首次公布!我国空间站内发现新物种

首次公布!我国空间站内发现新物种 近日,科研人员首次公布在我国空间站发现的一个微生物新物种,并将其命名为“天宫尼尔菌(Niallia tiangongensis)”,相关科研成果在线发表于国际权威期刊《International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology》上。 天宫尼尔菌是如何被发现的? 此次微生物新物种发现是在空间站工程航天技术试验项目支持下实现的。研究团队聚焦于我国空间站长期运营过程中环境微生物的动态变化和安全控制,设计了多批次、全舱段、全景式的居留舱微生物监测任务CHAMP(China Space Station Habitation Area Microbiome Program)。 2023年5月,神舟十五号航天员乘组利用无菌采样擦巾对空间站舱内表面微生物进行在轨采集和低温储存。下行后,经过地面实验分析,科研人员发现了一种全新的微生物物种天宫尼尔菌。该研究综合运用了形态观察、基因组测序、系统发育分析和代谢分析等多学科手段,最终确认了这一独特物种。 天宫尼尔菌有哪些独特性? 微生物凭借独特的生物学机制巧妙地适应着空间环境的压力,而空间环境也通过选择压力反过来塑造微生物的代谢和生理特征。此次发现的天宫尼尔菌是一类革兰氏阳性的产芽孢细菌,隶属于细胞杆菌科(Cytobacillaceae)尼尔属(Niallia),与近缘物种相比,天宫尼尔菌在适应空间环境方面表现出色: 第一,天宫尼尔菌具备卓越的“抗压”能力,通过调控杆菌硫醇(BSH)的生物合成,精准应对空间环境中的氧化应激。这种机制维持了细胞内的氧化还原平衡,保障其在极端条件下也能稳健生长。 第二,天宫尼尔菌在生物被膜形成、辐射损伤修复等方面表现出独特特征,这些能力集于一身,帮助其成为能够适应空间环境的“六边形战士”。 发现天宫尼尔菌带来哪些启示? 天宫尼尔菌在空间站环境中展现出独特的生存与适应能力,这一发现为科研人员带来了全新的启示:其空间环境适应机制不仅能助力定向的微生物控制策略设计,为航天、农业、工业和医疗等领域提供精准的干预思路;在空间微生物资源利用方面也存在惊喜其对一些有机物的利用能力,为这些物质的可持续利用开辟了全新路径。 空间站平台为微生物新物种的发现和研究提供了独一无二的条件。随着空间站的长期运营,围绕微生物的活性物质、基因资源和代谢功能的研究有望迎来一次“大丰收”,这也将为地球上的科学研究和应用带来了新的发展机遇。 标签: #天宫尼尔菌

