标签: 微生物

[转载]时间本身成为一种资源，微生物可以利用它进入新的栖息地

niuneat 2020-10-22 15:51

谷禾健康 微生物需要能源和细胞构成的材料。他们还需要使用液态水来达到自然条件，并且细胞损伤率要低于修复。当缺乏资源和自然条件时，微生物通常会进入某种形式的 休眠状态 （例如，通过停止细胞分裂，减慢新陈代谢速度或形成内生孢子），直到它们再次生长。例如，在晚上，营养养分等待太阳回来。在冬季，土壤微生物会等待温度升高。导致结核病等疾病的微生物可以保持多年休眠状态，等待抗生素或免疫系统轰炸的停止。 但是更长的时间尺度呢？与多细胞生命不同，微生物可以在 极为广泛 的条件下生存，并且在没有细胞分裂的情况下可以获取各种资源来维持细胞功能。这意味着它们有可能 休眠数月或数年以上 。从理论上讲，没有理由说微生物无法依靠维持能量生存数百年或数千年，甚至更长的时间，而几乎没有细胞增殖。由于缺乏对微生物休眠间隔时间的理论限制，因此出现两个问题： （i）是否有证据表明存在休眠期很长的生物？ （ii）这么长的等待时间有什么好处？ 确定微生物生理学的唯一方法是将其与自然环境隔离，并在 实验室中进行培养 。许多处于休眠状态的种群具有充当“ 侦察兵 ”的单个细胞，它们会在随机时间退出休眠状态，以定期采样以恢复有利于生长的条件。这些侦察兵中的一些可以被赋予生长因子并进行培养。但是，依靠营养生长来研究能够长期休眠的微生物存在两个问题。 第一个问题： 首先是来自许多环境的DNA的直接测序表明 大多数微生物细胞在系统发育上不同于任何人曾经培养过的细胞 。这可能是“平板计数差异法（the great plate count anomaly）”背后的驱动力，它认为许多样本中不到1％的细胞可以轻松培养。重要的是要注意，并非所有环境都会受到极高的平板计数异常的影响。经历快速环境变化或具有丰富养分的环境，例如人的肠道和最近被火山灰淹没的湖泊通常以易于培养的细胞为主。 然而，对于许多条件稳定的环境，尚未培养的微生物进化支配着总细胞的丰度，并且存在巨大的平板计数异常现象。有充分的证据支持以下观点：这些群体尚未屈服于培养的原因是他们专心于慢速生长，在正常的实验室时间尺度上不容易加速生长。长期以来，人们认识到，如果将它们培养数月，可以从天然样品中获得更多的培养物。事实上，在培养耐培养演化支方面，最近最大的进展是在生长非常缓慢的生物体中。 高丰度的海水微生物（如 Nitrosopumilus sp. ， Pelagibacter ubiquitans 和 Prochlorococcus sp. ）一天或更长时间会翻倍，这意味着它们需要一个月或更长时间才能达到稳定阶段。 海洋沉积物微生物的培养和富集需要更长的时间，其中 Atribacteria 在5天内增加一倍， Lokiarchaeota 则在14-25天内增加一倍，而未培养的甲烷菌（ANME-2）在7个月内会增加一倍。这些培养物发展得如此缓慢，以至在人类时间尺度上几乎不可能进行详细的生理评估和基因操作，即使它们是经过技术培养的。 第二个问题： 依靠培养物来研究寿命极长的微生物的第二个问题是，营养状态下的生理状态可能与微生物以低代谢活动生存数千年时的生理状态大不相同。因此，虽然培养对于确保生物体的生理至关重要，但它不能用于研究每种情况下每种类型的超慢生长微生物。 因此，必须将 培养工作 与 直接研究天然样品 中的超慢生物结合起来。然而，在自然样本中识别等待不频繁事件的多年休眠微生物是具有挑战性的。对于人类时间尺度的观察者而言，这种超慢速生物似乎无所作为。打个比方，加州海岸线是在地质时间尺度上不断搅动的岩石，但对人类来说，它足够稳定，可以在上面建造房屋。这些房子必须坚固到足以承受偶尔的地震，但在数百万年的旋转，淹没和挖掘中，它们将无法承受土地重新定向的影响。 幸运的是，现代海洋沉积物提供了一个天然实验室，可在其中研究长期休眠的微生物，而无需加快实验室培养中微生物的生长或等待数千年才能发生变化。通过将养分浓度的变化与沉积物的沉积速率进行比较，可以在很长时间内量化细微的地球化学变化。由此产生的反应-运输模型表明，向海洋沉积物微生物群落的总能量传递速率通常比支持实验室培养所需的能量传递速率 低 很多数量级。这意味着这些微生物群落 没有足够的能量来维持 稳定的细胞分裂速度。 进一步的证据表明，在海底沉积物中埋藏在数米以内的微生物群落基本上 处于非生长状态 ，这是因为即使种群正常生长也会发生突变或生态竞争的时间尺度之后，很少出现遗传上的新变化。这些生存的微生物群落的周转时间已被计算为几十年。这并不一定意味着细胞每30年经历一次传统的复制和细胞分裂。生物质量的改变可以通过逐渐取代所有的细胞物质来实现，脂质被脂质，核苷酸被核苷酸取代，从而在大约半个世纪的时间里，所有分子都被替换了。实际的细胞分裂事件可能需要更长的时间，或者可能永远不会发生，直到资源恢复，这可能需要数亿年。 这些微生物细胞几十年、甚至几百年、几千年或几百万年都没有复制，是因为它们在等待一个事件在这些时间尺度上发生吗? 另一种可能是，这些微生物不适应超长休眠，而只是在它们最终被俯冲到大陆之下并在俯冲带被压碎或烫伤致死之前，碰巧发现自己处于某种休眠状态数百万年。 尽管必须坚持多年静止生计的偶然选择，但有一些证据表明，在这种困境中发现自己的生物在进化上已准备就绪。随着河口沉积物深度的增加，微生物表达的酶对地下可用的底物具有更高的特异性，这表明它们 具有一定的代谢活性以适应地下休眠 。地下微生物还具有针对超慢代谢和细胞分裂的生理适应性。 此外，在地下发现的微生物进化枝不仅是持久存在的浮游动物群落的残余物，而且在被掩埋时不会消失。相反，它们不同于海水中发现的那些。 因此，在海洋沉积物中发现的生物虽然不能在那里真正生长，但很可能已经适应了在海洋环境中生活。但是，即使它们在长期休眠过程中经过了充分的调整和“快乐”，它们也必须在某个地方生长——自4.5亿年前地球开始以来，这些细胞就不可能一直处于休眠状态。 然后，我们必须问第二个问题：他们还在等什么？如果冬天在土壤中遇到休眠的微生物，我们可以假定它渴望在夏天变成营养状态。对于潜伏了数千到数百万年的深埋海洋沉积物生物来说，这相当于什么？他们的夏天是什么版本？ 为了确定哪些事件导致长期休眠的生物体恢复其营养状态，我们必须假设一个进化框架，其中长期休眠是一种适应性的方法，最终在进化中获得回报。回报是有一天休眠的微生物会“醒来”，并产生后代， 当这些资源可用时，它们首先获得这些资源，从而获得生存收益。 该模型的证据来自已在固定阶段研究多年的实验室培养。当在饥饿条件下将静止培养数月或数年的大肠杆菌培养物与新鲜生长的大肠杆菌培养物竞争时， 预先适应的培养物会胜过新鲜生长的培养物 ，这种特性被称为静止期的生长优势。如果生活在海洋沉积物中的微生物也是如此，那么如果它们有机会竞争贫乏的资源，它们就会比更新鲜的生物有优势，就像习惯了匮乏的瑜伽士在饥荒中与贪吃的人竞争一样。 对长期休眠的适应可能是由生长资源的变化所驱动的，这些生长资源随相当长的时间尺度的周期变化而变化。由于海洋沉积物微生物处于数百至数百万年的休眠状态，因此它们很 可能“等待”在这些时间范围内发生的事件 。地质过程发生在足够长的时间范围内。在较短的时间范围内，微生物可以适应多年的洪水，干旱或暴风雨周期，就像蝉经历了长达17年的滞育期一样。但是，在更长的时间尺度上发生的地质事件也可能导致休眠。 海洋沉积物中休眠的微生物回到营养新鲜的海底后，可以重新进入营养状态。由于生物扰动作用、小重力流或极端风暴事件，上层公尺以上的沉积物可以被挖出并重新沉积在海底（如果水足够浅）。 埋藏得更深的沉积物可能在更长的时间尺度和更大的事件中被挖掘出来 。整个海底悬崖可能会因海底滑坡，塌陷或浊流而重新分布。 在更长的时间范围内，当大洋板块撞击俯冲带中的其他大洋板块或大陆板块时，那些埋藏在数百米深的海洋沉积物中幸存下来的微生物可能会被挖出来。在这里，增生棱柱或火山泥喷发为使一些深埋的微生物脱离休眠提供了潜在的机会。 其他环境，例如古老的多年冻土也可能具有长期休眠的生物。尽管重要的是要指出，由于气候变化，现代多年冻土的融化速度快于预期，但这类生物的进化回报可能是在米兰科维奇循环之后的冰川期结束。 注：米兰科维奇循环是指一个地球气候变动的集合影响。以十万年为主要周期，伴随着四万年以及二万年左右的周期。与三种地球绕日运行轨道的变化有关。这三个影响因素也造成了地球的冰期与间冰期，大都与太阳辐射变化量有关。 正如微生物不依赖于氧气一样，它们也不依赖于达到一定的增长率。众所周知，厌氧呼吸的能力会增加微生物的环境范围，从而防止将其囚禁在有氧环境中。同样，微生物在长期，甚至是非常长时间匮乏中的生存能力使它们的栖息地在更大的时间范围内扩张。 时间本身成为一种资源，微生物可以利用它进入新的栖息地 。他们可以等待资源补充事件，而这超出了受限于更快生长速度的生物体的时间范围。 这种超慢的微生物可以被看作是在经典的 r vs. K 策略的生态框架中的K策略者，它们 具有较慢的繁殖速度，更长的寿命并保持稳态种群 ，以最大程度地利用环境的承载能力。 注：物种有两种生存策略。K策略：培育一两个，每一个个体都是高质量和长寿命。R策略：培育很多很多个体，以数量来博取生存概率，每个个体都比较脆弱，死亡很多。 当然，需要注意的是，像这样的生态范式是围绕 多细胞真核生物 而设计的，包括对后代繁殖和体型的预测，而这并不能完全转化为在地质时间尺度上存活的微生物。因此，将时间视为微生物资源的新颖性并不意味着一种新的生态范式，而是一种新的生态位。通过积极关注微生物是如何利用大范围的时间尺度，或许比以前所认为的更长的时间尺度，我们可以为微生物和地球系统如何相互作用开辟新的认识。 参考文献： Karen G. Lloy,Time as a microbial resource, Environmental Microbiology Reports , 04 October 2020

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最新研究进展|肠道微生物组在改善抗癌治疗效果方面的强大作用

niuneat 2020-9-4 15:43

世界卫生组织（WHO）已将癌症确立为一种全球威胁，每年夺去大量生命。 仅在2018年，它就造成960万人死亡，是全球第二大死亡原因。癌症仍然是主要的健康灾难。 最近的研究已指出人类共生肠道微生物群参与调节化学疗法和免疫疗法的结果。 它主要是通过调节 药物的代谢和宿主免疫反应 来实现的。 癌症的治疗方式探索 在过去的十年中，在诸如外科手术，化学疗法，放射疗法，免疫疗法和激素疗法之类的针对癌症的治疗方式的进步上的不懈而巨大的努力已经成功地改善了大多数患有该疾病的个体的临床结果。 然而依然会发现许多不利因素，例如，肿瘤复发和转移的频率增加以及新兴的癌症耐药性，此外，大多数抗癌药物对正常细胞仍具有攻击性。这些都影响了生活质量，且癌症患者的死亡人数仍然居高不下。 我们需要对肿瘤发生基础的多因素病因有更清楚的理解，这有助于增强抗癌治疗的有效性。值得关注的是，一些研究表明， 人体中存在的微生物是致癌作用的关键决定因素 ，可以影响癌症的发生，进展，最重要的是对治疗的反应。 人体微生物组 人体是数万亿种微生物的生态家园，它们与宿主健康的维护密切相关。诺贝尔奖获得者约书亚·莱德伯格（Joshua Lederberg）于2001年将这样的微生物群落称为“微生物组”。 微生物遍布全身，其中肠道微生物群是最受欢迎和研究最深入的系统。人的肠道微生物主要包含细菌，病毒，真菌，古细菌和小型原生动物的异质等。 最新研究强调了肠道菌群对宿主健康的不同作用。 肠道内的微生物通过调节大量的基本生物学过程，在宿主系统内提供保护并维持体内平衡。 这些可能包括监测上皮的发育，营养吸收，代谢功能和先天免疫反应，包括免疫细胞的活化和成熟，防止全身性渗透和肠道病原体排出。 相反，对这种自然存在的原有菌群的扰动，被称为微生物失调，与各种病理状况有关，例如糖尿病，肥胖症，炎性疾病，代谢综合症，肝硬化甚至各种癌症。 肠道菌群对健康的作用 宿主和肠道微生物群共同努力的结果是，全身功能（如能量平衡，营养，代谢，认知功能，心血管功能，昼夜节律，炎症，先天性和适应性免疫）之间的微妙平衡。 肠道菌群的各种成员，包括拟杆菌属，乳杆菌属和双歧杆菌属，与某些食物的消化密切相关。肠道微生物群除了影响脂类和蛋白质的稳态以及必需营养维生素的合成外，还有助于维持能量平衡。 此外，肠道体液和细胞黏膜免疫系统的正常发育是由肠道菌群分泌的代谢物和信号分子介导的。 肠道微生物群可调节多种生理功能 ChattopadhyayI et al , Cancer Biology , 2020 肠道微生物通过调节大量的系统功能，在维持宿主正常健康方面起着关键作用。它对中枢免疫系统、消化系统和其他系统有很大的贡献。肠道微生物群本身会受到多种外部因素的影响，如饮食、抗生素的使用和不同的治疗模式。这种修改反过来又会影响其监管功能。 随着宏基因组学以及涉及下一代测序（NGS）和16S rRNA扩增子计算分析的多学科方法的出现，人们对肠道微生物组多样性和丰富度有了更多的了解，宏基因组测序已揭示癌症患者中微生物群落的显著改变。 癌症中微生物群的变化 胃癌： 从胃癌患者提取的组织中检测到厚壁菌、变形菌、放线杆菌和梭杆菌。此外，胃癌症患者表现出21个细菌类群的显著富集，包括核梭杆菌、微小微胞菌、血管紧张链球菌和消化链球菌口炎，并减少了10个分类群。 胰腺癌： 一项宏基因组研究还表明，口腔中存在嗜血杆菌、卟啉单胞菌、瘦肉杆菌和梭杆菌属物种与胰腺癌的风险增加有关。 16srrna基因测序预测卟啉单胞菌、放线菌、奈瑟菌、链球菌、类双歧杆菌和梭杆菌在胰腺癌的发生发展中起重要作用。 结直肠癌： 研究表明，大肠埃希菌、脆弱类杆菌和厌氧消化链球菌具有致癌潜力，可诱导遗传毒性应激、胆固醇生物合成和激活Th1免疫反应。宏基因组分析发现，在结直肠肿瘤患者中，除了明显的病毒组特征外，微小单胞菌、消化链球菌、梭杆菌和卟啉菌都有明显的积累。 另有更详细的研究表明，CRC相关菌群可分为三种不同的模式。 肝细胞癌： 肝癌发生发展涉及慢性肝细胞死亡、炎症和肝组织修复诱导的纤维化等多个阶段。肠道菌群的变化趋势如下： 注：HCC-肝细胞癌；HBV-HCC: 乙肝感染引起肝细胞癌；HCV-HCC: 丙肝感染引起肝细胞癌；NV-HCC: 非病毒性肝细胞癌 癌变起因于肠道微生物群的生态失调 良好平衡的肠道微生物群对健康生活十分重要。而肠道微生物群的失调会加剧不同癌症的致癌发展。 几项使用无菌小鼠模型的临床前研究揭示了肠道微生物组通过不同机制在癌症发生和进展中的作用。 肠道微生物群积极参与肿瘤的发生和发展 ChattopadhyayI et al , Cancer Biology , 2020 癌症的发生是一个动态的过程，许多内在因素促成了它的发生。 肠道微生物群在决定转化细胞的命运方面起着至关重要的作用 。微生物失调可能会促进肿瘤的发生，并导致肿瘤转移。 促癌微生物最突出的例子是幽门螺杆菌，它会感染胃并刺激胃癌的形成。幽门螺杆菌是唯一获得IARC认可的I类人类致癌物的细菌。 其主要作用方式包括分泌毒力因子，主要是空泡细胞毒素A（vacA）和细胞毒素相关基因A（CagA）. 这些已被证明可以激活致癌途径，从而异常转化细胞增殖，细胞周期转变和细胞死亡。 可以诱发癌变的其他间接机制包括氧化应激的产生。 这有助于促进突变的基因组不稳定性和宿主炎症和免疫反应的操控，从而帮助肿瘤细胞逃避免疫监视. 例如，幽门螺杆菌和粪肠球菌成功诱导氧化应激，从而导致基因组损伤并最终导致肿瘤发生。 参与肿瘤发生的肠道菌群列表 ChattopadhyayI et al , Cancer Biology , 2020 其他毒素，例如 大肠杆菌产生的大肠杆菌杆菌毒素和细胞致死性扩张毒素（CDT） 表现出DNase活性，为DNA损伤铺平了道路，最终导致异常的细胞周期，基因组攻击和致瘤性进展。肠杆菌科的Colibactin类似地在宿主细胞中诱导DNA双链断裂。 致病性弗氏志贺氏菌 是肠道微生物的另一个例子，其酶肌醇磷酸磷酸酶D（IpgD）和半胱氨酸蛋白酶样毒力基因A（VirA）介导宿主p53降解。 另一方面， 梭菌梭状芽胞杆菌 （Clostridium scindens）参与胆酸向脱氧胆酸（DCA）的转化，所述脱氧胆酸起肿瘤诱导剂的作用。DCA还参与了花生四烯酸的释放，花生四烯酸被COX-2和脂氧合酶转化为炎症分子前列腺素和DNA损伤剂活性氧（ROS）. 粪肠球菌 可促进细胞外超氧化物（O2-）的产生，从而引入DNA双链断裂和点突变。 某些炎性细菌，例如 沃兹沃氏菌 （Bilophilia wadsworthia）参与了肿瘤诱导剂的生成，例如牛磺胆酸。 核梭状芽孢杆菌的FadA 通过凝集素和宿主上皮细胞的E-钙粘着蛋白的结合诱导β-连环蛋白。β-catenin的核易位通过激活c-MYC癌基因诱导细胞增殖。 具核梭杆菌的另一种细菌致病因子Fap2 抑制T淋巴细胞和自然杀伤（NK）细胞的作用，从而阻止了髓样抑制细胞在肿瘤部位的募集。 在免疫系统中，肠道菌群如何调控？ 肠道菌群通常有助于产生短链脂肪酸（SCFA），例如甲酸，乙酸，丙酸和丁酸。这些SCFA通常参与多种生理功能，例如激活G偶联受体，抑制组蛋白脱乙酰基酶（HDAC）以及将T细胞分化为效应T细胞（例如Th1和Th17细胞），从而赋予整体抗肿瘤功能。 肠道菌群负责循环中性粒细胞的成熟以及循环单核细胞的昼夜波动 。通过分泌白介素（IL）-10和转化生长因子（TGF）-β参与促炎反应下调的调节性T细胞（Tregs）也被某些肠道菌群激活。例如，脆弱的共生拟杆菌（Bacteroides fragilis）有助于Treg细胞的成熟和抗炎细胞因子IL-10的分泌。 重要的是，丁酸和丙酸参与了CD8+ 细胞毒性T淋巴细胞的调节表达，而 CD8+ 细胞毒性T淋巴细胞是抵抗肿瘤活性的主要哨兵 。已知微生物配体的产生会诱导核因子κB（NF-κB）的活化，从而驱动促炎性细胞因子，例如肿瘤坏死因子（TNF）-α或IL-1的分泌。共生菌在肠道内的定植还导致了来自Paneth细胞的重要抗菌肽的表达。 脂多糖（LPS）和肽聚糖 是革兰氏阴性细菌外膜的重要组成部分，它们通过 激活宿主Toll样受体（TLR）导致肠道免疫调节 ，而Toll样受体主要由肠上皮细胞和树突状细胞表达（DC）。这些TLR积极参与介导针对肿瘤细胞的T细胞反应。 除此之外，细菌产物诱导IFN-γ的表达，从而影响中性粒细胞的存活和成熟。低水平的细菌LPS可能会对髓样细胞的活化产生巨大影响，从而引发增强的炎症反应。 更具体地说，细菌产生的吡哆醇可用于刺激宿主免疫监视。几种活细菌，如果摄入足够的量，它们能够给宿主带来健康益处，因此可能发挥益生菌的作用。此类益生菌微生物有助于保护宿主肠道稳态，并在很大程度上调节宿主生理和免疫力。这些结果揭示了健康肠道微生物群的日常功能，这是维持宿主内正常内环境平衡的必要条件。 探讨肠道微生物在化疗调控中的重要性 一些证据清楚地表明，调节肠道菌群可以提高治疗效果，减轻化疗药物的副作用。 肠道菌群对化疗药物疗效和毒性的调节作用 ChattopadhyayI et al , Cancer Biology , 2020 上表总结了几种常用的治疗各种恶性肿瘤的化疗药物及其与肠道微生物的关系。 细菌通过多种机制影响化疗药物和免疫检查点抑制剂的疗效，如下图： 肠道细菌调节抗癌药物疗效的机制 Cheng WY, et al. Gut, 2020 微生物代谢产物与癌症 微生物转化的代谢物一旦进入循环，就可以到达人体内遥远的器官，影响那里的癌症发生。例如，在肝癌中，肠道定植者代谢胆汁酸，胆汁酸经过再循环，调节免疫细胞向癌区募集。 肠道微生物的雌激素代谢也改变了绝经后妇女患乳腺癌的风险。肠道失调加上分泌β-葡萄糖醛酸酶的微生物水平增加，如瘦肉梭菌和球菌，显著激活雌激素受体，刺激靶细胞（主要是乳腺和子宫内膜）的细胞增殖。雌激素摄取的增加与乳腺癌的发生直接相关。 肠道微生物群的变化是否会导致癌症的发生，或者致癌转化是否会刺激微生物组的这些变化，仍然是个模棱两可的问题，因此需要进行深入的研究。 细菌素是主要由所有细菌核糖体合成的阳离子肽。癌细胞膜的主要负电荷使细菌素优先结合到癌细胞而不是健康细胞上。 革兰氏阴性菌的细菌素 分为微球菌素、大肠杆菌素和泰洛霉素。牛链球菌HC5的牛维素HC5抑制MCF-7等乳腺癌细胞的生长。 由 大肠杆菌和其他肠杆菌科合成的大肠杆菌素 ，特别是大肠杆菌素E1和A，可以抑制乳腺癌细胞系MCF7、ZR75、BT549、BT474、MDAMB231、SKBR3和T47D等多种乳腺癌细胞株的生长，对结肠、骨和子宫等恶性肿瘤也有抗肿瘤作用。 肺炎克雷伯菌分泌的大肠杆菌素microcin 也具有很好的肿瘤抑制和凋亡功能，在Jurkat、HeLa和结直肠癌细胞系中都有观察到。然而，它对正常细胞没有任何毒性。 对HeLa和HT29细胞株特异性的细胞毒性作用与从 Pediococcus acidlicati 中提取的pediocin 有关。 细胞溶血素A是一种细菌毒素 ，可引起胱天蛋白酶介导的细胞死亡。用大肠杆菌或鼠伤寒沙门氏菌治疗的小鼠，可以产生细胞溶血素A，已经显示出很有前景的抗癌机制。 同样， 革兰氏阳性菌的侧凸蛋白10（LS10） 对MCF-7乳腺癌细胞的抑制活性最高。 此外， Nisin 是世卫组织批准的 乳酸乳杆菌Ⅰ类细菌素 ，可显著抑制人肝细胞癌、头颈癌和乳腺癌细胞的侵袭和转移。 铜绿假单胞菌产生的一种含铜金属蛋白Azurin （14kda，128个氨基酸），通过抑制肿瘤细胞中cop1介导的泛素化和蛋白酶体降解，增强p53的细胞内稳定性。Azurin对乳腺癌细胞株MCF7、ZR-75-1、T47D、MDA-MB-157、MDD2和MDA-MB-231也具有潜在的抗癌活性。 此外， 肺炎链球菌分泌的Pep27anal2 可诱导胱天蛋白酶非依赖性和细胞色素依赖性凋亡，从而显著阻断白血病、胃癌和乳腺癌细胞系的细胞增殖。 肠球菌产生的Entap 对三阴性乳腺癌细胞株MDA-MB-231具有良好的抗增殖活性。 白喉毒素（DT）由白喉棒状杆菌产生 。交叉反应物质197（CRM197）是白喉毒素的无毒突变体，通过与肝素结合的表皮生长因子结合促进细胞凋亡和抑制血管生成，从而抑制人肾上腺皮质癌的增殖。CRM197和顺铂的组合方法触发胶质瘤细胞凋亡介导的死亡。 肉毒梭菌的A型肉毒毒素（BoNT-A） 通过激活程序性细胞死亡阻止前列腺增生的生长和增殖。这些研究代表了一些在肿瘤发生中具有独特抑制作用的微生物代谢物的显著例子。 研究模型的运用 临床前小鼠模型和癌症患者的测序数据是微生物组学研究中有价值的工具，有助于癌症患者新疗法的开发。 Cheng WY, et al. Gut, 2020 临床前小鼠模型是在没有微生物（无菌小鼠）或存在有限数量的微生物（抗生素治疗）的情况下剖析特定细菌机制的有价值工具。 然而，由于选择偏差等局限性，这些临床前模型无法完全重现人类肠道微生物群与癌细胞之间的相互作用。抗生素治疗可能选择耐药菌或促进真菌生长，这与实验结果相混淆。 其他因素，包括居住环境、饮食和遗传背景，也会影响小鼠体内的微生物群落及其与肿瘤细胞或抗癌药物的相互作用。为了补充这些临床前模型，癌症患者的测序数据在抗癌治疗前后根据宿主基因组、代谢组和免疫谱进行检查。 总之，小鼠模型和人类测序数据的META分析为肠道微生物群和癌症治疗之间的关系提供了见解。通过选择性地用噬菌体靶向癌相关细菌、通过施用益生菌或进行FMT来调节肠道微生物群，可以重塑肿瘤微环境和宿主免疫反应，从而增强抗癌药物的疗效，改善癌症患者的预后。 抗生素的作用 抗生素用于治疗多种疾病，从常见感染到更严重和更严重的疾病，清楚地说明了抗生素在我们日常生活中的重要性。 抗生素对于预防术后或免疫功能低下患者的致病微生物的生长极为有用，然而，不加控制地使用抗生素可能会在不同程度上改变我们的肠道共生菌群。这有时可能会对健康造成有害影响。 多项研究表明，由于抗生素的使用，免疫治疗的益处可能会大大中断。艾哈迈德等人研究表明在抗PD-1治疗期间使用抗生素会对患有各种癌症的个体的治疗结果产生不利影响，包括黑色素瘤、头颈部癌、肺癌、肾癌、肝癌和尿路上皮癌。 事实上，没有接受任何广谱抗生素治疗的病人完全受益于免疫治疗。根据Huemer等人的观点抗生素和免疫检查点抑制疗法的引入削弱了免疫治疗的益处。然而，也有一些相互矛盾的报道，表明在这方面计划周密的临床试验对于阐明抗生素和免疫治疗之间的确切联系是非常重要的。 益生菌、合生元、益生元等对癌症的作用 益生菌参与改变肠道微生物群，增强肠道屏障的完整性，抑制致病菌的生长，并降低原癌物质的代谢。 一些临床前研究和临床试验已经确定了益生菌在改善传统肿瘤抑制模块的风险、严重程度和相关毒性方面的整体功能。给癌症患者服用益生菌的主要目的是重新填充受损的肠道微生物群，恢复微生物群落的正常功能。 一项针对CRC患者的前瞻性干预研究显示，嗜酸乳杆菌NCFM和乳酸双歧杆菌Bl-04的使用改变了患者的微生物特征。益生菌增加了产生丁酸盐的细菌（例如粪杆菌属和梭状芽孢杆菌）的数量，同时降低了CRC相关属（包括梭菌属和消化链球菌）的数量。 除了改变微生物特征外，研究表明益生菌还可以抑制癌症的发展。 益生菌在抗癌反应和治疗中的作用 ChattopadhyayI et al , Cancer Biology , 2020 尽管益生菌通常是安全的，但在免疫功能受损的癌症患者中引入益生菌，有时可能会促进机会性感染的潜在风险和抗生素耐药性的转移。 大多数益生菌产品是从乳酸产生菌（LAB）中获得的，它们属于乳酸杆菌和双歧杆菌。酪乳杆菌和嗜酸乳杆菌已被证明能增强肿瘤细胞的凋亡。鼠李糖菌GG株还具有抗胃癌和结肠癌细胞的增殖作用。 展望未来 人类肠道微生物组是遗传多样性不可缺少的资源来源，是宿主免疫系统的重要组成部分，是调节代谢、影响药物相互作用和疾病结果的功能实体。 肠道微生物的双重作用体现在其诱人的益生菌和有益的特性上，它们可以预防或治疗某些疾病，而肠道微生物的失调似乎是癌症等疾病发展的关键决定因素。 目前正在进行的临床试验主要关注肠道菌群在治疗不同癌症中的作用，如下表： ChattopadhyayI et al , Cancer Biology , 2020 这些数据清楚地强调了癌症患者在接受不同的抗癌治疗策略时所遇到的各种临床挑战。同时也指出了共生微生物在避免这些并发症方面的潜在用途。 应用微生物组学诱导抗肿瘤反应在肿瘤治疗中具有潜在的应用前景。益生菌/抗生素与手术、放疗和化疗的组合方法可能被认为是未来新的抗肿瘤策略。 结 语 目前，大多数与微生物组效应有关的研究都是在小鼠肿瘤模型上进行的，在人类身上的重复性是一个需要深入研究的领域。 了解微生物组特征和个体微生物特征可能有助于个性化治疗。微生物组学领域的研究进展为宿主和微生物群之间复杂的相互作用，调节癌症发生带来大量信息，可以说是挖掘出了一座金矿。 控制肠道微生物群可以推动癌症系统朝着理想的方向发展。确定化疗和免疫治疗药物、肠道微生物和宿主之间复杂的相互作用途径，以及我们对系统性微生物致癌作用的进一步理解，可能会为癌症的管理和控制带来前所未有的机遇。 最近的研究结果支持微生物标志物或肠型在癌症诊断和预后方面的潜力，噬菌体疗法在靶向输送癌症药物方面的潜力，以及FMT或益生菌在重塑肿瘤微环境或增强抗癌免疫方面的潜力。 而延长患者寿命，改善患者生活质量的合理解决方案可能在于我们能够利用微生物群对癌症进行控制及长期管理。 【 参考文献 】 Chattopadhyay I, Nandi D, Nag A, The pint- sized powerhouse:Illuminating the mighty role of the gut microbiome in improving the outcome of anti- cancertherapy, Seminars in Cancer Biology (2020) Cheng, W. Y., Wu, C.-Y., Yu, J. (2020).The role of gut microbiota in cancer treatment: friend or foe? Gut, gutjnl–2020–321153. Wei Jia, et al. Gut microbiota alterations are distinct for primary colorectal cancer and hepatocellular carcinoma. Protein Cell, August 14, 2020. TIPs:肠道菌群在癌症免疫疗法的疗效过程的影响是毋庸置疑的，不同癌症类型对应的菌群关联和机制似乎不完全一样，我们目前在开展的肿瘤免疫疗法的项目已经获得很好的结果，后续应该也会有很多研究揭示这里面的机制。更深入的菌群研究和癌症免疫疗法的推进真是癌症患者的福音。 本文转载自谷禾健康

