样本。当参与者患有呼吸道疾病、接种了疫苗或服用了抗生素时，在五周的时间里，研究人员额外采集了三到七个样本。每个微生物组样本都进行了基因测序，以揭示其所含的细菌。与此同时，研究人员收集了大量关于参与者健康的其他临床数据，以研究各种因素如何与微生物组的变化相关。研究人员总共分析了5432个生物样本，产生了118,124,374个测量值。Snyder说:“在这么长的一段时间里，研究来自不同身体部位的微生物，让我们第一次把整个微生物群看作一个单一的流体系统。”注重稳定性这项新研究证实了之前的研究发现，揭示了在健康人的微生物组中经常发现的少数细菌，以及在感染和其他疾病期间人体微生物组的显著变化。然而，比单个细菌类型更能说明问题的是微生物组的稳定性。在健康时期，一个人的微生物组很少发生剧烈变化。在感染或糖尿病的发展过程中，构成微生物组的细菌波动更大。“我们发现，当你生病时，比如感冒，你的微生物群会发生这种暂时的变化;它变得非常失调，对于糖尿病来说，这种特征在很多方面都是一样的，除了它是长期的而不是暂时的。”Zhou说。当研究人员专注于哪些微生物在多年的过程中最有可能发生变化时，他们惊讶地发现，对个体来说最特殊的细菌是最稳定的。Snyder说:“很多人会怀疑我们之间共有的细菌是最重要的，因此也是最稳定的。我们发现了完全相反的情况个人微生物群是最稳定的。这进一步表明，我们的个人微生物群与其他人的个人微生物群不同，对我们的健康至关重要。这是有道理的，因为它们都有不同的健康基线。”数据带来了另一个惊喜：身体不同部位的微生物组是高度相关的。即使存在不同类型的细菌，当一个身体部位的微生物群发生变化时，其他部位也会发生变化。例如，如果在呼吸道感染开始时鼻腔细菌发生变化，肠道、口腔和皮肤微生物也会迅速开始发生变化。当肠道细菌随着糖尿病发生变化时，皮肤、口腔和鼻子上的细菌也会发生变化。与健康的联系根据整个研究过程中采集的血液样本，研究小组怀疑免疫系统是连接身体不同部位微生物的共同纽带，也是连接微生物群整体健康的纽带。血液中某些免疫蛋白的水平随着微生物群的变化而同步变化。此外，血脂血液中的脂肪也与微生物群稳定性的变化有关，这解释了与糖尿病的一些联系。该小组指出了几个影响微生物群形成的环境因素:例如，微生物随着季节的变化而发生可预测的变化，可能是由于湿度和阳光水平的变化以及新鲜食物的供应。但是这些环境因素，包括饮食，仍然不能解释人与人之间的差异。研究人员说，新的数据否定了存在一个黄金标准的微生物群的想法，即每个人都应该努力达到最佳健康状态。“相反，我们正在朝着这样一个想法前进，即我们拥有一个个人微生物组，它对我们自己的代谢和免疫健康非常重要。我们的新陈代谢和免疫健康也会极大地影响我们的微生物群它们都是联系在一起的。人与人之间的微生物组差异很大，你如何喂养它，它接触到什么，可能会对你的健康产生重大影响，我们还需要从很多方面解决这个问题。”Snyder说。 ... PC版： 手机版：