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哈佛和麻省理工学院科学家发现肠道中能破坏胆固醇的微生物 研究发现,在胆固醇水平降低的人群中,有多种细菌能代谢胆固醇。肠道微生物群的变化与一系列疾病有关,如 2 型糖尿病、肥胖症和炎症性肠病。现在,麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所以及麻省总医院的一个研究小组发现,肠道中的微生物也可能影响心血管疾病。在发表于《细胞》(Cell)杂志的一项研究中,研究小组确定了在肠道中消耗胆固醇的特定细菌种类,它们可能有助于降低人体内的胆固醇和心脏病风险。拉姆尼克-泽维尔实验室、布罗德代谢组学平台的成员和合作者分析了弗拉明汉心脏研究(Framingham Heart Study)1400 多名参与者的代谢物和微生物基因组。研究小组发现,一种名为"颤螺旋菌"(oscillibacter)的细菌会吸收并代谢周围环境中的胆固醇,肠道中这种微生物含量较高的人胆固醇水平较低。他们还确定了这种细菌可能用来分解胆固醇的机制。这些结果表明,以特定方式操纵微生物组的干预措施有朝一日可能有助于降低人体内的胆固醇。这些发现还为更有针对性地研究微生物组的变化如何影响健康和疾病奠定了基础。泽维尔是布罗德研究所的核心成员、免疫学项目主任和传染病与微生物组项目联合主任。他还是哈佛医学院和麻省总医院的教授。泽维尔实验室的博士后研究员李晨皓和研究科学家马丁-斯特拉扎尔是这项研究的共同第一作者。在过去的十年中,其他研究人员发现了肠道微生物组的组成与心血管疾病因素之间的联系,如人的甘油三酯和餐后血糖水平。但科学家们还无法针对这些联系采取治疗措施,部分原因是他们对肠道内的代谢途径缺乏全面的了解。在这项新研究中,布罗德团队更全面、更详细地了解了肠道微生物对新陈代谢的影响。他们将枪式元基因组测序技术与代谢组学技术相结合,枪式元基因组测序技术能分析样本中所有微生物的DNA,代谢组学技术能测量数百种已知和数千种未知代谢物的水平。他们利用这些工具研究了弗雷明汉心脏研究的粪便样本。斯特拉扎尔说:"项目成果强调了高质量、经过整理的患者数据的重要性。这使我们能够注意到那些非常微妙且难以测量的效果,并直接对其进行跟踪。"这种方法发现了微生物与代谢特征之间的 16000 多种关联,其中有一种关联特别强烈:与缺乏相关属种细菌的人相比,体内有几种颤螺旋菌属细菌的人胆固醇水平较低。研究人员发现,该属细菌在肠道中的数量惊人,平均每 100 个细菌中就有 1 个。研究人员随后想弄清微生物分解胆固醇的生化途径。为此,他们首先需要在实验室中培养这种生物。幸运的是,实验室多年来一直在收集粪便样本中的细菌,为此他们建立了一个独特的菌种库,其中也包括颤螺旋菌。在成功培育出这种细菌后,研究小组利用质谱法确定了细菌中胆固醇代谢最可能产生的副产品。这使他们能够确定细菌降低胆固醇水平的途径。他们发现,细菌将胆固醇转化为中间产物,然后再由其他细菌分解并排出体外。接下来,研究小组利用机器学习模型确定了负责这种生化转换的候选酶,然后在实验室中的某些颤螺旋菌中检测到了这些酶和胆固醇分解产物。研究小组发现了另一种肠道细菌 - 产粪甾醇真杆菌(Eubacterium coprostanoligenes),它也有助于降低胆固醇水平。这种细菌携带一种基因,科学家们此前已经 先前已经证明参与胆固醇代谢。在新的研究中,研究小组发现,Eubacterium 可能与Oscillibacter对胆固醇水平有协同作用,这表明,研究细菌物种组合的新实验可能有助于揭示不同微生物群落如何相互作用影响人类健康。人类肠道微生物组中的绝大多数基因仍未定性,但研究小组相信,他们在确定胆固醇代谢酶方面取得的成功,为发现受肠道微生物影响的其他类似代谢途径铺平了道路,这些代谢途径可以作为治疗靶点。"有许多临床研究试图进行粪便微生物组转移研究,但对微生物之间以及微生物与肠道之间如何相互作用却不甚了解,"李说。"我们希望先退一步,专注于一种特定的微生物或基因,我们就能系统地了解肠道生态学,并提出更好的治疗策略,比如针对一种或几种微生物进行治疗。""由于肠道微生物组中存在大量功能未知的基因,我们预测代谢功能的能力还存在差距,"他补充说。"我们的工作强调了肠道微生物可能改变其他固醇代谢途径的可能性。我们可能会有很多新发现,这些发现将使我们更接近于从机理上理解微生物是如何与宿主相互作用的。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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研究发现一小部分微生物可能会影响男性精子的活力 据加州大学洛杉矶分校泌尿学系的研究人员称,精液微生物群可能在影响精子参数和提高男性生育能力方面起着至关重要的作用。考虑到最近的研究强调了微生物群对人类整体健康的重要性,研究人员对精液微生物群进行了调查,以了解其对男性不育症的潜在影响。探索精液中这些微生物的功能有可能为开发治疗方法铺平道路,从而纠正精子参数方面的任何问题。乳酸杆菌对精子活力的影响研究发现,一种特殊的微生物 - 惰性乳酸杆菌(Lactobacillus iners)可能会对男性的生育能力产生直接的负面影响。研究人员发现,这种微生物较多的男性更容易出现精子活力问题。以前的研究发现,惰性乳酸杆菌会优先产生 L-乳酸,可能会导致局部的促炎环境,从而对精子的活力产生不利影响。该研究的作者指出,现有的研究已经暗示了这种微生物与生育能力之间的联系,但大多数文献都与阴道微生物群和女性因素有关。这是第一项报告这种微生物与男性因素的生育能力之间存在负相关的研究。精液微生物群的多样性及其影响研究人员还发现,在精子浓度正常和异常的患者中都存在假单胞菌组中的三种细菌。在精子浓度异常的患者中,名为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)和司徒策氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)的微生物更为常见,而在精子浓度异常的样本中,普氏假单胞菌(Pseudomonas putida)则不太常见。然而,研究结果表明,并非同一密切相关群体的每个成员都会以同样的方式影响生育能力,无论是积极影响还是消极影响。换句话说,即使是密切相关的微生物,也不一定总是与生育能力有相同的直接关系。结论和未来研究方向这项研究的主要作者、加州大学洛杉矶分校泌尿科住院医师瓦迪姆-奥萨德奇(Vadim Osadchiy)说:"关于微生物组及其与男性不育的关系,还有很多问题需要探索。"不过,这些发现提供了宝贵的见解,可以引导我们朝着正确的方向深入理解这种相关性。我们的研究与来自小型研究的证据相吻合,将为未来更全面的调查铺平道路,以揭示精液微生物组与生育能力之间的复杂关系"。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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新研究揭示了红茶菌的降脂功效 最近的一项研究发现,红茶菌中的微生物会影响一种模式蠕虫肠道中的脂肪代谢,其影响方式与禁食对代谢的影响相似。这项研究由北卡罗来纳大学教堂山分校的罗伯特-道恩及其团队完成,最近发表在《PLOS 遗传学》杂志上。红茶菌是一种加糖的发酵茶饮料,近来大受欢迎,部分原因是它被认为对健康有益,如降血压、预防癌症、防止新陈代谢疾病和肝脏毒素。据信,这些益处来自于饮料中的益生微生物及其对新陈代谢的影响,但相关的健康声称尚未在人体中得到充分研究。Dowen 的研究小组通过给线虫模型喂食红茶菌中的微生物来研究它们如何影响新陈代谢。研究人员发现,酵母和细菌在蠕虫的肠道中定植,并产生与禁食期间类似的新陈代谢变化。微生物改变了参与脂肪代谢的基因的表达,导致更多的蛋白质分解脂肪,更少的蛋白质形成一种叫做甘油三酯的脂肪分子。这些变化共同减少了蠕虫体内的脂肪储存。小批量红茶菌在实验室发酵的图片。图片来源:Elizabeth Poindexter,联合国大学教堂山分校研究生院,CC-BY 4.0这项新成果让人们了解到红茶菌中的益生菌是如何重塑模式蠕虫物种的新陈代谢的,并为这些微生物可能如何影响人类新陈代谢提供了提示。但作者指出,这些发现似乎与所报道的红茶菌对人类健康的益处相一致,并可能为今后在辅助保健方法中使用这种饮料提供信息。作者补充说:"我们惊讶地发现,与其他饮食相比,食用含有红茶菌中益生菌的饮食的动物脂肪积累减少,甘油三酯水平降低,脂滴(一种储存细胞脂质的细胞器)变小。这些发现表明,即使在营养充足的情况下,红茶菌中的微生物也会在宿主体内引发一种"类似禁食"的状态。"这项工作得到了美国国立卫生研究院(NIGMS)的 T32GM007092 号基金、美国国立卫生研究院(NCCIH)的 F31AT012138 号基金和美国国立卫生研究院(NIGMS)的 R35GM137985 号基金的支持。编译来源:ScitechDailyDOI: 10.1371/journal.pgen.1011003 ... PC版: 手机版:

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研究发现温度变化可将原本是猎物细菌变为捕食者

研究发现温度变化可将原本是猎物细菌变为捕食者 捕食性黄色粘球菌(左)正在屠杀猎物(右)。黑点是捕食者聚集体,接触区的波纹是捕食者相互作用的特征。图片来源:Nicola Mayrhofer(CC-BY 4.0)先前的研究表明,生态环境会影响捕食者与猎物之间的关系。例如,猎物物种的背景颜色与猎物颜色之间的相似度或对比度会影响捕食者发现猎物的容易程度。此外,捕食者与被捕食者之间的关系有时也会发生转换,例如两种相互捕食的甲壳类动物,周围盐度的变化会逆转哪种动物占优势。然而,很少有其他已知的例子表明这种关系会随着非生物生态变化而发生转换。有些细菌会捕食其他细菌,而生态环境会影响捕食效率。基于这一认识,Vasse 及其同事进行了几项实验室实验,测试温度如何影响黄色粘球菌(Myxococcus xanthus)和荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)这两种细菌之间的捕食与被捕食关系。他们发现,当荧光假单胞菌在32摄氏度的培养皿中生长,然后暴露于黄色粘球菌时,后者充当捕食者,大量杀死荧光菌。然而,当荧光菌在 22 摄氏度下生长后,捕食者与被捕食者的关系发生了变化,它们反杀了黄色粘球菌,并从那里获得了继续生长所需的养分。研究人员进行了进一步的实验,以更好地了解在更冷的温度下生长可能逆转捕食者与被捕食者角色的机制。他们找到了荧光假单胞菌释放的一种非蛋白质物质,这种物质对黄色粘球菌具有致死作用,而其产生似乎受到温度的影响。研究人员说,他们的研究结果表明,许多传统上与捕食(即被杀死的生物被其杀手吃掉)并不相关的微生物与微生物之间的杀戮形式实际上可能会导致捕食。他们还指出,在这项研究中,荧光假单胞菌在遇到黄色粘球菌之前的生长温度可以决定这两个物种后来相遇时哪个是捕食者,哪个是猎物,这突出了在评估当前捕食者-猎物关系时考虑历史背景的重要性。这项研究和后续研究有助于了解自然生态学和实际应用,例如优化使用某些微生物来控制其他微生物。作者补充说:"我们发现,在微生物捕食中,一个生态因素相对较小的变化就能决定谁杀谁和谁吃谁,这一点非常吸引人。我们猜测,微生物与微生物之间的杀戮导致的捕食远比以前人们所认识到的要频繁得多"。 ... PC版: 手机版:

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