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[转载]献给七夕，微生物和您的爱情生活

niuneat 2020-8-26 13:00

假设你能看到人体内所有的基因，你应该会感到震惊。他们中只有1%是人类。另外99%属于细菌、酵母、病毒和微小的原生动物。这些微生物被称为微生物群，它覆盖着你的全身内外。 可以说，潮湿温暖的肠道环境是地球上最拥挤的空间之一。它容纳了大约上千种不同的微生物物种，其所含基因远超过我们的人类基因。 肠道微生物与我们相依相伴 神奇的是，这些微生物及其基因会影响我们的爱情生活，帮助我们像应用程序一样挑选相配的伴侣。取决于你的微生物群状态，这可能是好事，也可能是坏事。 人类可能需要花费数千年的时间才能改变基因，但是微生物可以在20分钟左右的时间内产生新一代的基因泵送的同胞细胞。然后微生物围绕着我们发展进化圈，古老的防御体系，我们的身体要不断为这些变化的微生物创造环境。 因此，在原始时代的某个时候，我们募集了有益的细菌来保护我们免受致病菌的侵害。在潮湿和温暖的环境中，微生物通过抵抗病原体来保护我们，这种关系使我们在充满病原体的世界中成长 。 这种共生有多重要？所有的动物都不遗余力地将选定的微生物传给它们的孩子，例如小马会去吃马妈妈的便便，因为它需要摄取母亲粪便中的微生物。 在人类中，产道为早期微生物的形成提供了的途径。母乳中含有的细菌会进一步建立婴儿的初始肠道微生物群。母乳甚至含有专门为喂养这些微生物而生产的益生元。 然而，我们的肠道微生物（统称为微生物群）也有自己的需求-并且他们知道如何满足。 微生物是情绪和行为操纵器 令人惊讶的是，微生物可以产生人类神经递质，包括多巴胺和5-羟色胺，这是目前抗抑郁药物最流行的两个目标。微生物也会产生激素和脂肪酸，所有这些都是有效的情绪操纵器。 再加上细菌毒素和微生物，对他们的宿主有着强大的控制能力。你是不是认为自己有意识地决定爱吃甜食？不，很可能你的微生物才是真正的甜食渴望者，并且你的欲望已经被塑造成可以满足它们的欲望。 事实是，肠道微生物并不是我们的“朋友”，它们是我们共同用餐的伙伴，但随时都可以帮助我们。 它们都有自己的食欲：酵母渴望糖；拟杆菌属（Bacteroidetes）会喜欢脂肪；普雷沃特菌属则比较喜欢碳水化合物；双歧杆菌是纤维爱好者。 它们都有自己的方法来讨好自己喜欢的，使用两种基本技术的变化来影响我们的食物选择 。 如果我们不给它们想要的东西，微生物就会产生毒素，使我们感到不舒服，因为他们知道如何使我们痛苦。 微生物通过改变我们的味蕾，增加阿片和大麻素受体以及产生神经递质（如多巴胺和5-羟色胺）来增加我们对食物的渴望。也是因此他们也知道如何使我们快乐 。 如果微生物能够指导我们的行为，那么他们还能做什么？从微生物的角度考虑，为了扩大其领土，它们可能会驱使我们更多地社交。从微生物的角度来看，有什么比亲吻，握手或拥抱更好的传播途径呢？ 从果蝇开始的研究 以色列2010年的一项研究将一批果蝇分成了两组。他们给一组喂以糖蜜为食的饮食，另一组为淀粉。每组都建立了合适的微生物群，经过精心调整以消化各自的饮食。 然后，他们在交配室中把这四个混合在一起（每组取一对）。一个交配室实际上只是一个很小的塑料碗，上面有透明的盖子，这样研究人员就可以算出性行为。 具有相同微生物群的果蝇更有交配意向 尽管所有果蝇之间都可以完全通行，但他们还是希望与具有相同微生物群的果蝇交配 。 从几十代来看，果蝇一直生活在自己的群体中，基本上是两个独立的物种。那么有人问，怎么知道这是由于微生物引起的，而不仅仅是呼吸中有糖蜜的气味？答案很简单：当研究人员给果蝇使用抗生素杀死其微生物群时，他们的偏好就消失了。 细菌不会产生性信息素，但会调节其信息素 首席科学家 尤金·罗森伯格（Eugene Rosenberg）说：“共生细菌可通过改变性信息素（sex pheromones，在哺乳类动物中通过唾液，汗液和尿液释放）水平来影响果蝇交配偏好。细菌不会产生性信息素，但会调节其信息素。” 信息素是一种神秘的化学物质，可以起性吸引剂的作用。昆虫会嗅到其中的单个分子而飞走数英里。它显示了微生物群对于交配选择的重要性。 研究从果蝇走向人类 罗森伯格在后续论文中提到，蝇类并不是唯一被微生物操纵配偶选择的动物：“细菌对人类和其他动物的嗅觉有影响，而嗅觉是选择性伴侣的重要输入。” 可以这样理解，你的细菌将皮肤油脂转化为属于你自己的脂肪酸混合物，从而决定了你的气味。这是你的“特定味道”。 罗森伯格及其小组进一步推测，婴儿的抗生素治疗可能会影响这种情况，并可能导致菌群的流失和产生不同的气味 。 早期使用抗生素会影响未来的爱情生活？这种猜测令人担忧，但罗森伯格认为，通过谨慎地在抗生素使用后重新繁殖微生物群，这种情况可能会逆转。 微生物和激素 从客观上看，性有时让人满头大汗，但我们还是设法克服了这一点。细菌也可能通过操纵我们的激素发挥作用。 就像动物一样，微生物利用激素彼此交流 。这些化学物质可以帮助我们改善性生活。例如催产素，参与保持身体健康，也和快速愈合有关，但它也在社会关系中发挥作用。催产素是“荷尔蒙激素”，它可以帮助我们忽略性的不便，得以繁衍后代。 这对微生物来说，也是一个巨大的胜利，因为性可以帮助它们找到新的人类领土。接吻可以使它们的生活更美好：亲密接吻每秒可在参与者之间转移800万细菌 。 摄入益生菌如罗伊氏乳杆菌可提高体内催产素的水平 。看到这，你是不是想赶紧去买益生菌补充剂了？别急，高纤维食物也可以提高自己的罗伊氏乳杆菌水平。 嗅出灵魂伴侣 伴侣的选择还受微生物自身免疫系统的影响。主要的组织相容性复合体（MHC）由免疫蛋白组成，这些免疫蛋白为我们每个人提供了独特的气味特征。MHC蛋白是通过与微生物接触而产生的，代表了与病原体战斗的浓缩版本。 从理论上讲，我们无意识地选择了拥有完全不同的MHC的伴侣。这意味着将补充我们自身，有效地使我们对病原体的抵抗力加倍。 当你选择一个具有兼容的MHC特性的伴侣时，它们会让你闻起来很友好。如果你有孩子，他们就会在健康的微生物群上有一个良好的开端。 已婚夫妇如何影响彼此的身体健康 已婚或同居伴侣可以在很大程度上影响彼此的压力水平，情绪和健康行为方式。这意味着配偶不快乐或不健康，或敌对婚姻会让你更不健康。 当然另一方面，你的伴侣可以起到积极的作用，让你更活跃，减轻体重或减少饮酒，从而有可能改善您的身体健康。 一个最近的评论文章俄亥俄州立大学的Janice Kiecolt-Glaser及其同事的研究表明，婚姻互动，配偶情绪和生活方式习惯对健康的影响可能是通过肠道来介导的 。 最近，研究人员已更加意识到人体中，肠道是与大脑，免疫系统和心血管系统（通过迷走神经）进行通讯的中心枢纽。 研究表明，抑郁，饮食，睡眠，压力和敌对的婚姻相互作用会减少肠细菌的生物多样性，或使肠屏障更具渗透性，并更有可能使炎性因子渗入血液（称为“渗漏性肠”）。 肠道菌群多样性较低或肠道泄漏较多，会增加您对慢性炎症，肥胖症和糖尿病或心脏病等慢性疾病的抵抗力。因此，与伴侣生活在一起可能会以更多的你想象不到的方式影响肠道和整体健康 。 在一起生活为什么会影响这些因素？事实证明，身体互动，触摸，亲吻和性行为促进了微生物群的共享。肠道菌群与心血管疾病或糖尿病的许多危险因素有关，包括葡萄糖代谢，体重指数，腰围和高密度脂蛋白。 共享的压力源，情绪和健康习惯 促进已婚夫妇健康风险相似性的另一个因素是，他们可能共享共同的压力源，或者受到彼此情绪和压力水平的影响。无论是面对共同的压力源（例如经济压力或生病的孩子），还是伴侣将工作压力带回家，压力都具有传染性。 婚姻中的冲突，压力或敌意也可能影响您的情绪并增加皮质醇水平。伴侣也容易受到彼此健康或不健康行为和睡眠方式的影响。 研究表明： 拥有沮丧的伴侣会使你患抑郁的风险加倍。 不幸福的夫妻比幸福的夫妻更难消除负面情绪和压力。 伴侣有慢性睡眠问题的人有的炎症水平更高。如果你的伴侣在晚上醒着，可能会打扰你的睡眠。 肠道菌群，肠道渗漏和慢性炎症 一个健康的肠道具有多种细菌或病毒，它们分布均匀，没有一个物种能占主导地位。研究表明，菌群多样性低的人比菌群多样性高的人更容易发生慢性炎症。一些研究表明，饮食习惯也会影响微生物群的多样性。 与西方饮食相比，传统西方饮食富含红肉，精制糖和饱和脂肪，而微生物多样性较低，而地中海饮食则更多地依赖植物和健康脂肪。高饱和脂肪饮食还可以增加肠道的通透性，使毒素和炎性物质更有可能渗入您的血液中。 从婚姻敌意到全身性炎症的途径 一项研究表明，对婚姻的看法更加敌对的夫妇减少了肠道微生物的多样性，并增加了不健康的饮食习惯。在这项研究中，研究人员通过对脂多糖结合蛋白（LBP）进行评估，对婚姻状况进行了录像和编码，并测量了微生物的多样性。具有更多敌对性的夫妻的LBP较高，这又与C-反应蛋白（炎症的标志物）的水平较高有关。 因此，这项研究显示了通过减少肠道生物多样性，从婚姻敌意到全身性炎症的途径。此外，较敌对的夫妇的饮食中饱和脂肪含量较高，这可能会影响肠道微生物并增加炎症 。 配偶比兄弟姐妹具有更相似的微生物群 一项美国的研究，针对威斯康星州人群的研究，对配偶（N=94）和兄弟姐妹对（N=83）的分析进一步表明，配偶比兄弟姐妹具有更相似的微生物群和更多共同的细菌类群，在兄弟姐妹和不相关配偶之间没有观察到差异。即使考虑到饮食因素，这些差异仍然存在。 结果表明，人与人之间的互动，特别是持续的密切婚姻关系，会影响肠道菌群。已婚个体所拥有的微生物群落相对于独居者具有更大的多样性和丰富性，具有亲密关系的夫妻具有最大的菌群多样性，鉴于数十年来的研究记录了婚姻对健康的益处，这点值得注意 。 可以看到，具有亲密关系的夫妻其菌群多样性更高，而且存在显著差异。 夫妻之间的肠道菌群相似度也超过兄弟姐妹和不相关人群。 虽然饮食通常与胃肠道微生物群相关，但亲密关系表明人类互动和共同行为的影响较少得到理解。紧靠和频繁的身体接触与促进相似个人之间直接微生物共享灵长类动物中微生物的相似性是相关的。 在这项研究中，亲密关系可能代表了在一起度过的时间，身体情感以及其他可能导致微生物共享的人类互动的总和。事实上，有证据表明唾液微生物群影响肠道微生物群，而唾液微生物群可能受接吻的影响。 高质量婚姻可能有助于微生物 通过进一步分析共享的菌发现，有趣的是，这些潜在共享的OTU中的大多数都来自严格厌氧的分类单元，这表明在宿主之间的富氧环境中持续存在可能不是密切人际关系的传播限制因素。 我们进一步发现，不仅已婚夫妇具有更多相似的肠道菌群，而且已婚个体所拥有的微生物群落相对于独居者更具多样性和丰富性。亲密的婚姻关系比兄弟姐妹之间共享的遗传因素和早期生活环境影响更大。 这一发现之所以有趣，部分是因为它与大量证据相吻合，证明了高质量婚姻与发病率和死亡率之间的牢固联系。未来可能会试图弄清将密切关系与微生物成分联系起来的机制。例如，尽管我们没有发现证据表明饮食共享是造成这些发现的主要原因，但我们无法测试精确的身体接触和亲密关系频率作为替代性解释机制。 菌群预测家庭关系 通过评估共有菌群来预测区分家庭和夫妻配偶，预测家庭模型的整体性能较差，但这些预测似乎仍依赖于网络结构，因为在肠道和口腔样本中，某些家庭内部的所有关系都得到了准确的预测。 值得注意的是，模型表明，近25％的配偶非常容易以高置信度进行预测。为什么某些夫妻比其他夫妻更容易预测，这可能反映出共同的敏感性，特定行为或婚姻关系的相对重要性 。 改善伴侣关系 1. 共同努力，让生活更健康 当你和伴侣同时工作以减轻体重，多睡，多运动，少喝酒时，更有可能互助成长。看到伴侣变得更健康可以激励你去做同样的事情。 2. 更加富有同情心和相互尊重，而不是敌对地进行沟通 记住，你们是站在同一边的。请注意，对话如果朝消极方向进行，请稍作休息。尝试降低防御力，保持耐心，减少批评。 3. 如果你的伴侣在工作，家庭或育儿方面有压力，请尝试提供帮助并给予支持 最终，压力较小的配偶对你们俩来说都意味着更好的健康。如果尽管您尝试帮助您的伴侣仍然感到压力，则应集中精力分散自己，锻炼，冥想或进行愉快的活动，以减轻压力。 4. 另外，请确保了解您的肠道菌群和拥有良好的菌群 这样可以帮助你拥有美丽的皮肤，光亮的头发，毕竟健康的人自带魅力。 要调整您的微生物群，以下简单步骤供参考： 1. 多吃富含纤维的蔬菜，包括芦笋，朝鲜蓟，西兰花和韭菜。纤维可以喂养有益的微生物，从而阻止病原体。 2. 多吃含有抗氧化剂的深色水果，例如樱桃和蓝莓，可帮助您应对炎性病原体。 3. 尝试酸奶和益生菌益生元等含有微生物的发酵食品。 4. 偶尔吃一点鱼；它具有抗炎的omega-3油。 5. 做些运动，对微生物群有很好的效果。 6. 了解和重视肠道菌群检测 有了健康的微生物群，你会处于健康状态，并选择了与微生物相容的伴侣，它们可能会比任何约会应用程序更能帮助你找到良好合适的伴侣。 欢迎关注：谷禾健康 ——让你和你的家人更健康 参考文献 1. Scott C. Anderson，Microbes and the Mind. Psychologytoday., 2019,07 2. Scott C. Anderson，The Shocking Source of Your Cravings.Psychologytoday, 2019, 07 3. Alcock, Joe, Carlo C Maley, and C Athena Aktipis. “Is Eating Behavior Manipulated by the Gastrointestinal Microbiota? Evolutionary Pressures and Potential Mechanisms.” Bioessays 36, no. 10 (October 2014): 940–49. 4. Temko, Jamie E., Sofia Bouhlal, Mehdi Farokhnia, Mary R. Lee, John F. Cryan, and Lorenzo Leggio. “The Microbiota, the Gut and the Brain in Eating and Alcohol Use Disorders: A ‘Ménage à Trois’?” Alcohol and Alcoholism 52, no. 4 (July 1, 2017): 403–13. 5. Sharon, Gil, Daniel Segal, John M. Ringo, Abraham Hefetz, Ilana Zilber-Rosenberg, and Eugene Rosenberg. “Commensal Bacteria Play a Role in Mating Preference of Drosophila Melanogaster.” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107, no. 46 (November 16, 2010): 20051–56. 6. 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[转载]菌群最新资讯热评|消毒剂正在改变微生物群，微生物是否可以增强癌症免疫疗法

niuneat 2020-7-24 12:12

本文原创： 谷禾健康 01 杀菌剂和消毒剂正在改变微生物群落 随着 COVID-19 疫情的发展，相应的抗菌药物耐药性的加速确实令人担忧。疫情下，加剧了抗生素的大规模滥用，不仅用于治疗人类和动物疾病，而且也用于动物食品生产系统。 近日，BMJ发表一篇有关COVID-19的文章，消毒剂正在改变微生物群落。 幸运的是，现有的工具可用于研究抗生素耐药性的出现和蔓延，并作出“耐药”的知情预测。此外，全球和国家的具体行动计划已到位，以减轻抗生素耐药性威胁。 一个令人担忧的问题是，在Covid-19 大流行中，大量使用消毒剂，对人类、动物和环境中各种生态位的微生物群落产生了不可估量的影响。这种做法带来的结果可能是宿主-共生体相互作用中的失调，从而影响宿主的 免疫功能 、 新陈代谢 、 生理参数 以及对感染性和非传染性疾病的 易感性 。 益生菌、免疫生物制剂、合生元等都是有望治疗失调的药物。但是，由于过度使用消毒剂而引起的问题，在全球范围内已经超出了生物失调的范畴，例如，医院内的致病菌粪肠球菌出现了抗酒精性，最近报道了万古霉素耐药菌株（如超级细菌）。 困境在于，通过使用消毒剂、杀菌剂和抗生素来遏制Covid-19，我们正在给微生物群落造成不可估量的附带损害，“抹去”了不同生态位的几个共生体，并可能为新的威胁制造 “地雷”。 我们需要利用现有的工具和技术，开发新的工具和技术，以便评估对微生物生态系统的损害，密切检查人与动物之间的微生物关系，预测新的威胁，并揭示控制这些威胁的检查点。 希望从使用抗生素、消毒剂和杀菌剂来遏制Covid-19的普遍智慧中学到的所有经验教训，都将引导我们进入一个装备更完善、威胁可控的未来。 02 能否利用微生物群来提高癌症免疫治疗的疗效？ 目前，人们对定义微生物群如何在癌症的背景下塑造免疫反应非常感兴趣。 在小鼠和人类中进行的各种研究都将特定的共生物种与不同癌症类型以及接受癌症免疫疗法治疗后的更好（或更坏）结果相关联。 但是，所涉及的机制仍然不确定，甚至存在争议。 在此观点下， 《自然评论免疫学》邀请了该领域的六位著名科学家分享他们对该领域关键问题和挑战的看法 。 Q1 越来越多的证据表明某些微生物可以对癌症的免疫反应产生正面或负面影响。 您能否评论一下我们对于微生物如何塑造免疫系统从而影响抗肿瘤免疫力机制的理解？ 来自 B. Brett Finlay 的看法： 毫无疑问，微生物可以塑造免疫系统。它们最深远的影响是在 生命的早期 ，那时它们可以将免疫系统推向过敏性或非过敏性方向时，从而影响对许多免疫介导疾病的敏感性，例如哮喘，食物过敏和湿疹。 在小鼠中也有重要的证据表明，免疫系统的许多方面可以在以后的生命中通过依赖于微生物（如分段丝状细菌）的过程进行改变。 但是，目前严重缺乏对所有这些过程机制的理解。尽管有关于潜在机制的线索，但目前我们还没有从机制上理解微生物如何影响抗肿瘤免疫力。 来自 Romina Goldszmid 的看法： 我同意 Brett 的看法，不同的非相互排斥的情况下，细菌，其产物和/或其代谢物通过调节免疫系统的组成部分来影响肿瘤免疫。 细菌及其产物可针对髓样细胞（例如，它们可以激活抗原呈递细胞，从而帮助引发抗肿瘤T细胞反应，调节促炎性细胞因子和活性氧的产生，或调节髓样细胞的免疫抑制活性）。 细菌也可以作为抗原源，通过分子模拟影响肿瘤免疫反应（也就是说，识别细菌表位的T细胞可以识别在肿瘤细胞上表达的相似表位），或者可以驱动旁观者T细胞活化。 其他人则提出了一种间接机制，细菌产物可通过这种间接机制诱导肿瘤中的免疫原性细胞死亡并随后进行免疫活化。对于不同的肿瘤类型和不同的治疗方式，该机制可能会有所不同。 此外，到目前为止，大多数努力都集中在细菌微生物组的作用上，我们对病毒组（病毒），真菌组（真菌）和寄生组（寄生虫）对抗肿瘤免疫的作用了解甚少。 来自 Kenya Honda 的看法： 多项研究表明，微生物群至少部分通过系统激活CD8+T细胞（尤其是干扰素-γ（IFNγ）+亚群）增强免疫检查点阻断。 从理论上讲，微生物介导的肿瘤浸润IFNγ+ CD8 + T细胞的诱导可能是由多种机制引起的，包括 （1）肠道诱导的CD8 + T细胞的系统循环 （2）细菌抗原或载有细菌或细菌的树突状细胞 （3）细菌代谢物（由微生物群诱导或产生）和/或细胞因子。 根据我们实验室的观察，肠道来源的CD8 + T细胞不太可能迁移到肠道外，在远端组织中全身循环并调节抗肿瘤免疫力，因为IFNγ+ CD8 + T细胞在肠道和肠道外肿瘤中蓄积。在表型上是不同的。 细菌抗原或负载细菌的树突状细胞的系统性循环也不大可能，因为在不同解剖部位的T细胞受体用途或T细胞的抗原特异性没有重叠。 最简单，最可能的解释是，肿瘤中CD8 + T细胞的积累是由于微生物群中免疫调节分子和/或代谢产物的循环所致。由于免疫调节似乎独立于主要的先天免疫信号传导途径而发生，因此代谢产物（也许是几种）而不是与微生物相关的分子模式可能负责形成CD8 + T细胞的抗肿瘤免疫应答。 来自 Giorgio trinchieri 的看法： 微生物群还调节单核细胞衍生的细胞和嗜中性粒细胞的肿瘤浸润。 革兰氏阴性细菌可以响应CpG寡聚脱氧核苷酸（通过脂多糖介导的Toll样受体4（TLR4）信号转导）引发髓样细胞产生免疫调节细胞因子，例如肿瘤坏死因子（TNF）和IL-12。 微生物细胞介导的骨髓细胞引发活性氧的产生会影响铂类化学疗法药物的抗肿瘤功效。 微生物代谢产物（例如短链脂肪酸）和其他微生物产物调节调节性T细胞和细胞毒性T细胞。 在小鼠肝癌模型中，肠道微生物群中存在的梭状芽孢杆菌将原发性胆汁酸转化为继发性胆汁酸，降低了肝脏中原发性胆汁酸诱导的CXC-趋化因子配体16（CXCL16）的表达；因为这种趋化因子吸引具有抗肿瘤活性的自然杀伤性T细胞，这些细菌与抗肿瘤活性降低有关。 常规和非常规T细胞的细菌识别也可能有助于抗肿瘤免疫反应，并可能通过抗原模拟来激活抗肿瘤T细胞。 来自 Jennifer wargo 的看法： 正如Giorgio所提到的，特定的微生物和微生物群落可能会对癌症的免疫反应产生正面或负面的影响。 对于在肿瘤本身内发现的微生物以及对于肠道菌群中存在的微生物而言，都是如此。 大量的证据与肠道微生物有关，其中肠道微生物群的多样性增加和组成差异与更有利的抗肿瘤免疫反应有关。 肠道微生物可通过肠道和肠系膜淋巴结水平上的相互作用以及代谢产物和其他循环因子介导的更远端效应来调节抗肿瘤免疫（以及一般的免疫系统）。 在过去的几年中，我们对所涉及的机制有了深刻的了解，但是仍然有很多值得学习的地方，并且存在难以置信的机会来获得进一步的机制见解。 来自 Laurence Zitvogel 的看法： 有几种独立的机制-有些加成机制，有些不是-当然也不能互斥，这可以解释不同的共生体对肿瘤免疫监视的免疫刺激（或抑制）作用。 我建议这里有四种主要的行动方式，其中一些已经被提及。 一，共生体可以直接为免疫系统提供抗原性和佐剂性。 二，它们确保上皮屏障的适应性。 三，共生体调节宿主的新陈代谢。 四，共生体调节微生物群生态系统（共生共存网络对于体内平衡至关重要）。 已有研究表明，肠道共生体（例如多形拟杆菌或海氏肠球菌）和自身抗原或癌细胞相关抗原出现在自身免疫性疾病和癌症中，这解释了通常维持在肠道中的T细胞池调动，通常维持在肠道内，向远处和肠外炎症性病变发展。 双歧杆菌属或脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）和Akkermansia muciniphila可以介导对肿瘤引流淋巴结中存在的树突状细胞产生辅助作用，从而触发1型干扰素或IL-12指纹，这与保护性1型T辅助细胞（TH1细胞）和CD8 + T细胞抗肿瘤免疫反应相关。 通过直接影响上皮的完整性，抗癌疗法（例如化学疗法，酪氨酸激酶抑制剂或抗CTLA4免疫检查点阻断）调节了微生物群的组成，最终导致肠道上皮细胞（IEC）的凋亡，主要发生在肠道隐窝中。 根据回肠微生物群的组成，IEC的死亡可以是免疫原性或耐受性的，因此可以调节抗肿瘤免疫监测。 与微生物群落从专性厌氧菌转变为兼性厌氧菌有关的失调会导致结肠变形杆菌种类的增加。 这与抵抗免疫检查点的抵抗力相关。 IECs上微生物依赖的MHC II类表达上调也可引发移植物抗宿主病(GVHD)，从而控制某些血液系统恶性肿瘤。 注：移植物抗宿主病(GVHD)是由于移植后异体供者移植物中的T淋巴细胞，经受者发动的一系列“细胞因子风暴”刺激，大大增强了其对受者抗原的免疫反应，以受者靶细胞为目标发动细胞毒攻击，其中皮肤、肝及肠道是主要的靶目标。 Q2 我们是否即将知道“好”的微生物菌群是什么样子？ 而且这也将取决于个体环境吗？ 例如，促进抗癌免疫力的微生物群还会增加自身免疫的可能性吗？ 这仍然是微生物群领域中的主要问题。我们非常擅长将某些疾病个体中存在的不良微生物群与健康个体中的微生物群区分开来，但要确定“正常”微生物群是什么仍然难以捉摸。 问题的一部分是微生物学家强烈希望定义单个微生物物种或操作分类单位。但是，重点应该真正放在“好”菌群的作用上。物种之间的路径有很大的冗余，这意味着两个物种可以执行相同的功能，因此微生物群落在个体之间存在着主要的异质性。这方面的例子可以在抗癌研究中看到，每项研究都发现与不同的微生物有关。 关于良好的菌群是什么样还没有共识。实际上，在健康个体之间，微生物群组成存在巨大差异。 如果一个人健康，是否应该假设他/她拥有良好的微生物群？考虑到许多因素，例如宿主遗传学，饮食，地理位置和生活方式，这些因素会不断影响微生物菌群的组成和功能状态。 因此对于具有特定病理状况的个体可能有益的微生物菌群可能对另一个个体或个体都不那么有利。 即使是同一个人在不同情况下。所以我会说是的。这肯定是个体环境相关的。 良好的微生物群组成的共性仍然难以捉摸。的确，即使是单一优良菌群的概念也是模棱两可的，因为不同的成分可能有效地保护了不同宿主中的不同生物。 这是因为细菌可以适应给定的生态系统，该生态系统由宿主衍生因子和微生物群落的其他成员组成，并因此以个体环境相关的方式发挥作用。 微生物诱导的T细胞的免疫学作用类似地取决于环境，因此在个体之间可以不同。 但是，我相信有效促进抗癌免疫力的微生物群并不一定会诱发自身免疫，因为可以在不影响CTLA4和PD1表达或不影响调节性T细胞和自身反应性T细胞频率的情况下实现微生物群介导的效应T细胞活化。 因此，在我看来，良好或有效的微生物群可以增强针对非自我的免疫反应，包括肿瘤新抗原，而不会破坏免疫耐受性。 微生物群对炎症和免疫力的调节在预防癌症和治疗癌症方面有不同的作用。与抗PD1治疗有效反应相关的细菌种类已被鉴定，但在各种研究中发现不一致。这可能是由于人体肠道微生物群组成的个体差异和环境因素（例如，饮食和地理分布）的影响。 在我们的早期分析中，我们发现在某些情况下，相同的细菌种类可能与抗肿瘤免疫水平和免疫治疗后发生的免疫相关不良事件有关，尽管Laurence的小组已经报道，将抗CTLA4治疗的增强作用与自身免疫诱导分离开来的细菌组成。 现在，已在人类队列中发表了大量研究，证明了癌症类型中反应者与非反应者肠道微生物组的差异性特征。 但是，在所有这些队列中识别出的分类单元之间只有适度的重叠。 一项研究表明，具有 “1型” 肠道微生物组特征，含丰富的“有利”微生物（如瘤胃球菌科）的患者对免疫检查点阻断治疗更有反应。 但重要的是要记住，可能不是特定的分类群驱动，而是微生物群落的整体功能。研究表明，给定微生物群落的功能能力可能比给定微生物群落中微生物的分类学更为重要，从而支持“功能超过系统发育”的概念。 尽管人们可能认为一种促进抗癌免疫力的特定微生物群也可能增加自身免疫的可能性；但有证据却恰恰相反，也就是说，与更好的抗肿瘤免疫反应有关的肠道菌群实际上也与较低的自身免疫可能性有关。同时，较低的微生物多样性与治疗毒性增加有关。 是的，在我看来，我们接近于描述有益和有害的微生物群组成。 不同的肠道细菌群落与良好的健康状况有关；A. muciniphila、瘤胃球菌科和双歧杆菌属与预防胰岛素抵抗、延长寿命或对免疫检查点阻断的更好反应有关。 相比之下，其他的共生厌氧细菌（如Proteobacteriaceae科和肠杆菌科）则利用IEC压力，并具有对免疫检查点阻滞或化学疗法的抵抗力。 在抗PD1或抗PDL1治疗前1个月给药时，抗生素会降低免疫检查点阻断在肾癌和肺癌中的功效，它们会消除有益细菌，包括瘤胃球菌和梭菌科。 然而，如已经提到的，特定的共生菌株是否具有有益或有害作用将取决于个体微环境。 例如，多形拟杆菌表达的肽模拟肌球蛋白重链，它是心肌的组成部分，在自体免疫性心肌炎的背景下，这种共生体可以引发产生致病性IL-17的T辅助细胞（TH17细胞）反应。 然而，在抗CTLA4的癌症免疫治疗中，多形拟杆菌也可以促进保护性的IL-12依赖性TH1型免疫应答。 另一个例子是鸡肠球菌。当以单药疗法给予小鼠时，某些鸡肠球菌显示出抗肿瘤活性，而其他菌株与小鼠和人体内系统性红斑狼疮的发生有关。 Q3 改变患者现有的微生物群以提高免疫疗法的功效有多可行？ 您是否希望有一天将生物药物作为癌症治疗的组成部分？ 正在进行大量的改变微生物群的工作，诸如Vedanta之类的公司正在积极地使用确定的活微生物混合物进行临床试验。 本质上，需要替换或增强生态系统，因此用抗生素（以破坏驻留的微生物）或抗炎剂（以允许传入的微生物混合物建立自身）进行预处理可以有所帮助。 毫无疑问，在接下来的几年中，将有多种微生物混合物被用作治疗疾病的生物。 几个小组正在尝试将其用于癌症治疗，并且根据小鼠的数据，如果可以建立正确的微生物混合物，则很有可能起作用。 可以使用不同的策略： 粪便移植，转移确定的细菌联合体或单个细菌分离物，使用益生元或通过饮食干预来改变现有微生态或个别菌群，以及从整体性改变菌群（使用广谱抗生素）到局部性改变（例如，使用窄谱抗微生物剂或噬菌体）。尚不清楚应单独或组合使用这些策略中的哪一个（如果有）。 然而，鉴于越来越多的证据表明微生物群会影响治疗结果，因此可以预见，考虑微生物群有一天将成为癌症治疗不可或缺的一部分。 来自健康捐献者或治疗反应者的粪便微生物菌群移植（FMT）的初步研究显示出的结果表明，可以合理地控制微生物菌群的组成。 但是，考虑到FMT的机理和成分的不确定性，我认为由定义好的一组特征良好的细菌组成的微生物疗法既可行，也更理想。 然而， 实现外源细菌菌株在复杂的常驻菌群内的稳定植入可能是 具有挑战性的 。 研究表明，外在因素（例如营养素和抗生素）可以促进稳定的移入（尽管我们将尽可能避免使用抗生素，如下文更详细地讨论）。 补充确定的营养可以为特定的菌群提供食物，因此可以 诱导肠道菌群的系统发育和功能重构 ，从而产生更有利于外源细菌植入的环境。 成人微生物群具有弹性，如果不消除现有微生物群，很难诱导患者微生物群发生重大变化。 但是，在与匹兹堡大学和MD安德森癌症中心合作正在进行的临床研究中，以及我们自己的小鼠研究中，我们有早期证据表明FMT以及影响微生物菌群的饮食变化可能会改善正在接受抗PD1治疗的黑色素瘤患者的抗肿瘤免疫反应。 我认为，对于改变微生物群的这类方法的广泛临床应用，我们仍然需要更好地了解有利于抗肿瘤反应的物种和微生物群组成以及潜在的机制。 但正如Romina所说，这些很可能最终成为癌症治疗的标准程序。 改变患者现有的微生物群以提高免疫疗法的效力当然是可行的。确实，在美国癌症研究协会（AACR）2019年年会上提出的两项研究表明可能是这种情况。 肠道菌群的调节可通过多种不同的策略来完成，在考虑使用最合适的策略时， 必须考虑许多因素 （以及相关因素，如治疗期间的饮食） 正如我的一些同事已经提到的那样，在癌症患者中使用FMT并短暂影响宿主微生物群的组成是可行的。 鉴于在PD1阻断开始后的头 6-8 周内进行免疫刺激至关重要，我们推测即使同种异体菌群未定植于受体，患者仍将从移植中受益。 然而，采用最佳选择粪便样本的标准（基于尚待确定的最佳成分，或基于健康状况-完全应答者与健康志愿者的比较）仍然是一个难题。 是的，我设想抗癌益生菌将有一天取代FMT，前提是单克隆益生菌或极简生态系统不会导致具有调节生物活性的α多样性降低和菌群补偿性增加（而非免疫刺激性）。 间歇性使用活体生物疗法可能比连续治疗更受青睐。 Q4 2013年发表的开创性研究表明，微生物群的耗竭削弱了对化学疗法和免疫疗法的反应。 这项工作是否引起了我们对癌症患者应如何使用抗生素的重新思考？ 这都是抗生素更大问题的一部分-我们现在意识到，它们对癌症患者不再无害。 我们很久以来就已经意识到抗生素耐药性问题，但现在我们意识到它们还以显著的长期影响干扰了微生物群。因为癌症患者接受许多抗生素治疗，这对癌症来说是一个特别的问题。 需要记住的是，不同的抗生素会影响不同的微生物，因此不能将它们混在一起。关于影响免疫治疗的某些抗生素可能会好坏，我们只是不知道。 当我们定义免疫治疗涉及哪些微生物时，它将有助于指导抗生素治疗及其谨慎使用。 它无疑提高了人们的认识，并促使调查人员仔细观察。 最近对癌症患者的研究发现，在治疗开始前不久或短时间内使用抗生素会降低化疗和免疫疗法的反应率，而其他人则未发现临床影响。 但是，所有这些研究都有一些警告， 需要进行大规模的前瞻性临床试验。 抗生素在癌症治疗中的使用还带来了其他毒性作用，例如与GVHD相关的死亡率增加，以及自相矛盾的是，接受造血干细胞移植的血液系统恶性肿瘤患者感染的风险更高。及时治疗癌症患者的感染至关重要。 因此，如何在这些患者中使用抗生素以最大程度地减少对微生物群的附带损害是医生面临的挑战，需要进一步研究。 这些研究无疑使我们重新考虑了在癌症中使用抗生素的情况。这些开创性研究发表后，随后的几项研究报道，微生物群多样性是与有效的癌症免疫力相关的最重要的特征之一。 一直以来，我从临床医生那里听说，抗生素的使用会削弱免疫检查点阻断的功效。临床医生倾向于在特别害怕机会性感染的情况下预防性地使用抗生素，免疫功能低下的患者就是这样。 高度多样化的微生物群具有通过多种机制抑制病原体感染，包括通过营养竞争，抗菌产物的分泌和宿主免疫系统的激活。 因此，除了可以增强抗癌免疫力的效应菌群外，重要的是要确定抑制病原体入侵的支持性微生物群。 以活菌疗法的形式综合利用这些微生物活性，是一种在不使用抗生素的情况下同时根除肿瘤和对抗机会性感染的有希望的方法。 这些研究大量使用了几乎完全消灭肠道菌群的抗生素混合物，并不代表抗生素的临床使用。 一些研究表明，单一抗生素的施用可能会增强抗肿瘤反应，例如，通过影响胆汁酸的代谢。 用单一抗生素治疗还可以逆转肿瘤相关细菌对药物分解代谢和对免疫抑制性肿瘤微环境的作用。 但是，许多研究小组的最新发现清楚地表明，在抗PD1治疗前60天使用抗生素治疗会大大降低治疗效果。 这表明在癌症患者中应避免非必要地使用抗生素，并且在使用抗生素后我们应考虑将免疫疗法的启动延迟一定时间。 正如已经提到的，很明显，肠道微生物的有意（或无意）改变可能会影响对免疫检查点阻断的反应。 这包括抗生素的使用，现在有几项研究表明，在癌症患者中开始用免疫检查点阻断治疗 之前 服用抗生素，会导致生存率下降和对治疗的临床反应较差。 但是，我们对此的理解还不完整，需要做更多的研究以更好地了解影响肠道和其他部位的菌群的 抗生素 （以及其他药物和因素，例如饮食） 如何影响癌症的发展和对肿瘤治疗的反应 。 根据这些发现，在癌症患者甚至潜在的健康个体中，我们可能需要发展并承担起抗生素管理的新角色。 在12项回顾性研究中，有11项研究表明抗生素对接受PD1或PDL1免疫检查点阻滞治疗的肺癌，肾癌或黑色素瘤患者的临床结果具有负面影响。 在两个三级学术转诊中心进行的一项前瞻性，多中心队列研究招募了196名癌症患者，这些患者在2015年至2018年之间按常规临床实践（而非临床试验）接受了免疫检查点阻断疗法。 这项研究前瞻性地证实了在常规临床实践中，未经选择的接受免疫检查点阻断治疗的患者，先前（而非同时）抗生素治疗与较差的客观反应和总体生存率有关。 然而，许多问题仍未得到解答，例如用抗生素治疗后微生物群组成的表征，已使用抗生素的持续时间和光谱，以及潜在的混杂因素（例如，较差的体质）。 许多癌症中心正在考虑如何延迟首次抗PD1或抗PDL1疗法的给药，并缩短抗生素的递送时间。 Q5 您对益生菌在癌症免疫治疗中的潜在作用有何看法？ 尽管某些益生菌在某种程度上可对某些疾病起作用，但在临床试验中很少进行严格测试。 我非常乐观的是，第二代益生菌将会从肠道中分离出，这样它们就能够真正在肠道中定植，这与目前大多数益生菌不同。 这些将是微生物的混合物，而不是单个菌株，以帮助建立新的微生物生态系统。 我相信在不久的将来，人们会发现可以增强癌症免疫疗法的混合物。也就是说，希望我们能够超越微生物而进入影响免疫疗法的分子中，因为这样我们就可以将这些微生物产品用作常规药物，而我们的卫生系统就是为这些药物而设计的。 我们对此必须非常非常谨慎。 人们普遍认为益生菌对人体有好处，但这是相对的，并取决于多种因素，包括本地宿主微生物群，任何潜在的医疗状况和饮食。 “益生菌”一词指的是活微生物，如果给予足够的量，可以为宿主带来健康益处。 但是，没有足够的科学证据证明疗效，也没有任何监管机构（例如美国食品和药物管理局）批准将其用于任何治疗用途； 相反，这些被许可用作膳食补充剂。 例如，非处方益生菌被广泛用于帮助抗生素治疗后恢复肠道菌群。需要注意的是，最近的研究表明，它们可能会产生相反的效果，这突出了仔细研究的必要性。 通常，使用 非处方益生菌 与 减轻胃肠道疾病有关 ，在许多情况下，这与它们的 抗炎 特性有关。重要的是，尽管研究仍在进行中，但尚未适当评估其在癌症免疫治疗中的作用。 这并不意味着新鉴定的益生菌可能不会对癌症免疫治疗有所帮助，而这些益生菌应该包含具有特定健康效应的安全性和有效性的明确证据的特定菌株（单个或联合体）。 传统的益生菌已被用于通过发酵保存食品。 因此，它们还没有出于特定目的从人的微生物群中合理地分离出来，它们也不一定是正常微生物群的一部分。 此外，单一菌株的接种不能恢复正常微生物群中通常可见的多样性，并且缺乏强有力，长期益生菌植入的证据。 因此，我认为常规的益生菌在临床上至多具有中等程度的作用。 从健康的供体或治疗反应者中分离出来的合理设计的微生物联合体可能会更有效。 传统的商业益生菌不太可能使接受免疫治疗的患者受益，因为它们会改变微生物群的组成和多样性，并可能导致营养不良，因此可能产生负面影响。 但是，某些益生菌含有细菌（例如，双歧杆菌种），它们已在实验动物模型和癌症患者中均显示出，以增强对免疫疗法的反应。 目前正在使用单一细菌菌株或已被初步确定为促进免疫疗法的细菌组合进行临床试验。一旦我们清楚地确定了有利的细菌种类并定义了它们的作用机制，它们在患者体内的定殖能力以及它们如何与现有微生物群落一起起作用，这种细菌疗法可能具有提高免疫疗法应答率的巨大潜力。 益生菌一词范围很广，是指被宣传为食用时具有健康益处的微生物。目前的非处方益生菌还没有在癌症患者中进行广泛的测试，甚至有证据表明报告服用非处方益生菌的患者在癌症免疫治疗后可能会有较少的多样性微生物群和更糟糕的结果。 临床前模型中的证据表明，大肠癌模型中非处方益生菌的施用与肿瘤发生的增加有关。因此，应警告癌症患者，非处方益生菌可能无益，在癌症治疗中应避免使用。 但是，我们需要把握机会，开发基于新见识而合理设计的下一代益生菌，但要进行广泛的测试以确保功效并证实其主张。 尽管益生菌通常被认为是一种营养素，可以补偿在使用抗生素、化疗和放疗治疗后出现的腹泻副作用，但许多益生菌菌株和制剂的结果是相互矛盾的。 临床前和回顾性研究似乎表明，使用益生菌可能会降低肠道菌群的α多样性，从而损害免疫检查点阻断的全面功效。 因此，我们仍然需要评估单个微生物菌株如何在肠道中定居，并且需要研究它们对宿主代谢和免疫系统的影响。 在任何广泛和无针对性的使用之前，这些研究需要在来自不同类型癌症患者的本土微生物群的背景下进行。 Q6 您认为该领域仍面临哪些关键问题和最大争议？ 我认为动物模型和人类都有足够的初步证据表明微生物可以影响癌症的免疫治疗。 但是，还有许多其他问题。 这些包括以下内容。 涉及的机制是什么？ 涉及哪些微生物？ 微生物产生什么分子来影响免疫治疗？ 我们能否开发出一种可靠的微生物群筛查方法，以识别哪些人会从生物素中受益，哪些人会在没有生物素的情况下做出反应？ 最后，所有这些信息是否可以用来开发（1）活的细菌混合物和（2）微生物分子，它们可以可靠地用于接受免疫治疗的患者的临床。 对我来说，关键问题是 这一切如何运作 ？ 一旦我们对系统学有了更深入的了解，就可以解决一些争议（例如，不同的研究人员发现与治疗结果相关的不同细菌类群，以及有关抗生素对反应率的正面和负面影响的报道）。 另一个重要的问题是 它会随着时间变化吗 ？ 微生物群落，宿主免疫系统和癌细胞之间发生的三向相互作用不仅复杂，而且高度动态。这可能意味着在疾病/治疗的整个过程中将需要采用不同的针对微生物菌群的方法。 近年来，我们获得了大量知识； 然而，就我们对这些过程的理解而言，我们可能只是在摸索表面。 大量研究各自确定了不同的细菌，这些细菌可促进癌症患者免疫检查站阻断的功效。 关键问题是这些细菌是否通过保守的功能途径增强了对免疫检查点的阻断，还是通过简单的机制简单地促进了相同的表型。 如果保守的代谢途径起作用，则可以将功能上多余的一组细菌一起使用，以克服将单个细菌群落治疗性移植到不同患者微生物群上的可变成功率。 展望未来，我认为我们的主要目标如下： 首先，我们需要通过消除混杂因素（如早期接触，生活方式和地理差异）来预测有利于抗肿瘤免疫的微生物群组成。 其次，我们需要确定特定的分类单元和/或调节抗肿瘤免疫力的微生物群的代谢途径和产物。 第三，我们必须表征宿主免疫系统和微生物群之间发生串扰的潜在机制。 第四，我们应该将这些分析扩展到理解除肠道以外的其他屏障组织的微生物群，确定与肿瘤相关的微生物群的作用，并阐明该微生物群的其他非细菌成分的作用，如真菌、病毒、噬菌体和原生动物。 最后，一旦确定了单个菌株或联合体，我们需要评估它们在患者体内的定殖能力，以及在现有微生物群落生态中以功能状态共存的能力。 我认为，需要考虑三个关键问题： 首先，什么是“完美”的肠道菌群？ 同时，这种促进癌症免疫治疗反应的完美微生物群是否也有助于预防癌症的发生呢？它甚至能增强对疫苗的反应并促进整体免疫健康吗？ 第二，肿瘤微生物组的影响是什么？ 我们能把这一点作为癌症预防的目标吗？ 最后，我们如何协调微生物组学研究？ 我认为在“免疫肿瘤学”领域中存在四个主要问题： 首先，我们如何在临床上定义肠道失调并开发适当的工具以进行准确诊断？ 第二，肠道失调是晚期癌症的原因和/或后果吗？ 如果答案是肯定的，那么这是对任何一种癌症还是只对特定类型的癌症有效？ 第三，肠道失调是否会导致对癌症免疫疗法的“原发性耐药”？ 最后，我们能通过干预癌症相关的肠道失调来治愈这个问题吗？如果答案是肯定的，那么这种治愈是短暂的还是会产生长期影响？ 03 结 语 微生物群由共生细菌和生活在宿主上皮屏障上的其它微生物组成，影响着大量的生理功能，包括维持屏障的内稳态，调节新陈代谢、造血作用、神经系统、炎症、免疫力等。微生物群也参与了癌症的发生、进展和转移。 不断积累的研究表明，微生物群，尤其是肠道微生物群能够调节机体对癌症疗法的响应以及对毒副作用的敏感性。一旦确定了每一种临床状况所对应的最有利的微生物群组成，如何修改患者的微生物群将是下一步挑战。 科学家们普遍认为在癌症和其它疾病中靶向微生物群可能会成为精准医疗和个性化医疗的下一个前沿方向之一，肠道微生物群的弹性、稳定性以及它对生理、病理以及环境变化的响应性使得我们能够利用微生物组的组成作为一种生物标志物、一种诊断工具或者一种治疗靶标。尽管通过靶向微生物组实现治疗干预这一研究领域还处在初始阶段，但一些途径已经证明了其可能性。 相关阅读： 菌群左右下的免疫力天平——免疫失衡疾病背后的新机制 药到病除？功能性食品到底有没有用？关键还要看你的肠道微生物 细菌的天敌抗生素，如何利用这把救命的双刃剑？ 炎症性肠病中宿主与微生物群的相互作用 微生物群和微生物组有区别吗？本文带你详细了解它们的前世今生 参考文献： BMJ 2020 07 14;370:m2795. Epub 2020 Jul 14. Covid-19: disinfectants and sanitisers are changing microbiomes. Department of Veterinary Microbiology, Lajpat Rai University of Veterinary and Animal Sciences, Hisar-125004, India. doi.org/10.1136/bmj.m2795 Finlay, B. B., Goldszmid, R., Honda, K., Trinchieri, G., Wargo, J., Zitvogel, L. (2020). Can we harness the microbiota to enhance the efficacy of cancer immunotherapy? Nature Reviews Immunology. doi:10.1038/s41577-020-0374-6

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[转载]微生物和微生物组的定义与差别，本文来带你了解它们的前世今生

热度 1 niuneat 2020-7-6 16:18

微生物研究领域在过去的几十年里发展迅速，已经成为一个重大的科学和公众利益的话题。然而我们对“微生物组”一词缺乏一个公认的明确定义。 近日，奥地利格莱兹科技大学Gabriele Berg教授和亥姆霍兹慕尼黑中心Schloter教授究国际专家组成的小组会议讨论关于微生物和微生物组到最新的技术发展和研究结果，明确区分了“微生物群”和“微生物组”两个术语，并就微生物群的组成、微生物群在时间和空间上的异质性和动态性、微生物网络的稳定性和恢复力、核心微生物群的定义进行了全面的讨论，以及功能相关的关键物种以及微生物宿主和微生物群落内物种间相互作用的共同进化原理。 这些宽泛的定义以及所建议的统一概念将有助于今后改进微生物组研究的标准化，并可能成为综合评估数据的起点，从而使知识从基础科学更快地转移到实践中。此外，微生物组标准对于解决与地球健康领域人为驱动的变化相关的新挑战非常重要，对微生物组的理解可能会起到关键作用。 本文是基于2019年3月6日在奥地利图尔恩举行的研讨会的讨论而形成的，该研讨会是Microbiome Support项目的一部分，该项目旨在建立国际研究标准。 研讨会汇集了来自学术，政府和行业团体的领先微生物组研究人员，他们代表了不同领域的专业知识。在研讨会之前，通过发送在线调查问卷，收集了来自世界100多位专家的建议。调查的结果和随后的研讨会讨论构成了术语“微生物组”的拟议定义的基础，此处介绍了包含微生物组研究规则和基准修订。 01 从微生物到微生物群落的历史 许多技术发明推动了微生物的研究，导致我们对健康和疾病的理解发生了范式转变。 图1 历史回顾 显微镜的发明，让我们得以发现一个全新的未知的微生物世界。 罗伯特·科赫（Robert Koch）对由于微生物感染而导致的人类和动物疾病起源的解释以及病原性概念的发展是微生物学的重要里程碑。 DNA的发现，测序技术，PCR和克隆技术的发展使人们能够使用与培养无关，而是基于DNA和RNA的方法研究微生物群落。 这些新的可能性彻底改变了微生物生态学，因为以高通量的方式进行基因组和宏基因组分析提供了有效的方法来解决单个微生物以及整个自然栖息地中整个群落的功能潜能。 多项综述已强调了结合多种“组学”技术分析宿主微生物相互作用的巨大潜力和巨大潜力。 02 微生物组定义 通常将微生物群落定义为生活在一起的微生物的集合。更具体地说，微生物群落被定义为多物种集合，其中（微生物）有机体在连续的环境中彼此相互作用。 微生物组的首次定义 1988年，Whipps及其同事研究了根际微生物的生态学， 首次定义了微生物组 。他们将“微生物组”描述为“微生物”和“生物组”的组合，并在“具有明确的理化特性的合理定义的栖息地”中将“特征微生物群落”命名为“活动剧场”。 该定义代表了微生物群落定义的实质性进步，因为它定义了 具有不同特性和功能的微生物群落及其与环境的相互作用 ，从而形成了特定的生态位。 微生物组的常用定义 但是，在过去的几十年中，还发布了许多其他的微生物组定义。当前最常引用的定义是Lederberg将生态环境中的微生物群落描述为生物体空间或其他环境中的共栖，共生和致病微生物群落。 Marchesi和Ravel集中在对特定环境下的基因组、微生物(和病毒)基因表达模式和蛋白质组以及生物和非生物条件的定义。所有这些定义暗示着宏观生态学的一般概念可以很容易地应用于微生物-微生物以及微生物与宿主的相互作用。 然而，这些为大型真核生物开发的概念在多大程度上可应用于原核生物，这些原核生物具有不同的生活方式，如休眠，表型变异和水平基因转移以及目前尚不清楚的微型真核生物。这就提出了一个挑战，即要考虑一种全新的微生物组生态学概念生态模型和理论体系，特别是在微生物相互之间以及与宿主生物和非生物环境相互作用的不同层次上。 许多当前的定义未能捕捉到这种复杂性，并且将术语“微生物组”描述为仅涵盖微生物的基因组（下表）。 例如，Merriam Webster发布平台提出了两种微生物组定义：一种描述宏基因组，另一种是微生物群落，但仍然无法将宿主和环境作为微生物组的整体生态成分而不是一个独立的实体来捕获。 表1 微生物组的定义 修订后的概念框架将使我们能够从对微生物分类的方法转变为 更全面的微生物功能及其与环境相互作用 的观点。 然而，这将需要跨不同领域工作的科学家之间更多的跨学科互动。关于微生物组的各种观点是Microbiome Support研讨会中讨论的中心部分。 根据在线调查和研讨会讨论中获得的答复，参与者得出的结论是Whipps等人的 原始定义 仍然是最全面的， 它描述了微生物组的复杂性及其生态学和进化生物学的各个方面 。 研讨会的参与者讨论了许多关键点，并提出了一些建议，以澄清和修正原始的Whipps和同事的定义。 这些修正案涉及（1）微生物组的成员，（2）微生物组的成员之间以及现有微生物网络内部的相互作用，（3）环境中微生物群落的时空特征，（4）核心微生物群，（5）从功能预测到物种表型，以及（6）微生物组-宿主或环境相互作用和协同进化。 下面将详细讨论这些方面。 03 微生物组成员 微生物群包括形成微生物组的所有活的成员。 下表解释了这两个词源的词源学和差异。细菌，古细菌，真菌，藻类和小的原生生物应被视为微生物组的成员。大多数微生物组研究人员都同意这一定义。 表2 微生物组/微生物群词源 噬菌体，病毒，质粒和移动遗传元件的整合是微生物组定义中最具争议的问题之一。 参与者在“微生物组定义”在线调查中的评论也证实了这一点。 受访者对病毒和噬菌体是否应属于微生物组这一问题的回答没有给出明确的答案，并且从“无论如何”延伸到“绝对没有”。 关于来源于死细胞的细胞外DNA（所谓的“遗留DNA”）是否属于微生物组还没有明确的共识。在更广泛的生境分析中，残留DNA最多可占土壤中测序DNA的40％，平均占细菌总DNA的33％，在某些样品中最高比例为80％。 有意思的是，尽管它非常丰富且无处不在，但遗留DNA对分类学和系统发育多样性的估计影响很小。 当使用特定术语时，微生物组和微生物群之间的清晰区分有助于避免有关微生物组成员的争议（下图）。微生物群通常被定义为存在于特定环境中的活微生物的集合。由于噬菌体，病毒，质粒，病毒，类病毒和游离DNA通常不被视为活微生物，因此它们不属于微生物群。 图2 强调微生物组（微生物群落）及其“活动区”组成的示意图 最初由Whipps及其同事提出的微生物组一词不仅包括微生物群落，还包括微生物的“活动区”。后者涉及微生物产生的所有分子，包括其 结构元素 （核酸、蛋白质、脂类、多糖）、 代谢物 （信号分子、毒素、有机和无机分子），以及 共存宿主产生的并由周围环境条件构成的分子 。因此，“微生物组”术语应包括所有可移动的遗传元件，例如噬菌体，病毒，“遗物”和细胞外DNA，但不属于微生物群（上图）。 此外，在这方面，重要的是要考虑方法方面的差异，以区分DNA与活生物体及其环境（请参阅技术标准章节）。术语微生物组有时也与宏基因组混淆。 然而，宏基因组被明确定义为来自微生物群成员的基因组和基因的集合。 微生物组研究有时关注特定微生物群的行为，通常与明确的假设有关或由其明确证明。虽然越来越多的术语如“细菌组”，“古细菌组”，“霉菌组”或“病毒组”在科学文献中开始出现，但这些术语并非指生物群落（一个具有独特的（微生物）集合的区域生态系统，而物理环境往往反映一定的气候和土壤）作为微生物群本身。因此，最好使用原始术语（细菌，古细菌或真菌群落）。 与可以单独研究的微生物群落相反，微生物组始终由所有成员组成，这些成员彼此相互作用，生活在相同的栖息地，并共同形成其生态位。 公认的术语“病毒组”衍生自“病毒”和“基因组”，用于描述由一系列与特定生态系统或全生命周期相关的核酸组成的病毒Shotgun基因组。但是，这里也可以将“病毒基因组”作为语义和科学上更好的术语来建议。 每个微生物组成员应以何种分辨率进行研究？ 对于真核生物，在大多数情况下，“生殖单位”是一个适当的水平，可以测量生物的动态，尽管物种定义仍在争论中。 但是，对于原核生物，尚不存在基于繁殖的定义：当前的物种定义基于生物之间的DNA同源性，例如DNA-DNA杂交揭示的“ 70％以上的DNA相似性”或根据Goris及其同事的建议。 与真核生物相似，微生物菌株或生态型是分类和功能的基础。 此处定义的菌株的稳定性是最关键讨论的问题，主要是由于 水平基因转移（HGT）的频繁发生 。 后者是由诸如质粒，噬菌体和转座子之类的可移动遗传元件从一种菌株转移到另一种菌株而引起的，导致不可避免的基因组变化并严重影响菌株的稳定性。然而，由于微生物菌株之间的本质功能差异，忽略菌株水平可能会导致对数据的误解。 在微生物菌株中定义具有生态意义的种群对于确定其在环境微生物和与宿主相关的微生物群落中的作用很重要。 最近，作为一种解决方案，引入了一种新的衡量最近基因流量的指标，该方法可确定与近亲相邻的，被强基因流不连续性隔开的一致的遗传和生态单位。 04 微生物网络和相互作用 微生物彼此相互作用，这些共生相互作用对微生物组内的微生物适应性，种群动态和功能能力具有不同的影响。这些相互作用可以在相同物种的微生物之间，也可以在不同物种，属，科和生命域之间。 这些网络中的交互模式可以是 积极 的（互惠的、协同的或共栖的）、 消极 的（偏害共栖 ）或 中性 的，即对相互作用物种的功能能力或适应性没有（或没有观察到）影响。 微生物生命策略的概念可以影响相互作用的结果。 例如，争夺相同来源的微生物在不同营养水平争夺相同化合物时也可以从彼此受益。 复杂微生物生态系统的稳定性取决于同一底物在不同浓度水平下的营养相互作用 。 重要的是要强调指出，到目前为止，人们对自然界中微生物社会适应的研究还不够。在这里，分子标记可以通过支持自然微生物群系中利他主义者和作弊者等理论来提供社会适应的见解。 次生代谢产物 在介导复杂的种间相互作用并确保竞争环境中的生存中起着至关重要的作用。群体感应（QC）, 由小分子（如N-酰基高丝氨酸内酯或肽）诱导的细菌诱导细菌控制合作活动，并使它们的表型适应生物环境，从而导致例如细胞间粘附或生物膜形成。 直接种间电子转移 （DIET）是大多数厌氧生态系统中交流的重要机制。此外，挥发性化合物还可以作为长距离信使，实现长距离跨界交流。 此外，所谓的“真菌高速公路”是细菌以及水和养分的运输系统，因此可以在构建微生物网络中发挥重要作用。 尽管有这些例子，但微生物组内的交流和相互作用仍未得到充分研究，将从对所有微生物组成员的代谢相互作用的更多了解中受益。在这里，还原论实验模型和微生物组模型可以帮助鉴定参与复杂相互作用的微生物和分子机制。 细菌的群体行为调控机制 群体效应 (Quorum sensing) 是近来日益受到广泛关注的一种细菌群体行为调控机制, 很多细菌有这种能力, 即分泌一种或多种自诱导剂(Autoinducer) , 细菌通过感应这些自诱导剂来判断菌群密度和周围环境变化 , 当菌群数达到一定的阀值(quorum , 菌落或集落数) 后, 启动相应一系列基因的调节表达, 以调节菌体的群体行为。 不同类型的细菌具有不同的群体效应调节系统, 很多细菌分泌同一种诱导剂, 以此调控不同种类细菌间的作用行为。群体效应系统在自诱导剂与受体之间存在 专一性 , 同时又在调节基因和信号传递系统中体现出 多样性和复杂性 。由于不少人或植物的病原菌的致病机制等受群体效应的调控, 该机制已成为医学等领域的研究热点。 图3 通过微生物共生网络可视化微生物相互作用 生物信息网络和共现分析给出了关于微生物相互作用模式的复杂性的想法，但它们不适合揭示这些相互作用的性质（上图b）。 尽管存在这一限制，但对微生物网络的分析仍使研究人员能够识别中心物种，并探索微生物组内各种类型的物种相互作用的潜力。在微生物共生网络中，中枢物种以与其他物种的连接程度最高的节点（上图b）为代表。 共现分析 也可以在不同的规模上应用，例如，群落规模的生态系统之间的共现模式，群落内共生微生物的模块以及嵌套在微生物群落内的模块内共生对。 它们 可以与定植抗性联系起来 ，这决定了异源微生物入侵本地群落的潜力，并且可以被认为是产生假说的重要工具。 但是，特定类型的微生物相互作用的存在及其对种群动态或功能的后果，需要在相关的模型系统中进行测试（上图c）。 此外，技术方法，如使用稳定同位素的交叉喂养实验或荧光原位杂交和共焦激光扫描显微镜（FISH-CLSM）与双重培养分析相结合，对于检验在硅胶中产生的假设非常有用。 微生物相互作用可能是微生物群落内部进化和共同进化动力学的重要基础 微生物群落成员之间的交流产生了一个复杂的景观，其中细胞的适应性或功能 不仅取决于单个细胞的遗传潜能和化学环境 ，还取决于 感测到的生物环境 。 网络中的中心物种通常被假设为关键物种，这一概念已从宏观生态学转移到微生物组学研究中。 与其他物种相比， 基石物种在各种物种相互作用中起着至关重要的作用，并且对生态系统的性能和动态影响更大 。 但是，共同关联网络中的枢纽物种不一定充当基石物种。 后者的特征还必须通过适当的方法加以确认和补充。 枢纽和基石分类单元绝对需要对它们的功能有更好的了解; 此外，它们可以集成到计算方法中以联系微观和宏观生态学问题。 如果可以将关键物种视为“指示分类群”，那么另一个术语（已被定义为高度指示特定实验处理或环境条件的那些类群）仍不清楚。 指示分类群的概念从实践的角度引起了人们的极大兴趣，并从宏观生态学转移到了微生物组研究中，现在被广泛使用，例如，用于评估农业实践对微生物群落的影响或疾病对微生物的影响的研究。 人类微生物群； 如此处所示，可以使用简单且高度标准化的基于qPCR的方法进行分析。 05 考虑微生物群落的时间和空间变化 微生物群落的时间和空间结构问题对于总体上了解微生物组的功能很重要 。对于理解特定过程，例如在生物技术和食品加工应用中病原体的暴发，以及预测和控制微生物群落，它也具有重要意义。总的来说，最初针对大型生物描述的大小多样性关系也被证明存在于各种生态系统中的微生物群落中。 微生物组内的时间动态可以从秒或分钟的尺度进行评估，这反映了信使RNA的时间跨度到几个世纪和一千年的尺度，在此期间 微生物与其宿主或在特定环境中共同进化 。细菌mRNA的半衰期取决于转录的基因，但通常在数分钟的范围内，而古细菌基因的转录本较长，并且已报道了数小时的时间。 重要的是，尽管过去许多作者将微生物活性与rRNA含量联系在一起，但最近的研究表明该概念存在严重局限性， 只有mRNA可被视为代谢状态的可靠指标 。 在这一时间尺度范围内理解研究的适当维度对于任何微生物组的操作都是至关重要的，例如在人类微生物组研究中的治疗策略或在环境研究中使用生防制剂。仔细考虑感兴趣宿主的具体特征，例如昼夜节律，季节性变化或与宿主生物的生理学相关的生长阶段，可能有助于确定评估时间动态的最佳尺度。 图4 微生物群在时间和尺度上的动态变化 Stegen等建议考虑三类：（i） 生物和非生物历史 ，（ii） 内部动力学 ，和（iii） 外部强迫因素 作为影响微生物群落时间动态的因素。 大多数自然生态系统的特征是高度的空间结构，这被认为对许多生态系统服务都很重要。 考虑到空间规模，可能意味着要比较远处区域之间的微生物模式，以及相同生境的生存空间之间的区别不明显（图4b）。 植物多样性与土壤微生物组多样性的相互影响 土壤主要由微团聚体（0.25毫米）组成，这些团聚体结合土壤有机碳并保护其免受侵蚀，而大团聚体（0.25到2毫米）则限制了氧气的扩散并调节了水的流量。 每个聚集体都具有独特的生态位，并具有其独特的微生物组结构。 实际上，由于在小空间尺度上存在如此众多的生态位，土壤被认为是地球上微生物群落组成最多样化的生态系统。 例如，农业耕作引起的生态位的减少会导致微生物多样性的丧失。 由于植物和耕作在很大程度上影响土壤结构的发展，植物多样性的丧失也对土壤微生物组的生物多样性产生了强烈影响。 但是，对于“先生鸡还是蛋”的答案尚不清楚（土壤微生物组的变化会引起植物多样性的改变，反之亦然）。微生物群落对宿主的定殖也不均匀。 众所周知，例如，叶子的根部与根部相比具有不同的菌群，并且根部本身被微生物异质地定殖，沿着根际的长度以及根部表面与根部内部的微生物群不同。 最近，种子微生物群作为 核心微生物群 从一代到另一代的垂直传播的一种可能模式引起了人们的关注。 与植物相似，人体也不是被微生物均匀地定殖的 ：每个人体隔室都包含自己的微生物群，甚至来自一个身体部位的微生物群也可能因采样面积而异（例如皮肤微生物群）。 微生物热点和热点时刻通常紧密相连。 例如，土壤的特征是存在所谓的微生物热点（包括根际，小球层或碎屑层在内的空间分离）和热时刻（时间动态）。在热点中，活跃代谢微生物的比例是非热点中微生物的 2-20 倍，与微生物活性较低的部位相比，热点中微生物组结构和功能的时间变化更具动态性。 06 核心微生物群定义 基于共现分析和捕获微生物群落时空动态的实验数据，研究人员寻求定义核心微生物群落。这确实是有帮助的，因为本地微生物群通常非常复杂，包括来自不同王国的数千种物种。 定义核心微生物群可以 帮助区分微生物群的稳定成员和永久成员 ，这些种群可能是断断续续的，仅与特定微生物组状态相关或仅限于特定环境条件的种群。 Shade和Handelsman提出了第一个建议，他们将核心微生物组定义为来自 相似栖息地 的微生物群落之间 共享 的一组成员，以鉴定复杂微生物群中稳定，一致的成分。 当前，核心微生物群主要是根据 具有分类学信息的DNA序列 来定义的。考虑到基于DNA的分析（主要是标记基因的扩增子测序）的分辨率极限，但是很明显，核心微生物群主要是通过 群体的属级鉴别 来定义的，并且菌株特异性和功能变异是不考虑的。 功能性核心微生物群包含携带复制子的媒介 相比之下，Lemanceau及其同事提出了一个功能性核心微生物群，该微生物群包含携带复制子（基因）的微生物媒介，而复制子具有对整体生命的基本功能。 最近，Toju等人提出了核心微生物群的概念，专门用于将农业生态系统管理为物种丰富的社区； 他们将核心定义为“ 形成相互作用核心的微生物集，可用于在各个植物和生态系统级别优化微生物功能 。” “核心”微生物群似乎保持相当恒定 Astudillo-García及其同事在审视高度多样化的海洋海绵微生物系统时，评估了不同核心微生物群定义的影响。虽然在定义核心社区时必须谨慎，但是，总体结果似乎对核心定义的变化 相对不敏感 。瞬时微生物群随时间变化，这取决于环境条件，营养的可获得性和/或宿主的生长和健康阶段，甚至昼夜节律。相反，“核心”微生物群似乎保持相当恒定。就时间动态而言，核心微生物群描述了与给定宿主基因型或特定环境 持续相关 的微生物群落（图4a）。 这一概念的例外情况也被描述过，例如，在最佳适应再次发生水合/脱水循环的微生物组中，不同的细菌群落在循环中发挥了不同的功能：两者均属于核心。类似地，在空间尺度上，例如，考虑在同一地理区域或同一地理区域的一系列土壤中生长的植物，核心微生物群不变（图4b）。 07 从功能预测到表型 研究微生物组的当前可用方法，即所谓的多组学方法，范围从高通量分离（培养组学）和可视化（显微镜）到靶向分类学组成（宏条形码）或解决代谢潜能（功能基因的宏条形码，宏基因组学） 分析微生物活性（代谢组学，代谢组学，代谢组学）（下图）。 图5评估微生物功能的方法 基于宏基因组数据，可以重建微生物基因组。 虽然从环境样品中重建了第一个由基因组组装的基因组，但近年来，数千个细菌基因组在没有培养其背后的生物体的情况下被组合在一起。 例如，最近从9,428个宏基因组中重建了全球154,723个微生物基因组。 然而，由于一方面微生物基因组DNA序列数据的大量可利用性与另一方面确认基因功能的宏基因组学预测所需的微生物分离物的可利用性之间缺少联系，理解仍然受到很大限制。 宏基因组数据为新的预测提供了场所， 但是 需要更多的数据来加强序列与严格的功能预测之间的联系 。 考虑到一个氨基酸残基被另一个残基取代可能导致自由基功能改变，从而导致给定基因序列的功能分配不正确，这一点变得显而易见。 此外， 需要培养新菌株以帮助鉴定 从宏基因组学分析中获得的大部分未知序列，对于研究不足的生态系统，这些序列可能超过70％。根据应用方法的不同，即使在经过充分研究的微生物组中，完全测序的微生物基因组中有40-70%的注释基因没有已知或可预测的功能。 另外，目前的估计预测，具有未知功能的域将很快超过已知功能的族。显然需要更经典的微生物学，包括结合使用靶向突变体和微生物生物化学来应对这一挑战。 从已经发现的具有未知功能的蛋白家族的全面功能表征中获得的好处，远不止于进一步扩展这些家族的列表。尽管长期以来，结合（广泛的）培养和独立于培养的分析相结合的多阶段方法一直是环境和植物微生物学领域的最新技术，但医学微生物学通常并非如此。 近年来，高通量培养组学建立了人类肠道菌群的参考基因组和培养集。 了 解原核生物的功能多样性非常具有挑战性 因为目前建立的118种门中有85种迄今尚未描述过单一种。最后，原核门的数量可能达到数百个，而古细菌门的研究最少。这个问题需要通过收集尚未培养的原核生物有意义的分类学和功能信息来解决。纯培养中细菌和古细菌的多样性与通过分子方法检测到的细菌和古细菌的多样性之间的差距日益扩大，这导致人们提议主要根据序列信息为尚未培养的分类单元建立正式的命名法。 原核生物国际命名法的建议修改 根据这项建议，念珠菌属的概念将扩展到密切相关的基因组序列的组，并按照已建立的细菌命名规则公布其名称。对原核生物国际命名法的建议修改引起了以下方面的关注： （1）命名法的可靠性和稳定性； （2）技术和概念上的局限性以及参考基因组的可用性； （3）计算机功能的信息内容预测； （4）识别微生物多样性的进化单位。 这些挑战需要克服，以达到一个有意义的分类学尚未培养的原核生物，目前尚不清楚的表型。 在这种背景下，已经做出了巨大的努力来培养来自不同环境的细菌。 Staley和Konopka在1985年确定了“大平板计数异常”，它描述了一个事实，即90至99.9％的细菌物种无法在标准实验室条件下生长。对于某些微生物栖息地，尤其是那些具有较高养分含量和微生物活性的微生物，如肠道微生物群所述，相对于通过测序检测到的分子种类，培养物中可利用的代表性菌株的比例 从35％增长至65％ 。 来自其他自然栖息地的微生物种群以及微生物组的真核成员也需要类似的进展。微型真核生物，如原生动物、真菌和藻类的成员，通常可以更好地培养和显微镜下研究；然而，它们的系统发育和分类学更复杂，研究较少。有趣的是，来自不同环境的16S和18srRNA基因的无引物测序表明，在微真核生物中，有大量以前未检测到的类群。 同位素探测技术 除了当前使用的计算机模拟比较和培养方法外，还可以使用一组同位素探测技术直接测试复杂微生物群落中的功能假设。这些方法包括DNA，RNA，蛋白质和脂质稳定的同位素探测（SIP）以及FISH显微放射自显影，FISH-NanoSIMS和FISH-Raman显微光谱学，后三种方法仅提供一种细胞分辨率。 RACS平台无需培养即可研究微生物代谢途径 最近，开发了一种微流体拉曼活化细胞分选（RACS）平台。在最近的一项研究中，Lee和他的同事在存在氘水的情况下，允许小鼠结肠菌群中的细胞代谢未标记的目标化合物（粘蛋白）。随后，使用RACS平台从复杂的微生物组中选出了活跃地代谢粘蛋白的氘标记细胞，并通过单细胞基因组学和培养方法进行了进一步分析。 这种方法允许以一种新型的无栽培方式将微生物的代谢表型与其基因型联系起来，从而使从微生物的潜能到微生物的功能成为可能（图5）。 尽管取得了一些进展，但这种功能分类平台的产量仍然有限，而FISH和生物正交非标准氨基酸标记（BONCAT）等互补的新技术解决方案将有助于微生物组研究中更迫切需要的以表型为中心的研究。 08 宿主微生物共进化 宿主及其相关微生物之间的密切关系引起了宿主及其相关微生物群共同进化的理论。协同进化是沿袭相互适应的谱系。 一个例子是建立早期的陆地植物，这是由共生真菌联合体促进的，这表明 植物自从首次出现在土地上以来就已经与微生物共同进化 了。 另一个例子是真核生物。 线粒体和质体是真核细胞中的细胞器，来源于内共生细菌，在整个进化过程中，它们完全取决于宿主，反之亦然。 为了促进对微生物群的全面了解，需要考虑宿主微生物的协同进化（下图）。 图6对微生物-宿主协同进化的理解从“分离”理论转向整体方法 基于微生物与其宿主之间的相互作用，将微生物分为有益的，致病的和中性的，是广泛引用的Lederberg和McCray关于微生物组定义的一部分。 根据他们的解释，拮抗协同进化包括宿主-寄生虫的相互作用，而当积极相互作用占优势时，则存在互助协同进化。这种积极的相互作用可能演变成 专性共生，垂直遗传和代谢协作 （上图）。 根据致病微生物，有益微生物和中性微生物与宿主之间的相互作用，对致病微生物，有益微生物和中性微生物进行分类可能对微生物宿主相互作用在调节宿主适应性中起核心作用的研究（例如医学研究）有用。 然而，对致病性数据的解释应谨慎。 对条件致病菌的最新研究表明， 宿主与微生物的相互作用不仅取决于宿主，还取决于整个微生物组 。自然抑制疾病的土壤表明植物和许多土壤传播条件致病菌的情况类似。 此外，在许多环境研究中，可能没有长时间可利用的特定宿主，这使得划分致病菌和有益菌变得无关紧要。 与其研究一种特定微生物与其宿主之间的相互作用，不如考虑基于 全环素理论 的整体方法（图6）。 按照这种方法，宿主及其微生物组之间的 有益相互作用负责维持整体生物的健康 ，而 疾病 通常与 微生物失调 有关。 在失调的背景下，建立了“病原体组”概念（图6），该概念代表了整合在其生物环境中的病原体，并应用于多种病理系统。这种方法表明， 微生物多样性是预防植物和人类肠道疾病的关键因素 。 尽管进行了众多研究，定义了“健康的微生物群”，但是在未来，平衡和失调之间的界限仍然是一个重大挑战。 微生物与宿主之间相互作用的另一种有趣解释是所谓的“安娜·卡列尼娜原理” 。声明指出，与列夫·托尔斯泰的格言类似，“所有幸福的家庭看起来都一样； 每个不幸的家庭都会以自己的方式感到不幸。” 与健康的个体相比，菌群失调个体的微生物群落组成差异更大 例如，健康珊瑚的微生物群比患病珊瑚的微生物群更均匀。 同样，最近的一项研究发现，炎症性肠病患者的群落组成和免疫反应的 稳定性明显低于 健康人。 进化过程和选择压力极大地推动了宿主-微生物的相互作用 因此，区分为人造的，以人为中心的类别可以随时间变化。一个例子是幽门螺杆菌，它是二十世纪初期几乎所有人胃中的优势微生物，在短短100年内几乎消失了。 幽门螺杆菌一方面是消化性溃疡和胃癌的危险因素；另一方面，这种细菌的丢失与儿童时期的哮喘，花粉症或皮肤过敏有关。 微生物与其预期宿主之间复杂的进化相互作用的另一个例子是病原体的出现，如嗜麦芽单胞菌，这种植物相关起源的细菌与全球人类条件致病菌株没有区别。 总而言之， 自然选择被认为有利于塑造群落组成的宿主 ，从而促进有益的宿主微生物共生，但是许多因素可以使这种动态失衡，从而诱导宿主微生物组内对病原性或拮抗性微生物的选择。 基于计算模型，Lewin-Epstein等人提出，操纵宿主以利他行为行动的微生物可能会受到选择的青睐，并可能在利他主义的广泛发生中发挥作用。 宿主微生物共同进化导致与植物和动物相关的特定微生物群。这种特异性的程度受许多因素影响，并且在系统发生分支之间也有所不同。 对于代表地球上最古老的陆地植物的苔藓而言，其植物特异性异常高。 这种特异性与宿主的地理来源无关，并且从子孢子垂直传递至配子体，反之亦然。 驯化和育种活动也可以显着影响宿主微生物组 在某些情况下，其程度也超出预期。消失的微生物群系的理论表明，流行的慢性病是由人为微生物群向多样性降低的转变所引起的。考虑到这一点，重要的是重新考虑我们的行为（例如，对家庭环境进行“过度清洁”）并评估作物管理方法（例如育种策略），以避免丧失共同进化的有益宿主微生物相互作用。 09 微生物组研究技术标准 在过去的十年里，面对微生物学领域显著而持续的技术进步，研究界未能为微生物组研究制定一致的标准。这导致了许多缺点，包括缺少实验室间数据交叉比较的可能性，或者在最近的研究中使用“旧”技术生成的数据的实现。 有大量出版物表明DNA提取和加工程序对微生物组的后续分析 存在偏差 。使用定义的模拟群落一方面可以帮助确定最佳的提取方法，另一方面可以作为内部控制来估计整个工作流程和分析中的可能偏差。 但是，即使将模拟群落实施到分析中也不能解决所有问题，这会给 从环境样本中进行微生物群落的分子分析带来偏差 。 例如，不能通过将模拟群落应用于土壤来反映土壤微生物对土壤颗粒的自然吸附过程。 此外，在复杂的栖息地（例如土壤）中，多达 80％ 的提取DNA可能包含遗物DNA（死细胞的细胞外DNA以及活细胞的分泌DNA）。这种残留的DNA可能会增加观察到的原核和真菌的多样性，并导致对分类单元相对丰度的估计不准确。 PMA法有效地抑制了革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌死亡细胞中DNA的PCR扩增 Nocker等人提出了一种可能的解决方案使用 叠氮溴化丙锭(PMA)的方法 ，该单叠氮化物仅穿透膜受损的细胞，其中光诱导的叠氮化物基团与DNA共价结合； 这种交联有效地抑制了革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌死亡细胞中DNA的PCR扩增。该方法已成功应用于微生物组研究，尤其是微生物丰度低和活性低的研究，但这还不是标准。 DNA处理中的一个众所周知的例子是通过分析引物组和引物选择和PCR诱导的选择性扩增或大量未知读物。Karst等人开发的无引物rRNA基因测序方法促进了未知微生物多样性的发现。 作者建议将SSU rRNA分子的poly（A）尾和逆转录与合成的长读测序结合起来。使用这种方法，他们能够以 高通量产生高质量，全长的 SSU rRNA序列，而没有引物偏倚，并且在他们的研究中观察到了迄今未描述的多样性中的很大一部分。 对获得的序列数据进行生物信息学分析既不是标准化的，也不是明确表达的偏见。为了进行16S rRNA基因序列的数据评估，可以使用免费软件解决方案和完善的论坛，例如 Qiime2 和 Mothur 。 操作分类单元 （OTU）长时间用于分析高通量条形码，例如使用标记基因（如16S rRNA和/或ITS区域）获得高通量测序数据。 另外，可以使用基于精确解析的扩增子序列变体（ASV），低至测序基因区域上的单核苷酸差异水平。立即获得更好的分辨率的好处显而易见，ASV作为具有固有生物学意义的一致标签的状态独立于参考数据库而被确定。 可重用性，可再现性和全面性 方面的改进足够大，以至于ASV可以取代OTU作为标记物基因分析和报告的标准单元。 为了比较不同的工具和管道，已经进行了一些研究和联合项目，结果表明， 根据工具或管道以及所使用的设置，结果存在显着差异 。显然，除了足够的测序深度之外，用于注释读段的数据库的选择对结果有很大影响。 此外， 通常会自动完成的参数选择 （例如截止值，嵌合体过滤等） 对结果有很大影响 。例如，由于数据评估方法仅允许调查代表性超过1％的分类单元，因此经常忽略稀有分类单元。 然而，这种罕见的分类单元最多占所有微生物的28％，可以代表某些生境中的关键角色，并且可能对构建社区具有重要意义。它们在生物地球化学循环中可能起着过比例的作用，并且可能是微生物组功能的隐性驱动因素。而且，携带抗生素抗性基因的微生物通常属于天然微生物群中的稀有分类群。 在压力条件下，它们为健康和生存提供了保障，并确保了生态系统的可塑性。 但是，在动物和人类肠道微生物组中，这些方面对于疾病暴发和治疗至关重要，因此在WHO对抗生素耐药性扩散的预测中得到了应用。 同样，在这里， 计算资源仍然是使生物信息学成为微生物组分析瓶颈的问题 。Ten Hoopen和他的同事描述说，例如，塔拉海洋微生物群项目的一个子集，已经对原核生物进行了尺寸划分，包括135个样本。对于这些样本的分析，需要248次运行，其中包含288亿次读取，分析输出代表大约10 TB的数据。这项广泛的研究产生了232亿个预测的蛋白质编码序列。为了处理如此大的数据，在过去的10年里出现了几个全球微生物组学项目，如人类微生物组群项目和地球微生物组群项目。 此外，宏数据方面的巨大差距，通过阻碍研究的可比性和综合分析，限制了微生物组分析。确实有一些数据存储库，例如序列读取档案SRA（NCBI）、欧洲核苷酸档案（ENA）或CNGB核苷酸序列档案（CNSA）。然而，在许多情况下，数据只“按要求提供”，这与可查找、可访问、可互操作和可重用（公平）原则相矛盾。即使数据是可用的，宏数据往往缺乏重要的信息，并且没有得到包括实验和统计研究设计信息在内的知识库的充分审查。 Schloss和他的同事发表了一篇综合性的综述，关于识别和克服微生物组学研究中再现性、可复制性、稳健性和普遍性的威胁。因此， 迫切需要标准化和开发正确和全面的宏数据存储库平台 ，如Proctor所示，他开发了人类病原体/载体基因组序列的项目和样本应用标准。Ten Hoopen和他的同事描述了一个设计良好的策略，允许制定和应用标准，并根据公平原则从微生物组研究中获得可比较和可重用的数据。 10 微生物研究的未来展望与挑战 在经济学技术进步的推动下，微生物组数据的不断增加，使得我们对微生物组群在提高不同系统的生产力和可持续性方面的潜力的理解有了极大的提高。应用微生物研究的宏伟愿景是 改善人类、动物、植物和整个生态系统的健康 。 一般来说，微生物组可以通过以下方式直接管理：（i）微生物组移植 （ii）具有有益特性的微生物 （iii）微生物群活性代谢物，或通过改变环境条件，使微生物群也将其结构和功能从失调状态转变为健康状态。 在比较人类、动物和种植系统中基于微生物的应用时，可以看到显著的协同作用（下图）。 虽然各个领域还没有很好地联系起来，但所有领域的一致趋势已变得明显。这一趋势涉及到对定制治疗的关注，例如，“下一代”精确农业或个性化药物（下图）。这一概念认识到， 并不是所有的个体宿主及其相关的本土微生物群都会以相同的方式对特定的引入微生物、微生物群落移植或代谢物作出反应。 图7跨领域的微生物组应用趋势 相反，它依赖于对那些特定宿主微生物、环境微生物和微生物相互作用的基本理解，这些微生物在不同的环境中调节微生物组合和功能能力。 Stegen等人在其微生物组管理的概念框架中， 建议在不同领域进行更大的串扰 ，例如，利用环境微生物组学中的特定生态概念来指导优化策略，以操纵人类微生物群，从而改善健康状况。 通过为各种环境和代谢疾病提供有趣的解决方案，人类微生物群正逐渐成为个性化医学的一个关键目标。不仅有助于疾病各个方面的个体差异，也代表了潜在的治疗目标，可通过治疗，饮食变化，使用前，益生元或合生元，与之相对应的生命生物治疗产品来调节物种或物种混合（合成微生物群）和微生物组移植。 植物生物群落路线图 以此类推，植物微生物组被认为是下一次绿色革命（到2030年的科学突破）的关键。结合植物育种，精准农业，农业管理和微生物组研究的系统方法，为在不断变化的世界中改善可持续作物生产提供了强有力的战略。 跨学科团队将这种方法包含在特定环境中可能影响植物生产的许多生物和地球物理成分，称为“植物生物群落路线图” 。 特定于物种和栖息地的植物微生物区系对植物整体生物的功能有多个方面，例如（i） 种子发芽和生长 ，（ii） 营养供应 ，（iii） 对生物和非生物胁迫因素的抵抗力 ，以及（iv） 产生生物活性代谢物 。 由于其对作物健康的重要性，对植物微生物组进行了长期的研究。 此外，在农业领域开发了广泛的微生物组管理策略和产品清单，包括（i）微生物组移植（粪便和生物动力添加剂），（ii）微生物接种剂，（iii）微生物和植物提取物以及（iv）改变环境条件的方法。 在过去的几十年中，管理密集型农业主要依靠合成化学物质，导致严重的环境和健康问题以及生物多样性丧失。另一方面，对植物微生物组学的研究将支持针对田间特定条件的针对性和预测性管理方法，从而可以提高可持续性。 种子/根际微生物组对植物至关重要，与我们的食物微生物群紧密相连 与人类肠道微生物组相似，种子/根际微生物组对植物至关重要，种子是下一代微生物的理想靶标。 Pérez-Jaramillo及其同事提出了种子的“回归根源”方法，这为揭示野生亲缘种和古代传家宝品种的种子微生物群提供了一个有趣的机会，以节省有益的种子微生物群用于农业。 利用农作物野生近缘种的种子微生物群或利用有前途的生物资源，有可能实现植物与其特定种子微生物群之间的匹配共生。 收获后微生物群与我们的食物微生物群紧密相连，也可以针对食品的所需功能特性进行管理，例如安全性和保存性，感官或健康特性。 这代表了一个相对尚未开发的基于微生物组的应用，它正在受益于食品生态系统中新出现的大量数据。 生活方式-微生物-人类-健康的联系 微生物群的重要性超出了个体宿主的健康。来自不同宿主和生态系统的微生物可以相互作用并相互影响。这些观察结果导致了“健康环境促进健康人类”的口号，支持“One Health”概念。 【注：“One Health”意指多学科共同合作,为人类健康,动物健康,环境健康三者共同成为一个健康整体而进行的工作和努力.“One Health”是一个新的名词,但是这一概念是很早之前已经存在的.2003年4月7日,华盛顿邮报的Rick Weiss引证了兽医博士William Karesh的话“人类和家禽或者野生动物的健康再也不能分开谈论了,世界上只有‘One Health’,所有的问题解决办法需要各个学科的工作人员共同努力,在不同的层面为问题的解决作出贡献.”关于“One Health”,目前国内翻译的名称非常不一致,比如“唯一健康”,“共同健康”,“一体化健康”, “大健康等，编者在此不做翻译。 引自：Xiao Zheng, 陆家海, Sarah K.White,等. 应用One Health策略解决复杂健康问题 . 中华预防医学杂志, 2014, 000(012):1025-1029.】 根据世界卫生组织的说法，“One Health”是一种设计和实施方案、政策、立法的方法，以及多个部门进行交流和合作以取得更好的公共卫生成果的研究。“One Health”概念的扩展，包括环境健康及其与人类文化和习惯的关系表明，在社会决策和政策制定过程中，应考虑生活方式-微生物-人类-健康的联系（图7）。例如，城市化与过敏、哮喘和其他慢性病的增加有关。此外，在城市地区观察到总体污染模式，即微生物多样性的显著丧失，这与疾病的发展有关。 Dominguez Bello等人表明，伴随工业化而发生的人类微生物群的变化可能是代谢、免疫和认知疾病急剧增加的潜在因素，这些疾病包括 肥胖、糖尿病、哮喘、过敏、炎症性肠病和自闭症 。多样性的丧失反过来又与细菌对抗生素的耐药性增加相关，因此，需要实施策略来恢复建筑环境中的细菌多样性。了解不同宿主和栖息地的微生物群之间的复杂联系及其与人类、动物和植物健康的关系，为在One Health概念的背景下进行诊断、治疗和干预提供了创新和整体方法的潜力。 类似One Health，存在着将人类与环境健康联系起来的不同概念；行星健康概念是最流行的概念。许多国家和国际生物经济战略也承认这一主题，在这些战略中，可持续的生物产品生产满足了经济的需求。毫无疑问，要使这些概念成为成功的故事，不仅需要自然科学不同学科之间的相互关联战略，而且需要社会科学和利益相关者的整合。 然而，我们现在所面临的往往是相反的：生物多样性丧失、污染、臭氧消耗、气候变化、生物地球化学循环边界的跨越，都是人类世这个时代的特征。上新世也反映在行星边界概念中。 人类活动已经跨越了九个行星边界中的四个：气候变化、生物圈完整性的丧失、陆地系统的变化和生物地球化学循环的改变。 首先，研究表明，它们改变了整个微生物群落的功能和遗传多样性；然而，关于这些人为因素对不同微生物群落的影响及其对我们地球的影响的更多知识是绝对必要的。在这里，研究人员认识到迫切需要更多的研究，特别是关于环境微生物组和人为驱动变化的机制性见解。 了解海洋和陆生微生物群落及其相互作用可能是找到解决与上流新世相关的巨大挑战的关键。微生物群管理和基于微生物群的高潜力创新的开发在各个应用领域都是有希望的，但同时也应仔细评估这些新的和有前途的技术对环境的影响。 11 结 语 基于该领域的最新进展，研究人员建议恢复Whipps等人提出的微生物组术语的原始定义。该定义包含了1988年发表后30年内仍然有效的所有要点，并通过两个解释性句子对微生物群和微生物组进行了区分，并宣布了其动态特征。 微生物组 微生物组被定义为一个具有独特理化性质的、占据合理、明确的栖息地的微生物群落。 微生物组不仅指所涉及的微生物，还包括其活动区，从而形成特定的生态位。 微生物组是一个动态的、互动的微生态系统，在时间和规模上都会发生变化，它整合在包括真核生物宿主在内的宏观生态系统中，对它们的功能和健康至关重要。 微生物群 微生物群由属于不同领域的微生物组成（原核生物 、真核生物 ），而“它们的活动区”包括微生物结构、代谢物、可移动遗传元素（例如转座子、噬菌体和病毒）以及嵌入到栖息地的环境条件。 此外，作者认为以下几点对于微生物组研究至关重要： 1. 核心微生物群 是一组来自相似栖息地的微生物群落之间共享的成员，这对于了解稳定性，可塑性以及在复杂微生物组合中的功能非常重要。 2.从 宏观生态学改编的理论 可能有助于理解不同环境中微生物组动力学的模式，但需要验证其一般应用。 3.每个微生物组研究的基础都是 适当的实验，方法和统计设计 。 在设计中应通过以下方式实现空间，时间和发育的整合：（i）根据系统特性选择适当的采样频率，以捕获完整的核心和瞬时微生物区系；（ii）通过考虑系统的适当空间规模 认识到规模的子集也与微生物群评估有关，并且（iii）对于强动力系统，应考虑研究微生物分布的时空连续体，而不是捕获一个特定的矩/空间单位。 4. 方法学的进步 极大地推动了微生物组的研究。 尽管在这方面取得了所有进展，但是还没有完美的通用方法。技术工具箱将减少每种技术带来的偏差，并从整体上更完整地了解生物系统。 5. 微生物功能 在生态系统中起着重要作用。 因此，我们建议在微生物组研究中包括几种当前可用方法的组合，以便对微生物功能有更深入的了解。 6. 尽管在过去十年里，我们获得了大量的组学数据，但我们仍然缺乏关于其 背后的生物信息 。因此，在微生物组学研究中实施更多基于培养的方法需要大力的努力，这样可以描述特定微生物群的生态类型和适应环境的模式。 7. 微生物相互作用 是微生物群落功能和进化动力学的基础。 因此，我们提倡考虑研究设计中的相互作用。 8.宿主与微生物的相互作用决定了相互适应性，表型和新陈代谢，从而提出了 微生物群及其宿主的协同进化理论 。 我们建议基于进化的全基因组理论的整体方法。 整体人的疾病状态以生物失调（病原体组）为特征，而尤物病是指平衡的宿主－微生物相互作用（“健康”微生物组）。 9.根据微生物与宿主之间的相互作用，将微生物分为有益的，致病的和中性的是基于人类中心观。确实，宿主和整个微生物组的生理学在很大程度上影响相互作用的结果。 这些澄清和建议的应用将有助于研究人员以整体的方式设计其微生物组学研究，这将有助于开发微生物模型和预测，进而加快我们在生活各个领域设计应用程序的能力。 【参考文献】 Berg et al. Microbiome (2020) 8:103 人类微生物组正逐渐成为个性化医学的一个关键目标 植物微生物组是下一次绿色革命的关键 我们一直在微生物领域助力科研，也希望为每个人的健康出一份力 欢迎关注谷禾健康

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牛奶还能喝吗？肠道菌群与乳制品摄入影响健康人对重症新冠肺炎的易感性

热度 1 hongkuan15 2020-4-28 13:31

现在的新冠疫情，已经超乎了大多数人的想象，全球被感染的人数超过了300万！美国一国都超过了100万人。 根据目前的流行病学调查数据，感染新冠病毒后，大多数人都是轻症，不过，仍然有20%的感染者最终发展成重症，可能其中一半重症会死亡。另外，患重症的人里面，老年人居多。 疫情发生以来，人们一直在研究， 为什么感染了同样的病毒，有些人表现轻症，有些人表现是重症呢？为什么老年人更容易得重症呢？ 最新的研究发现， 每个人肠道菌群组成不同可能导致对病毒的易感性不一样。 来自西湖大学和中山大学的合作研究发表在预印本MediRxiv网站上。他们发现， 重症新冠病毒肺炎患者血液中促炎症因子的比例越高，那么这些患者重症的风险也会越大。 我们都知道肠道的免疫细胞最多，而肠道中的微生物也最多，肠道菌群和免疫系统之间有非常密切的联系，所以，不得不让人怀疑 是不是这些促炎症因子的变化跟肠道菌群有关系？ 并且，新冠病毒入侵人体的受体ACE2和肠道的关系也很密切，这个受体在肠道的分布，表达都非常的高，远远超过肺部。 主要发现预览： 首先，他们基于数千人的数据，采用机器学习的算法，发现中血液中有20种蛋白质组学的生物标记物可以预测这些感染者是否会发展成重症。 然后，他们又对这些生物标记物进行研究发现，在990例没有感染的人群中，这些蛋白质标记物和血液中的促炎因子是正相关的，并且只在老年人群体中发现了这种强的相关性。 紧接着，他们又发现，肠道中的一些核心微生物可以精确的预测血液中，跟重症相关的蛋白质标记物。并且，这些肠道菌群的特征和366个人的促炎细胞因子浓度是高度相关的，这就把 肠道菌群和血液中的蛋白质标记物与老年人的重症之间建立了联系。 此外，粪便代谢组学的研究也表明， 氨基酸相关的代谢途径是肠道菌群与炎症联系的关键。 在这个研究的最后，作者们推测肠道菌群可能是正常人患严重的心脏肺炎的诱因。 重症患者血液蛋白质标记物与炎症因子密切相关 在健康个体中，严重COVID-19的预测蛋白质组学特征与329种促炎因子相关。特别是在大于58岁的老人血液里，相关性更强（下图B）。对990位参与者的分析发现，有330种与COVID-19相关的血液蛋白质组学生物标志物和蛋白质组学危险评分（PRS）与331种宿主炎症性标志物直接存在显著关联。在重症患者中，有332种蛋白下调。 具体哪些微生物核心微生物与血液炎症因子相关呢？ 通过对336人的数据分析发现，有349种微生物与宿主炎性细胞因子的相关。从下面的热图颜色可以区分正相关还是负相关。 具体而言，拟杆菌属（ Bacteroides genus ） ，链球菌属（ Streptococcus genus ） 和梭菌属（ Clostridiales ） 与大多数测试的促炎症细胞因子相关， 而 瘤胃球菌 （ Ruminococcus genus ） , Blautia genus 和 乳杆菌属（ Lactobacillus genus ）与抑制炎症的因子正相关。 特别是 乳酸杆菌与IL-10相关性非常明显，而IL-10是一种抑炎因子。这就说明，拟杆菌，链球菌和梭菌可能跟重症有关，而类似乳酸杆菌这种有益菌具有保护作用。 氨基酸代谢途径可能介导了微生物对免疫因子的调控 接下来，他们又对粪便代谢组进行了分析，来确定究竟是肠道菌群产生了哪些物质影响了炎症因子。这就把蛋白质组学风险得分相关的核心微生物特征与宿主炎症联系了起来。有45种粪便代谢物（主要属于氨基酸，脂肪酸和胆汁酸）显示与超过一半的选定微生物显着相关。 其中，有三个途径，即氨酰基-tRNA生物合成途径，精氨酸生物合成途径和缬氨酸，亮氨酸和异亮氨酸生物合成途径是关键途径。粪便中有15种代谢产物参与氨酰基-tRNA生物合成途径，该途径负责向新生肽链中添加氨基酸，并且靶向抑制细胞因子引起炎症。此外，有4种代谢物与精氨酸的生物合成途径有关，有3种代谢物在缬氨酸，亮氨酸和异亮氨酸（称为支链氨基酸，BCAA）的生物合成途径中富集。 说明这些代谢物可能在介导核心肠道微生物的作用，对它们影响炎症因子以及重症的发病起关键作用。 乳制品消费量对核心微生物组影响最大 由于 肠道菌群相关的影响因素众多，与 人口特征，社会经济，饮食和生活方式等因素都可能相关， 究竟哪些因素影响了肠道菌群呢？ 因此，在研究里他们探讨了这些宿主和环境因素对确定的核心微生物组成影响。在测试的40个项目中，有9个项目（即性别，教育程度，体育活动，舒张压，血糖，血脂和2型糖尿病的药物使用）与核心微生物组成有相关性。其中，在饮食/营养类别中（解释了1.1％的差异）， 只有乳制品消费对核心微生物的组成的差异有重大贡献。 然而，另外感到意外的是， 奶制品的摄入量与抑制炎症因子最相关的乳酸杆菌是负相关，而与促进炎症因子最相关的拟杆菌却是正相关。 奶制品被认为是优质的蛋白质和钙质的来源，理论上奶制品应该促进乳酸杆菌等有益菌生长，而抑制有害菌生长。但是，从这篇文章上看，结果是相反的。 张文宏主任推荐的早餐喝奶不喝粥，不知道碰到这个实验结果会怎么办？这又是一个扯皮的问题。 我们再来总结一下这篇文章的发现： 在健康的未感染个体中，肠道微生物特征可以高度预测严重COVID-19疾病的血液蛋白质组学生物标志物。相应肠道微生物组特征的破坏可能使健康个体处于异常的炎症状态，这可能进一步解释了COVID-19的敏感性和严重性。 粪便代谢组学分析表明，氨基酸相关的途径可能提供了已确定的核心肠道菌群，炎症和COVID-19敏感性之间的关键联系。此外，宿主和环境因素的改变很可能影响上述核心肠道微生物群的组成，特别是饮食中的乳制品。 最后，提醒一下大家： 这篇文章未经同行评议，文中的结论尚未得到确认 参考资料： 点击下载可以查看全文 https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.22.20076091v1.full.pdf

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[转载]多快好省的宏基因组研究技巧 — 资深专家分享

niuneat 2020-4-27 13:34

谷禾健康 原创 近年的研究热点集中于环境和生物体相互作用的微生物群体，而大量复杂的微生物群体存在培养困难，构成复杂（包括细菌、古菌、真菌、原生生物、病毒甚至小型真核生物）。因此 如何用高通量精准的了解这些群体的构成，基因功能分布以及具体的表达活性和代谢状况 成为首要问题。 高通量测序技术的发展，让我们可以不经过培养，一次性了解微生物群落构成甚至基因代谢组成。 随着技术的进步， 检测方法 也逐渐丰富，对应的 分析手段和软件算法 也逐步完善，使我们可以根据研究需要选择不同的检测和分析策略来获得海量的数据并进行相应的研究分析。 01 简 介 免于培养的微生物学研究方法主要基于测序，高通量测序使我们 一次可以获得整个微生物群体的数据信息 ，简单来说包括两种策略： 1、基于特定标记基因的扩增测序方案（常见的16s，ITs，18s或特定功能基因） 2、对整个群落DNA进行测序，获取全部微生物基因组进而进行分类和功能分析的策略（鸟枪法宏基因组测序shotgun metagenomics）。 基于16s基因的分析方法 由于其极低的成本，对于样本DNA的低要求非常适合于大规模群体样本的调查和分析，随着DADA2等分析方法的改进，物种分类精度和准确度也有所提升，加上PICRUST等功能预测方法一定程度上弥补了基因信息的缺失，因此 16s 这类基于基因的微生物研究方法 仍然是不可或缺 的方案。 下表列了16s常见的分析软件，目前 QIIME2 作为整合包使用最为方便， VSEARCH 也作为UPARSE的开源版本使用也非常广泛。 16s测序的分析流程如下图，获得序列经过聚类后获得OTU或ASV，并得到相对丰度。 经过 PICRUSt 可以得到预测的基因分类丰度，进而进行alpha多样性和Beta多样性以及组间差异和相关性分析。 PICRSt的工作原理如下图，将OTU表内16s序列进行对应物种16s拷贝数标准化后，将物种丰度乘以已经整理好的物种的基因注释数表就获得基因的预测丰度。 02 浅宏基因组 浅宏基因组测序方案是去年knights-lab在msystems上发表的针对16s分辨率和宏基因组高成本之间的一个 折中方案 ，通过 降低测序深度 ，每个样本 50万 reads，但是物种的分辨率 并没有低于 一般宏基因组（普遍5~10G数据量）。 不通过拼接组装，直接基于kraken2等kmer，或MetaPhlAn2等标记基因的参考基因组方法进行种属丰度分类。结合其到菌株的物种分类和丰度数据可较16s方案下的PICRUST更加准确的预测基因构成。 Hillmann B, Al-Ghalith GA, Shields-Cutler RR, Zhu Q, Gohl DM, Beckman KB, Knight R, Knights D. 2018. Evaluating the information content of shallow shotgun metagenomics. mSystems 3:e00069-18. https://doi.org/10.1128/mSystems.00069-18. 我们发现有些小伙伴的需求是： 想要获得 更全 和 更精细 分类精度同时 不需要获得完整基因组序列和重建菌群基因 的。 那么这时候，我们提供的 浅宏基因组测序 就可以成为很好的选择，其 成本低（快要接近16s测序分析的价格了，文末有福利） ，分析 简便快速 ，同样 能获得宏基因组 的 基本丰度数据 。不过浅宏基因组也有其适用范围，根据样品类型的不同，一些样品可能包含 99％的人类宿主DNA，这不仅增加了序列成本，而且给测量带来了不确定性。 在许多研究中也会采取在进行宏基因组测序文库的准备之前去除宿主DNA的方法。但是，在去除宿主DNA后，可能没有足够的微生物基因组DNA用于宏基因组测序，这通常需要最少50ng的输入。因此浅宏基因组较适合于 宿主DNA含量较低 的样本，如 人类粪便、水体、土壤 等；而如口腔唾液、肺泡灌洗液、血液等人体体液类样本就不太适合。 下图是宏基因组测序数据中比对到人类基因组的序列比例，根据 样本类型 不同而不同。 我们可以免费提供针对粪便及环境样本助力临床/科研取样。 人体口腔 、 痰液 、 腹水 、 脑脊液 、 尿液 、 皮肤 、 阴道分泌物 等高寄主细胞含量样本可根据我们的处理方案简单处理后大幅降低宿主DNA比例。 处理方案如下： 高宿主含量DNA样本（包括唾液、血液、肺泡灌洗液、腹水、阴道分泌物和黏膜类样品）的取样前处 将200微升唾液等体液样本以10,000g离心8分钟 弃去上清液，通过移液将细胞沉淀重悬于200μl无菌水中，短暂涡旋，然后在室温下静置5分钟，以渗透压裂解哺乳动物细胞 添加终浓度为10μm的PMA（叠氮溴化丙锭）（向200μl样品中添加10μl的0.2 mM PMA溶液），并将样品短暂涡旋，然后在黑暗中于室温温育5分钟 然后将样品从标准台式荧光灯放置在20cm的冰上水平放置25分钟，短暂离心并每5分钟旋转一次 完成后，可将样品冷冻在−20°C或转移到取样管的储存液中 Marotz CA, Sanders JG, Zuniga C, Zaramela LS, Knight R, Zengler K. Improving saliva shotgun metagenomics by chemical host DNA depletion. Microbiome. 2018;6(1):42. Published 2018 Feb 27. doi:10.1186/s40168-018-0426-3 本处理方案以后宿主DNA可以降低8%以下。 03 宏基因组 说起宏基因组，对于熟悉宏基因组或者打算做宏基因组的同学可能已经迫不及待想知道这个怎么分析啊，怎么看结果啊之类的问题... 但在这之前，首先你应该了解的是宏基因组是什么，做宏基因组你能得到什么。 此外，对于缺乏深度研究和高质量参考基因组的样本，如土壤和特殊环境下的样本，宏基因组获得的较为完整的基因组不仅可以 丰富参考基因组数据库 ，同时可以 提供更加准确的物种分类 。 因此，深度宏基因组测序是 解析新环境样本 的核心方法，不过从单一样本中重建出完整的菌株基因组有相当困难，一般需要 较多样本 或 设置梯度样本 从而利用更高深度和共同变化来获取分箱信息，当然对应测序和分析成本会更高。 至此，我们了解了16s、浅宏基因组、宏基因组三种方式，我们将它们各自的特点总结如下表，便于你更直观地去了解（ 文末有福利~ ）。 宏基因组报告中有哪些分析内容？ 上图可以快速预览一下我们报告中的分析内容。 接下来，我们会详细介绍这些内容是如何从原始数据开始一步步实现的，同时也会选取一些文章案例来给大家做详细解读，希望给大家带来一些思路。 数据分析流程 测序数据需要经过 质检 ， 去除 接头和低质量序列，一般还会进行一步 过滤 人的基因组序列，然后分为两个路径，使用 参考 数据的比对方法和 从头组装 的方法，下图是一个 完整的宏基因组分析流程 ： 看完上图，可以对宏基因组测序的基本流程有个大致了解。 对于宏基因组测序而言， 最重要的 就是获得微生物群 准确的 物种构成及其丰度 。 一、 物种构成 首先你需要了解的是无论16S测序还是宏基因组测序获得的均是 相对丰度 ，即 每种菌占所有菌属的比例 。 要获得绝对的丰度需要在取样时做好取样量的计量，并在提取和建库中加入已知绝对量的参照DNA。 宏基因组测序获得物种构成及其丰度有以下两条路可以走： 我们先讲其中之一： 直接比对 。 直接比对是基于参考数据的，那么基于参考数据的物种构成分析主要有两类方法： 一类是基于Kmer和LCA 比对特征 来分析对应物种丰度，如kraken2等。 另一类是基于 特征标记基因 进行分析的，如MetaPhlAn2等。 基于参考基因组的分析工具如下表： 除了上面表中列出来的，另外还有 Centrifuge ：比kraken2慢2x,内存使用少很多 Sourmash ：类似CLARK,可以使用整个refseq作为数据库。 主流的kraken2——快速、准确度高、内存要求高 目前 主要使用kraken2为主 ，因为 快速 ， 准确度 也相当不错。不过，对于 内存 的要求较高，另外受 数据库本身质量 影响较大，默认kraken2的参考数据库只包括了细菌、古菌、病毒和人，还需要添加其他域的参考基因组。但涵盖的测序参考种仍然有限，对于菌株水平的鉴定受一定影响。 后续使用 Bracken 可以针对kraken2的比对结果进行 计算相对丰度 。 MetaPhlAn2——物种跨度大、实用 MetaPhlAn2首先从全基因组数据库中找出clade-specific marker genes，然后利用这个marker genes的数据库对高通量测序得到的shotgun序列进行注释，目前主要用于后面 直接使用reads获得基因和代谢通路丰度的HUMANn2的流程中 ，其物种跨度较大，速度也可以接受。 以上我们了解了直接使用reads获得丰度。 如果有 足够测序深度 和 样本数量 还可以通过组装出参考基因组来鉴定获得。该部分我们在下面的组装和分箱流程部分详细讲。 接下来，看一下我们报告中获得的结果和图： 使用Kraken2对其中的微生物进行物种注释 。我们的Kraken2使用的数据库是由Refseq（2020.04.20）细菌，古细菌、真菌、原生动物和病毒库以及GRCh38人类基因组构建的。 通过查询数据库序列中的每个k-mer，然后使用所得的LCA分类单元集确定序列的适当标签，对序列进行分类。数据库中没有k-mers的序列不会被Kraken2分类。这里我们是在使用k-mer=35的条件下进行物种注释。 使用Bracken对物种注释结果计算相对丰度 。Bracken是一种高度精确的统计方法，可从宏基因组学样本计算DNA序列中物种的丰度。Braken使用Kraken2分配的分类标签来估计源自样本中每种物种的读数数量。 对物种注释结果使用 KRONA 进行可视化展示。 注：圆圈从内到外依次代表不同的分类级别（界门纲目科属种），扇形的大小代表不同注释结果的相对比例。 上面的是使用KRONA对单个样本的构成图形化，所有样本合并使用柱状图就可以了解具体的样本构成丰度，从门-纲-目-科-属-种-甚至菌株每个层次都可以进行显示（下面是截取我们报告中的相关图）。 如果嫌柱状图的展示方式单一，当然也可以有别的选择。比如说以 Circos的环图 形式展现： 也可以进行 聚类分析 ： 有了这些数据我们就可以进行 alpha多样性 （指每个样本内部菌群多样性）的分析了。 各样本和多组之间也可以进行 Beta多样性 的比较分析： 计算样本之间的 菌属构成相似度 ： 组间的差异分析 ：寻找差异或代表性菌属，如下： Trukey多组间检验 LefSe分析 其中LEfSe基于线性判别分析（Linear discriminant analysis，LDA）的分析方法，筛选组与组之间生物标记物Biomarker（基因、通路和分类单元等），即 组间差异显著物种或基因 。当分组较多时较难获得每个分组独特的Biomarker。 以上是关于物种组成部分，但是有些小伙伴会有这样一些疑惑：物种构成变化很大怎么办？个体差异也很大？之类的诸多疑问。 是的，微生物群落一般对应特定的环境，其物种构成有时候变化迅速，而且个体或不同地点的构成差异极大。如人体的肠道菌群，个体之间的菌群构成差异很大，仅少量核心菌在绝大部分人的肠道内出现，个体特异性菌株也非常常见。那么如此多样性和复杂的构成如何应对相似的环境呢？ 研究显示不同的菌属可能有着相似的基因或代谢能力， 差异极大的种属在基因功能层面可能有着相似的构成 。因此，获得微生物群的基因和功能代谢构成及分布对于解释和了解微生物如何响应和适应环境就尤为重要。 二、功能构成 下图可以帮你更好地理解上面这段话。从图中我们可以看到，舌背样本和粪便样本虽然在种属上有很大差异，但它们在基因功能层面却有着相似的构成。 与物种构成丰度的分析类似，基因功能构成分析也同样可以包括两种方法： 方法一、通过 直接 基于reads的参考数据库方法获得 方法二、通过 组装 后预测注释基因并得到丰度 在具体展开方法之前，我们需要先了解关于基因功能的基本概念。 基因功能 每个菌的基因组中都包含大量的编码基因（ORF）以及非编码的RNA。这些基因之间又存在同源或序列相似性，达到一定相似程度的称为同源基因（一般通过CD-hit聚类为unigene，gltA这类基因名称，而数据库中一般聚类为如uniref90，eggNOG_ortholog等不同相似度的非冗余基因），这些同源基因除了序列相似同样也有着相似的功能，基于其功能或具备的蛋白功能域可以进一步分类为基因家族（Pfam），酶（EC 1.4.1.13），代谢通路（ko:K00266），更进一步层层分类为GO或顶层代谢通路Metacyc或COG等。 我们先来看方法一 ， 具体是如何操作的？ 主流的HUMAnN2——获得基因和代谢通路丰度的同时可直接进行下游分析 基于测序原始序列 直接获得基因构成丰度 的软件目前 最主要的是HUMAnN2 ，其首先使用MetaPhlAn2进行物种分类（关于这个软件我们在前面物种组成部分已经讲过），并提取相应物种参考基因组用于比对，未比对上的用于进一步和uniref数据库进行蛋白质序列比对。原理见下图： HUMAnN2的便利之处在于 获得基因和代谢通路丰度 的同时可以 直接进行下游分析 ，将导出的表用于如LEFSE等差异分析，此外还可以 反向给出 不同样本中每个基因或代谢通路里的物种贡献。 下图是基于HUMAnN2的不同代谢通路的菌贡献比例图： 在我们的宏基因组报告中获得的是这样的： 而另外一种方法是通过组装获得，我们在前面物种构成小节也已经提到过组装分析，那么这里我们就组装拼接分析这部分展开讲解一下。 三、基于组装拼接的分析 什么样的条件下可以进行组装分析？ 当 测序深度足够 的情况下，目前illumina二代和Pacbio以及Nanopore等长片段测序技术已经足以组装出高质量的细菌基因组草图，结合 Binning方法 可以一次性获得大量物种的 高质量 接近完成基因组。此外还有Hi-C等手段可以进一步完成基因组以及对应质粒的完整拼接。 组装的流程是什么样的？ 来看一下整个基于组装的流程： ① 提取、测序 首先从样本中 提取 基因组DNA，进行 测序 ，可以使用Illumina的段片段深度测序也可以辅助三代长片段测序。 ② 获得contig序列 接着对序列经过质检过滤处理后直接使用序列进行拼接， 获得contig序列 ，这时通常每个菌的基因组会有几十到数千个contig片段，由于构成复杂，很多近缘菌之间的基因组存在大量相似序列，以及每种菌丰度都不一致，所以contig阶段的片段仍然较多。 ③ Binning分析 基于序列构成特征 如GC含量、核苷酸多态性、覆盖度以及基因的物种相似度等多种数据，如果有多个样本或梯度可以同时 结合样本丰度变化 来进行 分箱 也就是Binning分析，将 具有相同特征和变化的contig聚类归为同一个来源的箱 ，每个bins通常来自单一菌也就是一个菌株的基因组（我们的数据分析中包含这部分分析内容）。 ④ 进一步质检评估 之后会进行进一步的质检，如checkM等评估每个Bin的完整度（核心基因以及rRNA等的完整性）和污染比例（如错误拼接，不同物种来源等）。一般要求50%以上的完整度以及10%以下的污染，当然样本数量越多，测序深度越高，测序读长越长理论上binning的质量也会更好，能获得更多高质量的单一菌完整基因组。 借用一张分箱的说明PPT： 目前组装contig方面比较好的软件主要是 SPAdes和MegaHIT 。分箱方面 MetaWRAP流程 可以将整个组装和分箱优化全部完成，包括前期质检到组装以及使用三种分箱方法concoct, metabat2和maxbin2，并最终进行合并提纯优化，输出最终的分箱。 同时还可以对每个分箱bins进行 物种鉴定和定量 ，这样我们就可以获得基于拼接组装后的物种丰度构成表，开展上述的物种多样性和样本差异统计分析。 ⑤ 注释 最后使用PROKKA进行基因预测，获得的编码序列我们经过进一步 CD-Hit 聚类去冗余 ，然后使用 eggNOG-mapper 对其进行进一步的 功能比对注释 。使用 salmon 完成基因的 定量 ，这样我们就得到基于组装注释的基因丰度数据了。之后就可以进行基因和功能层面的 多样性 、 构成 以及 样本和组间差异分析 。 我们获得的最基础的uniref，eggNOG，KEGG和GO等注释如下： KEGG COG eggNOG 组间差异分析，如KEGG途径： 除此之外，还可以使用 其他的 功能基因数据库 来进行进一步的基因注释和分析。比如： CAZy： VFDB毒力因子注释： 抗性基因注释： TCDB数据库注释： PHI数据库注释： BCGs分析： 以及基于antiSMASH和BiG-SCAPE来对代谢物的合成生物基因簇BCGs进行分析。 固定代谢能力评估： 或更聚焦于特定代谢的如下图中的氮、磷、硫和碳固定代谢能力和水平的评估： 当有了大量样本的 菌群构成丰度 信息，以及各种基因和 代谢丰度数据 后，我们需要根据样本的meta信息，基于不同分组，时间或环境因子等数据进行 统计分析和检验 ， 进而发现和探索可能的关联以及背后的生物学意义 。 四、统计检验 那么在面对宏基因组这类数据时在进行统计检验分析时 需要注意什么呢，应该采用哪些分析，并如何解读这些结果呢？ 首先，微生物组数据分析分为四大类： 在对所有数据进行统计检验前一般建议 对数据进行基本的质量过滤 。一类是 去除绝大部分样本都不存在的物种和基因 ，如Prevalence in samples (20%)，还有一类是 去除变异度过小 的Percentage to remove (10%)基于Inter-quantile range。 为什么可以过滤这两类？ 上述的两类由于其携带的信息量和变化过小在进行组间比较统计检验的时候都建议过滤，因为要么是污染，要么与差异无关。 宏基因组数据具有一些独特的特征，例如 测序深度的巨大差异 ， 稀疏性 （包含许多零）和 分布的巨大差异 （过度分散）。在进行后续的统计检验之前建议针对不同的分析方法进行相应匹配的标准化处理。标准化包括： Rarefaction和缩放方法：这些方法通过将样本放到相同的比例进行比较来处理不均匀的测序深度； 转换方法：包括处理稀疏性，组成性和数据中较大变化的方法。 那么各种标准化方法是什么，应该选择哪种方法？ 参考MicrobiomeAnalyst网站提供的信息，以下是一个简短的介绍： 请注意，数据标准化主要用于 可视数据探索 ，例如beta多样性和聚类分析。有时候 不使用标准化也能获得最佳结果 ，比如：单变量统计和LEfSe。 同时，其他比较分析将使用其自己的 特定标准化方法 。例如，对metagenomeSeq使用累积总和定标（CSS）标准化，对edgeR应用M值的修剪均值（TMM）。 经常有小伙伴问，这个数据是用的什么标准化？没有做标准化怎么办？这类问题。 目前， 尚无关于应使用标准化的共识性指南 。建议大家可以探索不同的方法，然后目视检查分离模式（即PCoA图）以评估不同标准化程序对实验条件或其他感兴趣的宏基因组数据的影响。 有关这些方法的详细讨论，请参考使用者最近发表的两篇论文 ① Paul J. McMurdie等 （ https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003531） ② Jonathan Thorsen等 （ http://doi.org/10.1186/s40168-016-0208-8 ） 以上是关于标准化的这部分内容需要了解的知识，接下来我们来看 具体如何操作，怎么得到那些图表？它们分别代表什么？ 一般我们需要先进行 探索性分析 ，也就是不设预订的假设， 首先从主成分分析结果中了解样本的菌属和基因的大概分布 。 主成分分析是根据不同距离算法计算样本之间的距离矩阵，然后进行降维，最终形成一个三维的空间分布。样本之间在空间上分隔越远表明样本之间的差异越大。 比如我们报告中的下图，疾病和正常样本可以较好的区分，一般此处我们还会进行一个统计检验，来判别PC1和PC2这几个维度上两组之间是否真的存在统计差异。 基于丰度图来 评估各样本和分组的基本构成 ，如： 之后我们可以 针对不同分组或处理之间的样本进行统计检验 ，可以使用的检验方法包括两组间的非参数统计检验T-test/ANOVA，3组以上组间统计检验可以使用Tukey test，其直接生成各组将的统计差异，并提供字母标注，直观简便，如： 具体的统计方法选择可以参考下表： 除了常规的非参数检验外，包括metagenomeSeq和DEseq以及edgeR等统计方法包可以很好的分析组间差异特征。LEfSe则一般用于寻找特征标志物。 那么有了大量的差异特征菌属或基因之后， 我们是否能基于这些差异菌属有效的区分不同的分组呢，或构件一个模型来预测或分类呢？ 这时候可以使用 随机森林 （Random Forest）一类的决策树机器学习模型，来利用这些差异特征构建分类模型，并使用AUC等指标来评估基于这些模型的预测有效性和准确度（我们报告中如下图）。 当然也可以使用其他更复杂的如深度学习等方法来构建分类模型。 除了性别、疾病、地点等分类差异之外，我们通常还有很多元数据，包括 临床指标 或 环境因子 等信息，这些数据通常是 连续型数值 ，对于这类数据我们可 以进行相关性分析 。 当然反过来，将 菌群特征作为表型 也可以和如基因组的基因型或SNP构成来进行 相关性分析 。 对于 菌群数据 的相关性分析比较推荐： SparCC方法 ，可以构建菌种或菌属之间的相关性网络，相对稳定。 对于与 疾病或环境 变量进行相关性分析可以使用： Sperman秩相关分析 。 另外 RDA/CCA分析 也可以有效的反映菌属与环境因子等指标直接的关系（我们报告中如下图）。 Mentel检验 也可以用于 判断菌群构成特征 与单个或一组 环境因子 之间 是否存在显著相关 。 要 点 宏基因组从大量菌群和基因构成中寻找关联是 需要足够的样本量 才能达到有效的统计效力，因为一次性获得了大量的特征数据，样本量过少会带来统计结论的无效，越是组内差异大，组间差异小的研究足够大的样本量才能得到可靠的结论。 一般 动物 样本具有较好的背景可控，组内样本数量 建议至少6个 ，而 人群 研究由于背景复杂，个体多样性高，一般建议组内 50例以上 较好。 以上看完后，你应该对宏基因组的数据分析流程有了整体的认识，也学会了相应的一些操作，但是不一定能直接从自己的这些数据、图表中真正探索到和实际生物学相关的有价值的研究成果。 所以，我们又选取了一些已发表的研究作为案例，结合实际问题来具体分析，从实验设计到具体分析流程方法和图表的展示，再到相应的结论，掌握这类文章的总体思路。 之后无论是刚开始的实验设计，还是后面的分析，都会更加得心应手。 建议想好整个实验思路再开始（或者也可以咨询我们，我们专业的数据分析团队会为你提供切实可行的项目方案）。 04 案例解析 案例一 肥胖患者的肠道微生物组 第一项研究是关于 肥胖 患者减肥手术后的宏基因组和代谢数据的分析研究。 文献来源：Aron-Wisnewsky J, Prifti E, Belda E, et al. Major microbiota dysbiosis in severe obesity: fate after bariatric surgery. Gut . 2019 ;68(1):70–82. doi:10.1136/gutjnl-2018-316103 研究纳入了61名严重肥胖的受试者，他们是可调节胃束带术（AGB，n = 20）或Roux-en-Y胃旁路术（RYGB，n = 41）的候选人。减肥手术后1、3和12个月随访24名受试者。使用宏基因组学测序和LC-MS分析肠道菌群和血清代谢组。另外纳入了10人和147人分别作为宏基因组和代谢检测的验证集。 研究思路 这样的设计分别有什么作用？ 第一点 持续的动态采样 可以获得 持续变化情况 ，尤其是在一个特定变化后（减肥手术），持续的最终采样有助于确认菌群的变化出现和特定事件或生理病理变化的前后，尤其是在确定因果中有重要帮助。 第二点获得 多维的数据 有助于帮助我们全方位的了解菌群变化背后的带来的 生理和代谢变化 以及之间的关联。 第三点 独立验证集的存在 将大大增强研究的可信度，尤其是该研究纳入的样本量并不多，无法全面有效的控制无关因素，使得很多统计检验的效力无法显现。这也导致该研究仅在基因总量和多样性上获得较好的重复效果，而更多的菌群精细特征以及具体基因和代谢通路没有得到深入分析。但是独立验证集 保证了核心结论的可靠性和重复性 ，这点在宏基因组研究中非常重要。 从下图可以看到研究针对样本的 总基因多样性水平 与 生理指标和疾病状态 进行 相关性分析和组间差异分析 ，图中给出了显著相关和差异的指标。 使用的统计检验方法是pearson和sperman相关和t-test以及Kruskal-Wallis检验。 下图是研究将MAGs与 各项生理和代谢值进行相关性分析后的热力图 。该研究由于测序较早，并未独立拼接，而是直接使用了之前一项人类肠道菌群研究获得组装基因组参考序列。 进一步研究分析了术后特定变化模式的MAGs以及它们与代谢生理指标的相关性，见下图： 上图的研究可以通过pattern search的方法寻找特定变化模式的菌种。 研究的主要结论发现是 低基因丰富度 （LGC）存在于 75％的患者 中，并且 与躯干脂肪质量和合并症（2型糖尿病，高血压和严重程度）增加相关 。LGC改变了78种宏基因组种（MGS），其中 50％ 与不良的身体成分和代谢表型有关。 九种血清代谢产物 （包括谷氨酸盐，3-甲氧基苯基乙酸和L-组氨酸）和含有参与其 代谢的蛋白质家族 的功能模块与低MGR密切相关。术后一年，BS会增加MGR，但尽管RYGB患者的代谢改善比AGB患者大，但术后一年的MGR仍然很低。 点 评 ： 总体而言该项研究可以使用 浅宏基因组 （在文章开头第二部分详细介绍过）来完成所有测序和分析，进一步扩大样本数量，如果能同时获得人的转录组数据甚至能更加明确的找到菌群变化与特定代谢通路的关联关系。 案例二 食物与人类肠道微生物组 第二项研究是Dan Knights实验室发表在Cell Host Microbe,2019的一篇针对34个人17天每日饮食和菌群变化的相关研究，试图 揭示日常食物选择与人类肠道微生物组组成之间的精细关系 。 文献来源：Johnson Abigail J,Vangay Pajau,Al-Ghalith Gabriel A et al. Daily Sampling Reveals Personalized Diet-Microbiome Associations in Humans. . Cell Host Microbe , 2019 , 25: 789-802.e5. 可以看到，研究同时记录了粪便样本的菌群宏基因组和每日的饮食记录。研究的核心在于 将每日饮食的食物通过营养构成进行量化，并构建类似物种进化树的食物物候树 。 此外由于有每日的数据，可以通过前一日的食物与第二日的菌群数据进行 时间序列分析 ，构建食物与菌之间的关联以及时间相关性。 最后基于 菌群数据 和 前一日饮食 来构建模型 预测判断后一日的菌群状态 ，帮助我们了解食物对于个体菌群的影响因素并实现 定量和预测 。 研究中对数据的处理过滤标准如下：删除所有具有低读取计数（每个样品23,500个读取）的样品。物种级别的分类表仅限于研究对象中至少存在 25％ 的研究日，且在10%的研究样本对象中发现的那些物种。 最后，相对丰度0.01％的稀有物种被丢弃，将物种数量限制为290个注释。将得到的分类表汇总到较高的分类级别（即属，科，门等），以进行下游分析。 菌群和饮食以及营养构成的堆叠图很好展现了变化和对应。 下面这张图很好的显示了饮食食物的变化与菌群变化之间的时间变化关系： 下面这张图通过对每个人 单独 进行菌属与食物的Spearman相关，展现了 菌与食物之间的关联的个体化差异 ，在特定菌属对应相同食物 不同人会出现完全不同方向的变化 ，这也正是这项研究所揭示的，这种 关联关系的复杂性 。 点 评 ： 本研究虽然有大量样本，但并未进行组装，而是直接使用了Refseq的细菌完成基因组序列作为参考。研究由于样本数量众多，测序深度也很有限，类似研究也可以使用 浅宏基因组 方式完成。 案例三 类风湿关节炎的人群肠道微生物组 接下来的一个研究是比较 典型的宏基因组组装并与疾病进行关联分析 的案例，研究的是日本人群类风湿关节炎的肠道微生物组的全基因组关联研究。 文献来源：Kishikawa Toshihiro, Maeda Yuichi,Nii Takuro et al. Metagenome-wide association study of gut microbiome revealed novel aetiology of rheumatoid arthritis in the Japanese population. . Ann. Rheum. Dis ., 2020 , 79: 103-111. 研究使用 较高深度 的宏基因组shotgun测序（每个样本平均13 Gb）对日本人群（病例 = 82，对照 = 42）进行了RA肠道微生物组的 MWAS分析 。MWAS由三个主要的生物信息学分析渠道（ 系统发育分析、功能基因分析、 途径分析 ）组成。 使用了之前研究中6139个完成拼接日本人肠道宏基因组作为参考序列以及其他几项研究的参考基因组，在过滤部分种过多的基因组之后，最后一共使用了7881个参考基因组。 将QC后的序列 直接比对 到参考基因组，并根据基因组长度计算对应物种的相对丰度。 基因方面选择denovo组装，使用 MegaHIT ，然后再contig上完成ORF预测和 CD-HIT聚类去冗余 ，最后与 UniRef和KEGG数据库比对 。 最后使用 bowtie2 将测序序列比对到注释后的unigene序列上获得基因丰度，经过KEGG注释得到代谢途径的丰度。研究的数据处理流程图如下： 在数据分析流程和方案选择上人体肠道菌群由于研究众多，以及有多个深度测序拼接完成的Binning参考基因组数据集，确实可以直接使用参考基因组直接比对。 对于其他一些环境或来源的样本这个深度的数据量可以 考虑独立拼接和分箱 。该研究中使用已有参考基因组，大概88%的序列能比对到参考基因组，如果直接组装这个比例应该可以更高一些。另外在获得基因丰度是 可以考虑使用Salmon ，比对获得基因丰度更为方便。 获得相应数据后对相对丰度，该研究使用 Box-Cox transformation对数据进行标准化 ，并过滤了一些低丰度的菌属。 Case-control的相关性分析 使用的R的glm2模块，将年龄、性别和测序上机分组作为协变量。 对于 菌属的关联分析 ，最终将显著性结果以火山图和GraPhlAn图的形式展现如下： 上面其中D图使用每个菌的丰度进行UMAP分析，并映射关联效应的展示比较有意思。 不过在 基因层面 上并未找到相应的关联，可以看到下图UniRef90的NMDS分布图两组之间无法有效区分，多样性也没有显著差异。 点 评 ： 这项研究在菌层面发现了多个 普雷沃氏菌属 的菌在日本人群中与 类风湿性关节炎 存在关联，不过除此之外其他方面的发现并不多，仅找到一个基因存在显著关联，涉及的临床调查也相对有限，且人群队列数量不算多，并 无独立验证集 ，因此亮点并不多。如果能纳入免疫相应指标可能能研究的更细致一些。 案例四 ＞ 永冻土中参与有机物降级的关键菌群 最后这项研究是对来自永冻土融化梯度的214个样品的宏基因组测序组装了1,529个基因组，揭示了参与 有机物降解的关键种群 ，包括其基因组编码先前未描述的 木糖降解真菌途径的细菌 。 文献来源：Woodcroft Ben J,Singleton Caitlin M,Boyd Joel A et al. Genome-centric view of carbon processing in thawing permafrost. . Nature , 2018 , 560: 49-54. 通过宏基因组 denovo组装 和 分箱Binning ，最终获得了1529个永冻土菌群基因组。基于这些数据描绘了永冻土融化梯度下的 菌群构成特征 ，如下图。 论文是2018年发表的，测序是在2011和12年测的，使用的是CLC Genomics Workbench 较早的4.4版分单样本组装，然后 使用MetaBAT进行分箱 ，最后的标准是70%完成度和低于10%的污染。 其中糖苷水解酶基因使用 dbCAN数据库的HMM进行预测 ，碳代谢使用 KEGG数据 。 研究还同时选择了部分样本进行了宏转录组和宏蛋白组的测序，对碳代谢同时结合转录组和蛋白组的数据，展现了 特定通路下不同永冻土的菌群构成和表达丰度差异 。 基因组拼接的 分布 情况，以及不同地域样本分布和菌属 丰度 情况如下： 木糖降解途径在每个样本中的分布和维恩图，另外详细的展现了主要门对每个代谢途径的贡献和基因 表达丰度 ，如下图： 这张图分析了特定菌与地理位置和CO2以及甲烷的浓度的 关联性 ，如下图： 对关键物种的CH 4 :CO2浓度比相关 代谢途径 的重建，以及相应基因的基因家族分析。 点 评 ： 总结一下这项研究，永冻土的菌群参考基因组数据缺乏，该研究从大量地点采集样本重建了1500多个参考基因组。 首先从 物种构成特征 上与永冻土融化阶段特征进行分析，并与重要环境因子进行分析，锁定重要的特征菌。 然后针对重要的 代谢途径 和 关键基因 结合宏转录组和宏蛋白组全面解析代谢途径的分布和差异变化。对关键的物种重建了相关代谢途径并对其相关基因家族进行分析。 研究基本上从头构建了一个生态环境下的菌群结构数据，并利用获得的基因组深度解析特定代谢途径和基因的构成和表达变化，应该说 既宽又深 。很多样本采集和测序是2011年和 2012年就开展的，虽然测序技术远不如现在成本低和成熟，但是其独特的研究对象和全面深入的分析仍然使整项研究和目前的一些研究相比完成的更加出色。 p.s. 以上展示的图表，我们都可以帮你实现~ 05 工具分享 一、 MicrobiomeAnalyst 网址：https://www.microbiomeanalyst.ca/，只需要biom文件或丰度表就可以进行绝大部分统计检验分析，而且生成图表完整，可以直接使用。偶尔会有服务器不稳定，上传提示错误的情况。 特别推荐其中的 Taxon Set Enrichment Analysis模块 ，直接提交物种列表（一般是找到的差异物种列表），可以直接在各种已有的相关性（人体基因-菌属相关，生活方式-菌属相关，疾病-菌属相关）中进行富集分析，能很好的帮助判断和提供差异菌群的具体关联和证据支持。 完整的支持分析包括： 可以直接生成下面的图： 基本上常见的分析和图都能在线实现。 二、gcMeta 另一个是https://gcmeta.wdcm.org/，是中科院微生物研究所搞的平台，里面包括了宏基因组的样本数据和在线分析平台，可以直接上传原始数据，直接使用工具进行在线分析，大部分常见工具都有，也有一些流程。 对于缺乏计算资源或想自己动手分析的朋友挺友好的，非常推荐试试看。 最后，帮大家整理了宏基因组可投稿的期刊，具体研究方向和影响因子见下表： 来源： 谷禾健康

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[转载]暮色＆萝卜：病毒那么多，谁为你免疫？（1）

fqng1008 2020-2-16 10:40

我，免疫系统 这个世界生机勃勃，这个世界危机重重。 相比而言，地震、洪水、火灾、车祸 ……，其实都不算危险。因为概率小、或者躲得了。真正的危险，是那些看不见、躲不了、甩不掉、离不开的族群：细菌、病毒、你的细胞。 地球的主宰，不是我们，而是它们。碳是生命的骨架，比如人类，碳占体重的 18%（其余绝大部分是水）。我们可以通过含碳总量，来对比各类生物的总量。 地球生物含碳总量对比 （ By美国国家科学院期刊 ） 动物在病毒、细菌等微生物面前，是绝对的弱势群体。人类更是连弟弟都称不上。 微生物，是最早出现在地球上的生命，也是地球上分布最广、个体数量最多的生物。它们在自然界的每一寸土壤、每一滴水中，在你呼吸的每一口空气中，甚至就生活在你的身体中。 平均每个成年人体内，有 30万亿个细胞，却有38万亿只细菌、380万亿个病毒。论数量，你体内的微生物远远超过你的细胞。这些微生物，绝大多数能与你和平相处，共生共存，甚至互利互助，那是因为有我在。少数有害微生物也时时入侵着你。你之所以安然无恙，那是因为有我在。你的细胞在更新中，常常会变异成叛徒。你之所以安康如故，那是因为有我在。 我，就是你的免疫系统。有的孩子一出生，就被隔离在无菌箱中。那是因为，它的免疫系统先天缺陷。如果暴露在自然环境中，随时会被各种微生物夺去生命。 如果没有我，你的每一次呼吸，都是在召唤死神。你的每一刻岁月静好，都离不开我的负重前行 ——我对你的保护，是无时不刻、无微不至的。这并不是因为我爱心泛滥、喜欢苦干。而是因为，你身体内外的敌人、叛徒，在全方位、全天候地攻击着你。没办法，我只能全力以赴，毫不懈怠，因为任何一次防卫失败，对你来讲，都可能致命。而我，是你的一部分。守护你，就是保护我自己。 亿万年来，任何动物的生存繁衍，都离不开我的守护。在应对微生物入侵、细胞变异这些夺命病魔的过程中，我孤军奋战了亿万年。比如每个人都会得的感冒吧，有几百种病毒会导致人类感冒，而绝大多数感冒病毒，我都可以应对自如。否则，每一次病毒入侵，都可以要了你的命。在古代，人类以为 “病”了，只有“治”，才能好，其实他们不知道，绝大多数情况下，赶跑病魔的是我，不是药——这就是所谓的自愈。 有的人不服，不相信我的能力，说 “我们有药，还能跟没药一样吗？”我们不争论，就拿数据比较一下：野生大猩猩和人类基因相似度高达98%，它们的平均寿命，大概是40岁（猩猩也有战争和饥荒）。动物园的大猩猩可以活到50、60岁。如果卫生条件、生活习惯可以达到人的逼格，或许寿命会更长。而人类的平均寿命，从有治病的意识开始，几千年在18-30岁之间（唐朝人平均寿命不到30岁），去除战争、饥荒因素，平均寿命和野生大猩猩差不多。 中国历代皇帝平均寿命 39岁。有人说，这个职业很危险，不算。那么，清朝270多年，没当过皇帝的皇子103个，平均寿命32岁，还不如皇帝呢。比如康熙的35个皇子，活到18岁的只有20人。有人说，皇子那是互相搞死的吧，你可能是宫斗剧看多了。那我们再看270年间的82个皇女，她们没理由互杀吧——平均寿命只有26岁。 有人说，是不是中医不行，西医厉害呢？当然不是。古代医学都差不多，生活条件也区别不大。所以，欧洲人的平均寿命，各个历史时期和中国人也差不多。 18世纪，欧洲人的平均寿命是36岁。直到十九世纪，巴斯德等科学家认识了微生物，针对微生物感染致病原理，发明了一系列消毒、灭菌、预防感染的方法，支持我战胜来犯之敌，使人类平均寿命从40岁迅速提高到了65岁，预期寿命在40岁的基础上翻了一番。算是帮了我的大忙。 不过，人类智慧在我面前，也不用自惭形秽。毕竟，我与病毒、细菌、细胞变异已经战斗了几十亿年。而人类从认识这些，到有采取有效技术手段 ——以青霉素1940年应用于临床为标志——不过百年。这与我漫长的技术改进时间相比，一瞬而已。 说起技术手段，我的手段可以说是纯粹的天然绿色无公害了。请允许我强行显摆一番： 首先，高筑墙、广设防。简单讲，我构建了三道防线：物理屏障、非特异免疫系统、特异免疫系统。这三道防线，从功能到技术手段，是逐步升级，形成了一整套三维立体防御体系。防线为啥一搞就是三道？这是个简单的数学题。 在数学上，指数方式的变化之快，常常给人带来意想不到的结果。比如细胞的分裂，就是指数增长。区区一个受精卵，可以在不长的时间内，长成具有 30亿万个细胞的、出乎意料的你。类似的，防线的稳固性，也呈指数关系。具体讲，如果突破一道防线的概率是百分之一，那么突破两道防线的概率，就变成了万分之一。而突破三道防线的概率，就只有百万分之一了。 当然，这个计算的前提是，这三道防线各不相同。如果每道防线都一样，这个指数级概率就不成立。而我免疫系统搞的三道防线，正是各具特色、各有绝招。不仅如此，我这三道防线，还能协同作战，由线成面，由面成体，形成一个全方位立体攻防网络，就像天罡北斗阵，让我的综合战斗力，产生了 1+1+1＞3的倍增效果。 其次，大协同、精调控。简单讲，就是兵来将挡、水来土掩，来多强的敌人，就使多大的力气。 来犯的敌人 ——微生物，有两大类：一类是隔壁老王。没事就来骚扰揩油，但大家都很熟。他有几把刷子，肚子里装了多少坏水，我一清二楚。对付他，我是胸有成竹，只需非特异免疫系统，按套路出牌，就能搞定。也就不用大动干戈。非特异免疫系统，拥有常见病毒识别数据库，是原厂配装，出生就有，所以也叫先天免疫系统。有了它，你来到这个世界第一秒，就自带攻防，不至于从裸奔开始。先天免疫系统，反应快速，几乎是瞬时的，可以在第一时间大量消灭敌军的有生力量。但它缺点也很明显，就是作风太粗放，不够细致，无法分辨细微的病菌特征。所以它发起的打击，是总体的、粗线条的。 另一类是海龟博士。他的特点，就是没什么特点，你摸不准他是手无缚鸡之力，还是身怀绝世武功。也摸不准他到底要干什么坏事，在哪、啥时下手。对付他，非特异免疫系统就不行了，因为摸不准敌人底细，没法下手。这就要特异免疫系统出手了。特异免疫系统出厂时，虽然没有配装数据库，但是，自带了智能学习功能。它可以在敌人入侵过程中，通过暗中观察，识别陌生敌人，找到打击敌人的办法，对敌人实施精确定点打击后，运用自己的读写记忆专利，建立数据库，从而让你对这种敌人免疫。特异免疫系统应敌，运功比较慢，但手段精确老辣，力道雄浑，连绵不绝。对敌人的打击，是地毯式 +手术刀式，精准全面，一旦启动，任何敌人都难以逃脱。这两套系统并不是各干各的，而是时刻在线保持联络，协同作战。每当有敌来犯，非特异免疫系统总是当先锋，打头阵，能赢则赢。一旦吃紧，就立即召唤特异免疫系统，对敌人实施合围会战。 第三，专业全、配置齐。 你有七十二变，我有宝器万千。不管是哪路敌人，我都有专门武器来对付 ——也就是全力打造免疫多样性，比如特异免疫系统，免疫多样性达到了令人发指的程度，随随便便就能上百亿数量级。它之所以能做到这一点，是因为在智能学习和读写记忆过程中，巧妙地利用了指数增长原理。这就像人类从知识积累，到知识爆炸，是从记忆到方法，从量变到质变的过程。 说起配置，我得显摆一下手下名将。一个是白细胞。提起这家伙，在人类刚刚观察血液成分的时候，差点把它当成杂质，后来才发现，它在我免疫系统中，是妥妥的帅才，因为你体内所有免疫细胞，都是由这些白细胞组成，或者分化而来的。所有血细胞，包括红细胞、白细胞和血小板，其实都是一家人，都来自同一个老祖宗：造血干细胞。 这个老祖宗，平时就隐居在你的骨髓里。红细胞和血小板放一边不谈。在白细胞这一支，造血干细胞先分化出两大类细胞：骨髓前体细胞、淋巴前体细胞。这两类细胞接着进一步分化。骨髓前体细胞受到不同的刺激，就分化成不同的免疫细胞，随随便便就是军中名将：巨噬细胞树突状细胞嗜中性粒细胞嗜碱性粒细胞嗜酸性粒细胞它们都是非特异免疫系统的大将，尤其是前三种细胞，是非特异免疫系统的绝对主力。淋巴前体细胞自然不落下风，它分化的细胞，个个是江湖名宿：自然杀伤细胞T细胞B细胞自然杀伤细胞也在非特异免疫系统麾下。而T细胞、B细胞两大高手，结成了迄今为止最强大的免疫系统——特异免疫系统。 巨噬细胞是民警，它整天在全身组织到处溜达，和群众打成一片，一旦发现不法之徒，就立即投入战斗，并同时发出警报。病变往往是由点到面，巨噬细胞可以在第一时间应敌，把多数病变消灭在萌芽之中，所以非常重要。噬中性粒细胞是特警，不住在基层，平时没啥事，泡杯茶坐着血液高铁，在全身转悠，看起来挺滋润。不过，一旦收到巨噬细胞的警报，它就快速响应，就近跳下高铁，投入战斗。 巨噬细胞、噬中性粒细胞，它俩主要对付细胞外部的敌人。如果敌人躲进细胞城堡，就要靠爆破兵自然杀伤细胞强攻了。至此，所有非特异免疫系统的大将均已出场。它们在战场杀敌期间，特异免疫系统也没闲着，它在暗中观察。树突状细胞，免疫系统战略研究员。它在战场上，把来犯之敌——不管死活，也不管是全尸还是残肢，一律吞进肚子，把敌人的蛋白质解体，撕成多肽，做成通缉令，挂在自己的细胞膜上展示——这便是病菌产生的抗原。 树突状细胞还会带着这一身通缉令挂件，进入淋巴结，这是免疫大军中的特种部队T细胞、B细胞的总部。树突状细胞的任务，是找到专门对付这种病毒的高手——可以识别病菌抗原的T细胞和B细胞。一旦找到，这种T细胞和B细胞就被激活，开始大量增殖，形成专业特种部队，搭乘血液高铁，来到病发处，投入战斗。 至此，免疫大军各兵种已经全部开进战场，免疫反应达到高潮。在绝大多数情况下，微生物入侵者经不起如此暴击和蹂躏——于是你的病就好了，吃嘛嘛香，神清气爽，又可以刷微信灌水骂街撩妹子忙得不亦乐乎了。这是我的战略简介。其实，精彩之处，是在战术上。战场上的跌宕起伏，是敌人的阴险狡诈，还是我方的发挥不稳？令人眼花缭乱的攻防技术，是智慧的灵机一闪，还是自然选择的必然。

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真菌主导的控生作用（Regulobiosis）对于人类的意义

zhengjusheng11 2020-1-2 20:39

万事万物皆有缘起，2019年的因缘际会使我了解到了真菌的奇妙，遂将其当作一种美妙的追求和学术偏好。 就如一位将军对于军队的重要性，亦如蜂后对于蜂群的重要性，亦如船长对于一艘船的重要性，重要的东西不一定要多，不一定要稠密，但仍然是核心，仍然是一个众望所归的亮点。 真菌在人类肠道中极其少，可以说微乎其微，因此，很多人甚至认为它不存在长久定植的情况，其它人则认为他们只有致病性。本着对权威的不屑，以及对于地球千万年来进化的敬畏，本人与Wahlqvist教授随即突发奇想，经历半年的讨论，提出 'regulobiosis' 猜想，即真菌才是人体生态中至关重要的王者，他们调控、稳定着我们的细菌，我们的病毒，我们的整个人体微生态，直至我们人体本身的健康；同时，他们又对我们的饮食和环境及其敏感，他们也为全球变暖大环境下人类的可持续生存提供了无限可能。 相信基于mycobiome的regulobiosis系统会在不久的将来展现光芒。 Reference: Ju-Sheng Zheng, Mark L Wahlqvist. Regulobiosis: a regulatory and food system-sensitive role for fungal symbionts in human evolution and ecobiology. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition 2019; http://doi: 10.6133/apjcn.201912/PP.0007 原文链接： http://www.apjcn.org/pdf/321921203.html?t=2

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Hindawi高被引文章 | 制革厂废水中重金属污染生态系统的毒性和生物修复研究进展

Hindawi 2019-12-24 16:05

在生态系统中，排放含有重金属的制革废水是当今社会面临的最重要的环境和健康挑战之一。 重金属无法进行生物降解，且对微生物具有毒性作用，仅有少数微生物对重金属的抗性和解毒作用。 因此，针对被排放到环境中的无机金属（铬、汞、镉和铅），人类社会需要更多地开发新式、高效、环保以及紧急的生物修复法，从而保护整个生态系统。 近期，Hindawi的开放获取期刊 Journal of Toxicology 发表了一篇 高被引文章 :Toxicity and Bioremediation of Heavy Metals Contaminated Ecosystem from Tannery Wastewater: A Review 。 该文对微生物的生物修复能力做出了重要的评估，特别是在环境保护方面。此外，本文还探讨了利用细菌、真菌、生物膜、藻类、基因工程微生物（genetically engineered microbes）和固定化微生物（immobilized microbial cell）细胞去除重金属生物吸附的能力。在污染微生物的重金属方面所取得的最新突破推动了生物修复技术的进步，使其有望成为传统技术的替代方案。 Figure 1: Mechanisms of heavy metal uptake by microorganisms 在移除重金属方面，生物膜的使用已经显现出了协同效应。作为可持续的环境技术，生物膜有望在不久的将来实现重金属去除的高效化。 点击查看阅读原文 由查尔斯沃思集团（Charlesworth Group）统筹翻译。

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微生物宇宙：穿越复杂，理解疾病、健康与世界

热度 1 hongkuan15 2019-6-20 08:59

作者：木森 本文是为《晓肚知肠》一书作的推荐文。我希望这篇文章能帮你快速地把握全书的脉络。 这个世界上有两个宇宙，一个在穹顶之上，另一个则在显微镜的下方。 在我们无法用肉眼看到的微宇宙里，有无数的生命在涌动。 它们是微生物——它们与我们同处一个世界。 事实上，这个世界就是由微生物主宰的。 它们无处不在，在空气中，在水中，在土壤里，在炎热的火山口，在南极点的积雪中， 以及在我们每个人的身体上。 当你捧起一掬泥土，你捧起的细菌数量就超过了世界人口的总和。 而在整个世界上，微生物的种类可能有1000亿种。 它们的生物量处在10的30次方的量级——这要比所有的动物和植物加起来还多。 1000亿，10^30——这些我们难以参透的大数字，蕴藏着无限的复杂。 而就在我们自己的身上，在我们的眼、耳、口、鼻以及消化道中，也有着超过1000种的微生物。 它们的细胞数达到了390000亿，比我们自身的细胞还要多出30%； 它们的基因数量，更是我们自身基因编码数量的数百倍。 所以，人体自身微生物的复杂程度，就足以让我们感到为难。 那么，对于复杂的微生物，以及足以复杂的人体微生物，我们要如何去理解？ 或者说， 我们要如何从复杂中找到有用的东西？ 在看了段云峰博士的《晓肚知肠》后，在所有的知识反复交融碰撞后，我的脑海里冒出了两个字—— “关系”。 被微生物连接的世界，可以看成是一个巨大的网络。 在这个网络中，每一种微生物都可以是一个节点；每个与微生物相关的实体也可以是一个节点。 毫无疑问，节点的种类是巨大的。 不过， 这些节点间的关系却是有限的； 而这些有限的关系就可以成为我们理解微生物世界的钥匙。 1.微生物间的关系：竞争与寄生 在微生物之间， 竞争与寄生 可以说是最为重要的两种关系。 竞争，让物种间相互制衡，同时也推动着微生物的演化。 而寄生，则将一种微生物和另一种微生物牢牢地绑定在了一起。 这两种关系，往往是能被我们利用的——从人类对待致病菌的历史中，就能看出这一点。 在人类发明抗生素之前，一点小的感染就可能致人于死地。 在那时，咽喉炎常常会要人性命；而肺结核更是不治之症。 至于，做手术和孕妇生产，那都是非常危险的事情。 术后感染造成的死亡是非常普遍的。 而这一切，直到抗生素的发明才得到改变。 1928年，英国医生弗莱明在长了霉菌的培养皿中，偶然发现了青霉素。 而后续，弗洛里和钱恩完成了青霉素的提纯，并实现了青霉素的量产。 在二战中，青霉素拯救了无数伤员的性命。 很快，其他的抗生素相继研制成功。它们被用于治疗咽炎、肺炎、中耳炎、心内膜炎、产褥热、肺结核等各种细菌感染的疾病中，从而在很大程度上减少了人类的伤亡。 抗生素让人类不再畏惧感染，同时也让人类的预期寿命增加了20多岁。 抗生素为什么这么有效？ 究其本质， 抗生素利用的就是物种间的竞争关系。 回到历史现场，弗莱明发现的恰恰就是真菌与细菌的竞争。 在1927 年，弗莱明正在研究葡萄球菌的特性。 一次意外，他发现有一个培养皿被真菌污染了；而在真菌周围的葡萄球菌全都被杀死了。 为什么葡萄球菌会被真菌杀死？ 因为竞争。 为了抢占同一生态位点，真菌和细菌常常会进行殊死搏斗； 而抗生素就是真菌用于制服细菌的武器。 事实上，临床上所使用的绝大多数抗生素最初都来源于真菌。 人类恰恰是利用了微生物的种间竞争，使得我们拥有了抗击细菌感染的有效武器。 然而，随着抗生素的广泛使用，新的问题出现了——那就是细菌的耐药。 物种间的竞争会带来进化压力；而进化压力会决定物种的演化方向。 抗生素的大规模使用会筛选出那些耐药的细菌。 而那些经过多种抗生素筛选的幸存者，则成为了“超级细菌”。 一旦被超级细菌感染，很可能十年内都无药可治。 面对这个问题，我们一方面需要限制抗生素的使用，从而减少对细菌的进化压力、减缓超级细菌的产生。 而另一种方式则是 用细菌的“寄生兽”来对抗细菌——即利用噬菌体。 噬菌体是专门感染和寄生于细菌的病毒。 不过，一种噬菌体往往只能感染特定类型的细菌。 这种专一寄生的特性给了我们利用的机会。 我们可以找到能寄生于目标细菌的噬菌体，从而用其杀灭目标细菌。 在2014年，利用基因编辑技术人工改造噬菌体的想法被提出。 也许，在未来，我们可以通过生产瞄准特定超级细菌的噬菌体，从而有效地解决“感染无药可治”的问题。 2.微生物与人的关系：感染与共生 就微生物与人而言， 感染与共生 是两大重要的关系。 在19世纪，德国医生科赫通过研究肺结核、霍乱和炭疽热这三种传染病，确定了这些原本无法解释的疾病都有着相同的根源——即细菌感染。 从此，我们拥有了一个认识疾病的全新视角：疾病可能来自于那些肉眼不可见的微小生物。 这无疑是一个里程碑，但它似乎也给人们留下了一个印象——细菌是有害健康的。 但最近十几年关于人体微生物的研究告诉我们，更多的微生物是和我们共生的。 与人体共生的微生物，特别是肠道微生物，对我们的健康有着重要的影响。 你可能已经了解过一些事实，比如： 肠道微生物能 帮助我们 消化食物 ，像一些乳酸菌就能帮我们将乳糖分解成乳酸，从而让我们能够在成年后依然对乳糖耐受。 肠道微生物能为我们 提供多种营养物质 ，包括B族维生素、维生素K、短链脂肪酸以及一些氨基酸。 共生的微生物能在我们的肠道中 建立起“堡垒” ，从而防止外来致病菌的入侵。 除此之外，一些微生物还能 调节肠道中血清素和多巴胺的分泌 ，从而维持着肠道生理功能的平衡…… 但另一些事实可能会让人惊讶： 许多 精神疾病 和肠道菌群是高度相关的，包括自闭症、帕金森病和老年痴呆症。 我们的 喜怒哀乐 也可能被菌群所调控。 而我们的许多 欲念和偏好 也可能受着肠道菌群的影响，包括食欲、对食物的偏好、甚至是性取向。 这些联系，都涉及到一条重要的关系链： 菌-肠-脑轴 （the microbiota–gut–brain axis）。 3.思想革命：菌-肠-脑轴 尽管我们的大脑和肠道位于我们身体的两个分离的部位，但它们之间却有着非常大的关联。 我们的肠道拥有与大脑相当的神经元数量。 这些神经元遍布了我们的整个消化道，构成了一张神经网络。 这张分散于消化道的神经网络被称为 肠脑 。 肠脑和大脑并不是相互孤立的。 在肠脑和大脑间，拥有一条信息高速通路——那就是 迷走神经 。 迷走神经能双向传递信息，这使得肠道和大脑间能够进行高效的信息互换。 而我们知道，肠道微生物是能够直接与肠道“对话”的。 肠菌“对话”肠道，肠脑遍布于肠道，肠脑与大脑相连； 这样一来，肠道菌群、肠道和大脑这间的关系链便被建立起来了 ——这一关系链条便称为菌-肠-脑轴。 实际上，菌-肠-脑轴可能存在三条通道。其一即上面所说的 神经通道 ，其二是 血液通道 ，其三则是 免疫通道 。 一些肠道中的物质可能穿过肠屏障，通过血液，跨越血脑屏障，从而影响到大脑。 而一些参与了肠道中免疫反应的细胞，也可能会在大脑中复现同样的免疫反应。 认识到菌-肠-脑轴的存在是一场思想革命。 这让我们重新开始审视大脑疾病、情绪、思想和行为。 在几十年前，一些医生就发现许多存在神经疾病的患者存在有饮食或消化方面的问题。 比如，许多自闭症的孩子会非常挑食，并且会伴随有腹泻或便秘的症状。 许多帕金森病的患者在确诊之前就长期存在严重的便秘。 但我们现在知道，这些很可能不是偶然。 研究发现， 自闭症患者的肠道菌群和正常人有着显著的区别 ，包括白色念珠菌和一些促炎症的梭菌水平的明显升高。并且，胃肠道感染破伤风梭菌会增加自闭症的患病风险。这种梭菌会释放神经毒素，而毒素可能会通过迷走神经传递到大脑，从而引起自闭症的症状。 而对于帕金森病， 患者肠道中的肠杆菌科越高，症状往往就会越严重 ；并且患者大脑中的致病蛋白——α-突触核蛋白也和肠神经系统的病变有着密切的联系。 至于情绪，也可能受着肠道菌群的严密调控。 肠道菌群可以通过影响人体的激素水平和神经系统，来影响宿主的情绪。 试验表明，给大鼠连续喂食抗生素，这些大鼠的抑郁行为会明显增加，并且血清素和多种激素受体都会受到影响。 而将抑郁症患者的菌群移植给小鼠，小鼠也会表现出郁郁寡欢的样子。 至于食欲和偏好，菌群也可能在其中起着作用。 肠道菌群可以通过迷走神经来刺激人体的食欲；而不同的肠道细菌可能会让我们偏好不同的食物。 甚至性的偏好也可能由肠道菌群调控。在动物试验中发现，进行相同饮食的果蝇会有相似的肠道菌群；而果蝇更愿意和菌群相似的异性进行交配。 毫无疑问，菌-肠-脑轴这一关系有着广泛的影响。 当我们了解了这些，我们就多了一个解决问题的维度。 很多事情，我们可以从“肠”计议。 在这个框架下， 抗生素、益生菌、饮食、粪菌移植、益生元以及可能有调节菌群作用的冥想，都可能成为治疗神经或精神疾病的工具。 而情绪和行为也可能通过同样的方式来被调节。 甚至，就像作者所说的那样： 也许在不久的将来，世界上就会有“真爱益生菌”——摄入同样的细菌，搭配类似的饮食，促成彼此在一起。 4.关系：理解世界的钥匙 世界是复杂的，而关系是帮助我们理解世界的钥匙。 发现一条新的关系，了解这个关系的细节，也许就能帮我们开拓一片新的天地。 这本书就为我们提供了许多关于关系的答案。 这些答案远不限于菌群本身，它回答着四类问题： ① A和B有关系吗？ 比如，阑尾和肠道菌群有关系吗？ ② 这种关系是怎么产生的？ 比如，为什么便秘的人往往会口臭？ ③ 是好的关系？还是坏的关系？抑或两者都有？ 比如，幽门螺杆菌真的只是人类的敌人吗？ ④ 如何去利用这种关系？ 比如，如何通过调节菌群来改善压力？ 这本书的目的不仅仅是为了带你探索微生物的宇宙。 正如书名所说《晓肚知肠》那样，它更想让你知道，这些在我们肚子和肠道中的生物，在如何地与我们发生着各种各样的关系。 在这些关系之中，蕴藏着疾病的答案、健康的奥秘以及物种间的奇妙交互。 这是一本有趣的书，这是一本带你发现的书，这也是一本激发问题和思考的书。 对于我自己来说，我希望我在孩时就能读到这样的一本开阔视野的书。 而我也希望，在你打开这本书后， 你能够穿越复杂，得到关于疾病、健康与世界的新启示。 -End- 木森说

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疾病的魔法并非藏在细小的结构里

Drhuanghui 2019-6-14 15:38

在历史的大部分时间里，绝大多数人都相信 “实在”。而今天，有关疾病基本上都是以 “是什么”的方式来确定其概念，虽然这个“什么”的概念并非终极性的规定与解释，它远没有到事实的尽头，也远没有追溯出终极的意义，却已经误导了人们把它当成某某疾病的“实质”。 1、抗生素迅速失去威力 伴随着超高倍数显微镜的问世和应用，人类对微观世界的认识 逐步开阔 ，在极大地满足人们猎奇心的同时，也似乎要向人们宣扬微观世界神奇的影响力。用放大一千倍的显微镜可以看见细菌，用放大几万倍的电子显微镜则能看见病毒，它们被认为是疾病麻烦的制造者 。 诸如感染、炎症、痢疾、流感、病毒性脑炎、天花、水痘、麻疹、肝炎、胃炎、小儿麻痹症、狂犬病、艾滋病等等，都是由细菌、病毒引起的 ,病毒还会引起癌症。 疾病的缘由似乎已经找到了，人们也因此笃定地认为，所有的疾病都可被视为由特定、单一、能分离的病原体细菌、病毒、寄生虫等形成。基于疾病的特异性，也带来了特异性治疗的认知，即针对每一种疾病的药品，尤其是 在 许多举世瞩目的科技成就推动 下的 医疗技术进步 的产物 ，磺胺药、青霉素和其它抗生素 等 的到来，世界上有了第一批前所未有的、能有效治疗特殊疾病的药物，科学技术创造了非常强有力的医疗手段并取得了生物医学模式的胜利。 令人晦气的是，这个美梦却被亚利桑那州立大学医疗中心出版的一份学术刊物敲醒了。这份刊物中一篇名为《抗药性：新瘟疫》的文章中这样写道：虽然抗菌剂曾一度被誉为 20世纪的“神药”，但是临床医生和研究人员现在却极清醒地意识到，细菌的抗药性已经成为临床一大棘手问题……不幸的是细菌显然很快又产生了新的抗药机理。 “道高一尺，魔高一丈”，面对抗生素迅速失去威力，一些传染病专家开始忧心忡忡，他们担心一旦不能再使用抗生素该怎么办？我们是否又要重新转而求助30年代抗生素尚未问世时的医疗方法？ 2、微生物是病吗？ 微生物无处不在，世界上每一个角落都有微生物在积极活动，数以百千万种类的细菌、病毒等病原体被发现，被认为由细菌、病毒引起的疾病多如牛毛，仅仅命名本身就是一件很不容易的事情，需要对细菌、病毒的形状、生物特征等进行非常细致的观察和深度了解。为了对付细菌、病毒引起的各种疾病，人们尝试着各种抗菌灭菌、消毒防疫办法，发现抗生素、发明疫苗、干扰素等。然而，当科学家对细菌、病毒观察得越多，情况也越发变得更加复杂。因为要想把池塘、水沟里的微生物都杀灭，除非将池塘、水沟毒化成微生物无法繁衍的场所，之后的情况又会如何？走进生物的内部世界，就会发现，有多少种生物种类 ,就有几十倍、几百上千倍甚至更多于这些种类的细菌、病毒相伴随。 伴随着医学现代化的进程，医学分科也越来越细，不仅制造了大量的噪音和信息，同时也将世界和人体完整的系统拆分得极其纷繁复杂。因为个人能力或智力的欠缺，我们已无法区别这种纷繁复杂的噪声和信号，而这正是当今医学过 度 干预背后的客观原因。从事医学的人员也开始变得越发谨慎，只能守住阵地，表现出极强的职业行为，宁可错杀一千，不敢放过一个，丝毫不敢有半点创新。对于看病的人甚至仅仅是健康体检的人来说，也已从过去的从容镇静变成了神经过敏的人了。 如今，医生们对本行业的观感已发生了深刻的变化，他们把医学称为 “令人烦恼的行业”。有大量证据表明，从业医生对本行业颇为不满。1992年美国医学协会进行过一项调查，发现居然有44%的从业医生称，如果他们原来知道这个行业是这样子的话，当初就不会考医学院了。 执相而求，咫尺千里。事实上早就有人质疑 “微生物”究竟是疾病的原因还是结果呢？这些无处不在的微生物是从哪里来的呢？它们是被什么招惹来的？还是不请自来的呢？ 望远镜威力的每一次增长，都向我们凝视的眼睛打开了新的繁星与星云的世界。我们所有的实验，并没有让我们捕捉到界限的蛛丝马迹。在这个领域，天文学家们也大胆地梦想着洞彻宇宙的界限，但是，他们的工具越是完美，在他们目瞪口呆的凝视面前展开的世界越是无际无涯。哈奈尔继续写道：正如望远镜在宏观世界里指导我们一样，显微镜也在微观世界里引领着我们。显微镜的发现，打开了此前不为人知的世界，向研究者揭示了有机生命与有机元素的精密与细微，这是此前人们做梦也想不到的。于是，人们便抱有这样一个大胆的希望：追寻最终有机元素的踪迹，或许就是存在的基础。这样的希望，其失望的程度跟我们工具的改良成正比。在一滴水的百分之一中，我们也能找到一个有机生命的世界，这些生命，通过它们的运动，让我们丝毫也不怀疑：它们同样有动物生命的两个主要标志：感觉和意志。 3、环境信号诱导的感应 看那神奇美妙的雪花，某一天的形状完全不同于前一天或后一天的形状， “这些转瞬即逝的形状，每一种都是湿气、运动、压力、温度、稀薄、电压以及空气中的化学成分之间的复杂关系的精确表达。”每一片雪花同样都不尽相同，卡鲁斯•斯特恩继续说：“带着多面的观念，这些最简单、最平凡的化合物与生俱来的才能就是这样跟外部世界的造型影响对着干。” 意大利医生弗兰斯科雷迪做过这样一个颇有趣味的实验：这儿有一些死动物，或几块肉，我在大热天里把它们暴露在空气中，要不了几天，它们的身上就会布满密密麻麻的蛆。我把类似的尸体在相当新鲜的时候放进广口瓶里，再在瓶口上蒙一块细密的纱布，这样就不会有一条蛆出现。然而，这些死的物质却以先前一样的方式腐烂了。纱布并没有挡住气体或流体，那些被腐肉的气味所吸引的苍蝇蜂拥而至，聚集在瓶子周围，在强有力的但却受到误导的本能的驱使下，把它们的卵产在了纱布上。 到了交配产卵的季节，数以百万计的大马哈鱼凭借着遗传生物钟刻录的使命本能，循着那条曾经把它们送往大海的河流，不分昼夜，日夜兼程，气势磅礴，逆流而上。奔腾的瀑布、湍急的流水、沿途等待着它们的捕鱼者 ,任凭艰辛险阻，没有谁能阻挡这股使命赋予的意志，它们不吃不歇，整整洄游上一个多月，忽视一些理想的产卵地，径直回到它们的出生地。是什么神秘律令有如此般魔力，指使它们坚韧无畏、视死如归，彰显出一种原始而又神秘的生命意志？毫无疑问，是天地间感应的道法，正在唤醒它们回乡的情节，呼唤着游子们回家。 腐肉的诱惑，故乡的呼唤，让我们丝毫不会怀疑生命的感觉和意志的力量。任何生命都不可能会像流行的理论所认为的那样自发地从腐水、泥淖和不洁物中产生， “分解与产生，毁灭与革新，在一个无休无止的循环中的任何地方都是环环相扣的”。一切都存在于宇宙之中，物质的、生物的、精神的，只要（也只有）机会和条件适当，就会按一定的形式和程序表达出来，这种不二法门，没有选择，没有退路。花开了，蜜蜂就来了，花得以传粉授粉，蜜蜂得以成长；果实熟了，酵母菌就开始发酵。在世界的每一个角落，细菌、病毒无处不在，只要机会和条件适当，它们就在积极地活动。 一种核酸粉尘、一段小程序、一种有机物的存在形式，就像一朵雪花、一个水分子的形状那样，在环境中因感而应、转瞬即逝，带着多面的观念跟外部世界的造型影响对着干，球形、杆形、砖形、蝌蚪形病毒等等。我们的身体同样会针对其品质和形态所形成的所谓抗原产生所谓的抗体，无穷无尽的抗原演绎出无穷无尽的抗体，病毒的形状、生物特征以及与之对抗的抗体，并非固定不变的，而是变动不居的， “带着多面的观念”，与生俱来地跟外部世界的造型影响对着干。 其实，细菌或者病毒无时不刻都受到气候变化的影响，环境气候变化作为初始化信号的诱导条件，既可以激活整个细菌或者病毒群体行为，导致群体感应；也可以淬灭整个群体感应，终结群体感应传递机制。而自然界的生物包括植物在内，它们作为环境整体的一部分，它们的生命体也同样受到气候变化的影响而发生群体感应。当生命体在感受到细菌、病毒的群体感应信号后，便会做出防御性反应。比如植物的球茎便会通过提高气孔通透性和蒸发水分，来改变初始化条件进行防御。 对于生命系统来说，感应作为一种初始化信号，信号不同，回应的结论也就不同，比如鸡蛋对不同的温度这种初始化信号做出的回应，温度高了，鸡蛋就熟了；温度低了，没有响应；只有温度合适，鸡蛋才会孵化小鸡。其实防治感冒，应对细菌、病毒感应也是一样的道理，我们只需通过气味的属性原理，改变感应信号的初始化互动条件，比如发汗解表，就能干扰细菌病毒群体感应的信号诱导机制，让我们的生命系统运行得出不同的结论。中医通过驱风散寒、发汗解表来治疗感冒，这种经验方法用了几千年，它的治疗原理就是通过气味属性改变我们感应的初始化互动条件，现在看来这种方法才是先进、科学、可行的方法。

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原创肠道菌群科普书《晓肚知肠：肠菌的小心思》获科普生活类“2018年度中国好书”

hongkuan15 2019-4-24 07:49

​4月23日，世界读书日当天，中宣部、中国图书评论学会和中央电视台联合推出的 白岩松和李潘共同主持的 “2018中国好书”榜颁奖庆典在中央电视台1套和10套黄金时段播出。 由中国科学院微生物研究所病原微生物与免疫学重点实验室段云峰博士所著，清华大学出版社出版的《晓肚知肠：肠菌的小心思》获科普生活类 “2018年度中国好书” ，也是唯一一本获奖的健康相关的科普书。 “中国好书” 是目前我国最具影响力的全民阅读文化品牌，由 中央电视台 与中国图书评论学会联合推出，以“为好书找读者，为读者找好书”为宗旨。从2013年以来，每年评选出的“中国好书”均成为高品质的热销图书，在全社会引起巨大反响。 2019年4月23日晚，2018中国好书正式揭晓，共六大类，32种图书入选。这32种图书是主办方在2018年度全国出版的40多万种图书中，经过多轮评选，由专家学者和普通读者共同评选出来的。因此，具有很高的科学性、权威性和代表性。 《晓肚知肠：肠菌的小心思》是一本由本土肠道菌群领域的科研人员段云峰博士原创的肠菌科普书。 该书从自然微生物世界讲起，结合当前最新的肠菌研究成果，为大家介绍了肠道微生物影响身心健康的基本原理 。 本书也得到了高福院士、金锋和朱宝利教授的诚挚推荐。我们日常生活中关于肠道的疑问，比如肠道微生物的来源？阑尾是不是无用器官？肠脑和大脑谁更重要？肠菌如何影响人的食欲？在这本书里都有答案。 同时，《晓肚知肠：肠菌的小心思》也已获评中国医师协会医师报 “2019中国医界好书”。 颁奖词：《晓肚知肠：肠菌的小心思》，这部科普小书详细描述了与人类生活密切相关的各种微生物，特别是肠道微生物对人体健康发生影响的基本原理，为认识微生物与人类疾病的关系提供了生动有趣的知识普及。 为了答谢一直关注和支持“肠菌与健康”公众号的各位朋友，特别赠送十本作者亲笔签名的《晓肚知肠》。 只要您关注“肠菌与健康”公众号，且转发本篇文章到朋友圈，并截图发送给公众号后台，随后将随机抽取10位朋友，于4.30日公布名单！ 另外，该书已经登录京东，当当，天猫等各大在线销售平台。需要的朋友可以扫描二维码链接购买！ 还有满100减50的优惠！ 天猫-清华大学出版社官方旗舰店： https://s.click.taobao.com/KMHq4Lw 需复制链接在浏览器打开 需要作者签名版的朋友，可以点击： 我要签名版 。在线提交邮寄信息，支付费用，之后会发送作者签名版的书给各位。 前十位朋友还将获得一套书中插图的精美明信片！ 目录 一 “隐秘的世界”——微生物 ｜ 1 1 哇，我看到了！ 初识微生物 ｜ 2 2 微生物——功不可没的分解者 ｜ 6 3 真菌——微生物里的“植物吸血鬼” ｜ 10 4 食品发酵的功臣——霉菌和酵母菌 ｜ 14 5 致癌又要命的毒物——霉菌毒素 ｜ 17 6 能培育“超级细菌”又能救命的药物——抗生素 ｜ 23 7 曾杀死欧洲三分之一人口的微生物——细菌 ｜ 28 8 生存繁衍都靠它——细菌的妙用 ｜ 34 9 细胞的“吸血鬼”——病毒 ｜ 42 二 人体是个“大江湖” ｜ 47 1 肠道微生物——伴随一生的朋友 ｜ 48 2 人选择微生物，还是微生物选择人？ ｜ 57 3 人体第二大“江湖”——口腔 ｜ 61 4 口腔菌群紊乱，祸害的可不止是口腔 ｜ 66 5 口臭也是病，臭起来要人命！ ｜ 75 6 “屁”的学问 ｜ 83 7 能活在胃里的耐酸微生物： 幽门螺杆菌 ｜ 91 8 肠道上的“小尾巴”竟然如此重要 ｜ 100 9 超60% 的健康人血液里都有微生物？ ｜ 104 10 亚健康——血液中微生物惹的祸？ ｜ 109 三 肠脑，人的“第二大脑” ｜ 115 1 肚子里上演的“将相和” ｜ 116 2 “肠脑”和“大脑”谁更厉害？ ｜ 122 3 菌- 肠- 脑轴，调节心理和行为的关键通路 ｜ 131 4 移植了粪菌，思想也会跟着一起移植？ ｜ 137 5 物以类聚，人以菌分，肠道菌群可影响配偶选择 ｜ 145 四 肠脑和大脑，我该听谁的？ ｜ 151 1 压力大，导致不停的吃吃吃？ ｜ 152 2 你想吃的，真的是你想吃的吗？ ｜ 158 3 人体的营养师——肠道微生物 ｜ 168 4 肠道微生物决定你吃什么？ ｜ 175 5 失控的欲望，怪谁？ ｜ 181 6 如何调控自己的食欲？ ｜ 190 五 失衡的菌群，人体的灾难 ｜ 197 1 自闭症与肠道微生物有关系吗？ ｜ 198 2 坏情绪来源于坏细菌？ ｜ 207 3 太干净导致老年痴呆？ ｜ 213 4 肠道菌群是引发老年痴呆的罪魁祸首吗？ ｜ 224 5 治疗老年痴呆的药物迟迟未见，方向错误还是时间不够？ ｜ 229 6 嗅觉异常，便秘和体味改变？ 当心患上帕金森 ｜ 231 7 帕金森症可能起始于肠道 ｜ 237 8 肠道微生物是帕金森症的元凶吗？ ｜ 239 9 不停颤抖的手，源于年轻时喝下的酒？ ｜ 245 参考文献 ｜ 255 后记 ｜ 267 扫一扫，关注本公众号！ 肠菌与健康 microbiota health 带你了解肠道菌群与健康的奥秘！

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地球生物学| 矿物表面粗糙度与atomic level有何关系？

热度 1 Rainbowcn2018 2019-4-4 17:59

晕了，绞尽脑汁也想象不出来表面粗糙度与atomic level有何关系，不过 atomic还有“极微的、微小的、微粒的”意思 。 请问有没有哪位老师知道下面红色字体是什么意思？ 如果译成““从原子尺度上来看（矿物）表面粗糙度，（矿物表面上）存在（生长）台阶、扭折、空位等缺陷”，是否正确？ 敬请赐教！谢谢！ In order to have a proper understanding of mineral surfaces, interfaces, and interfacial processes, we need to address a number of questions. These include: whether and how a pristine mineral surface (growth or cleavage) differs from a simple truncation of the bulk crystal structure in the arrangement of its atoms; the roughness of the surface down to atomic level and the presence of steps, kinks, vacancies and other defects ; the chemical composition of the fresh surface, before and after interaction with air, aqueous fluid, organic species or microbe, and the nature of the actual interface between mineral and fluid, organic or microbe.

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“精神病”是脑子进菌了？

hongkuan15 2018-11-22 19:50

近日，著名的学术期刊《Science》发表了一篇新闻评论文章，题目很直接：大脑是肠道细菌的第二个家？（ Do gut bacteria make a second home in our brains?）探讨了大脑中的微生物以及可能对人体健康的影响。 拍摄来自ROSALINDA ROBERTS，COURTNEY WALKER和CHARLENE FARMER 上面这张图显示 人类大脑切片中 细菌 在 血管左侧-红色圈内！ “脑微生物组” 实际上，已经有多项研究显示，人类大脑中，特别是一些神经系统疾病的病人存在微生物或微生物的成分。 2016年，加州大学戴维斯分校神经和大脑研究所的研究人员研究的研究为微生物和阿兹海默症（AD）之间的关系提供了直接证据。他们首次发现，所有18个晚发性的阿尔兹海默氏症患者大脑样本中都存在较高水平的革兰氏阴性菌的抗原，脂多糖和大肠杆菌K99菌毛蛋白。k99在患者的大脑灰质样本中明显增加，白质样本中K99的水平也较高，同时，脂多糖聚集在β淀粉样斑块上以及患者大脑的血管中。 在AD患者大脑中发现细菌分子还是让人非常惊讶的，也就是说AD患者大脑中细菌成分的存在可能是引起AD的原因，更形象的说法可能是细菌侵入了AD患者的大脑！当然，还有可能细菌成分是AD形成之后进入大脑的，目前还不能确定细菌是引起AD的直接原因。 AD患者 大脑 中的细菌LPS和 大肠杆菌K99菌毛蛋白位于病区。 2017年的一项研究，首次对比了健康人和AD患者大脑中的脂多糖含量和聚集位置，结果发现在AD患者的脑中，肠道革兰氏阴性杆菌产生的脂多糖（LPS）大量富集在新皮质及海马体区域。在健康人的脑中，LPS在脑实质中聚集成块，而在AD患者脑中，75%的LPS聚集在DAPI染色的细胞核的周围，说明在AD患者的脑中存在大量来源于胃肠道菌群的促炎症分子，随着衰老、血管缺陷及退行性疾病的发展，这些毒素分子可能从胃肠道中“漏”进全身循环，最终进入脑。 AD患者 血管 中的细菌LPS和大肠杆菌K99菌毛蛋白。 这个研究也证明了精神疾病的通用致病机理，肠漏与血脑屏障打开是AD发生的关键。大脑中的细菌成分是肠道微生物产生的毒性物质经过肠漏进入血液系统，再透过血脑屏障进入大脑，引起大脑病变，引发AD。 这样看来，肠道微生物才是引发AD的关键！ “脑漏” 大脑中的菌是如何进去的呢？ 大脑是一个受严格保护的器官，严格控制阻挡血液内容物。这个屏障就是血脑屏障。能够穿透这种血脑屏障的细菌和病毒会导致危及生命的炎症，所以一般情况下都不会允许微生物进入。然而，在一些特殊情况下，比如疾病，药物，感染，错误的饮食等情况下，会引起血脑屏障的破坏，引起“脑漏”。这样微生物就能透过血液进入大脑了。 脑漏示意图，左侧健康血脑屏障，右侧是疾病情况下的血脑屏障。 近年来的研究表明，肠道菌群参与调控脑发育、应激反应、焦虑、抑郁、认知功能等中枢神经系统活动。肠道菌群可通过菌-肠-脑轴调节宿主的脑功能和行为。并且，肠道菌群也可能影响AD。肠道菌群的平衡一旦破坏，可能引起肠道及血脑屏障的通透性增加，肠道菌群的代谢产物及病原体感染等可能影响宿主神经系统，增加AD的发病风险。 人们已经发现，神经退行性疾病患者血液中存在大量微生物，这些微生物可能来自肠道，并且非常可能是透过破损的血脑屏障进入大脑的。 Transfusion, 2016, 56(5):1138. AD患者的血液微生物 Transfusion, 2016, 56(5):1138. PD帕金森患者的血液微生物 肠道微生物的紊乱导致的肠道通透性和血脑屏障通透性增加会增加精神疾病的发生。肠道微生物的代谢产物或病原微生物透过肠道和血脑屏障进而对宿主神经系统的影响会增加或降低精神疾病的风险。 保护好肠道菌群，保护好血脑屏障，别让肠菌入脑！ 由于精神疾病，特别是神经退行性疾病的发病时缓慢的，从大脑和中枢神经系统发生变化到临床发病至少需要15到20年的时间。如果在这个过程中我们能够通过检测肠道微生物的组成，提前预知或评估中枢神经系统的健康状况，那就可以在病人还没有出现临床症状时进行提早干预，这或许是未来预防这类神经退行性疾病的有效手段。 本文部分内容节选自： 原创人体微生物组科普图书：《 晓肚知肠：肠菌的小心思 》。 肠菌动动小心思，人体健康大变化！ 中国肠菌研究领域权威科学家、中国科学院院士高福，中国科学院研究员金锋、朱宝利，粪菌移植专家张发明，食品健康科普作家云无心联袂荐读~ 参考资料： https://www.sciencemag.org/news/2018/11/do-gut-bacteria-make-second-home-our-brains Zhan X, Stamova B, Jin L W, et al.Gram-negative bacterial molecules associate with Alzheimer diseasepathology. . Neurology, 2016. Zhao Y, Cong L, Jaber V, et al. Microbiome-DerivedLipopolysaccharide Enriched in the Perinuclear Region of Alzheimer's DiseaseBrain. . Frontiers in Immunology, 2017, 8:1064. 扫一扫，关注本公众号！ 肠菌与健康 microbiota health 带你了解肠道菌群与健康的奥秘！ \0 \0 \0 \0

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杂说鸡蛋（3）鸡蛋的污染问题

热度 3 fdc1947 2018-11-11 08:32

杂说鸡蛋（ 3）鸡蛋的污染问题 前两篇说鸡蛋的事情，有的朋友对于鸡蛋是否被污染的问题很关心。鸡蛋确实 有 被污染 危险 的 可能 ，而且 真 是一个重要的大问题。但是， 很多人 对于最大威胁的理解没有想到点子上 ，他们 对于污染物的关心方向都 失之 偏颇 ，很多 惯常听闻的传说并不可靠 。 如今鸡蛋的污染的最大问题不在蛋鸡的饲料有什么添加，也不在残留多少抗生素，而是食品卫生问题，也就是被微生物污染特别是细菌污染的问题 。迄今为止，吃鸡蛋吃出问题来的，不管是中国还是外国，基本上都是因为微生物污染引起的。当然，这并不是说其他方面就没有问题了，没有抗生素滥用等问题了，而是说，与卫生问题相比，其它问题都相对较小，而且那些生产中的专业问题只能由生产管理部门和监督部门去解决，我们插不上手。而卫生问题是与我们每一位消费者密切相关的，在这方面我们能够有所作为 、 也需要我们去注意的。 食用鸡蛋的安全问题，与其他食品安全问题一样，最大的问题就是食品卫生，即食物中毒，胃肠道疾病，威胁我们的健康。而引起食物中毒的最大的一类原因，是沙门氏菌引起的感染。鸡蛋则是沙门氏菌感染的最大传播媒介之一。 微生物在我们这个世界上到处存在，母鸡体内也有可能存在沙门氏菌的感染，而鸡窝或鸡栏则都是细菌（包括沙门氏菌）以及霉菌非常多的场所。这样，在鸡蛋内部可能存在沙门氏菌，而鸡蛋壳的表面则更是存在非常多的细菌和霉菌。鸡蛋是一个营养非常丰富的有机体，这里所谓的营养丰富当然不只对我们人类，对于这些微生物也是如此。 鸡蛋本身有代谢过程，再加上微生物的作用，从而总是处在不断腐败的过程中。这种过程表现为蛋白质的水解、脂类和糖类的氧化等等。鸡蛋放置时间略长，我们会发现鸡蛋里的气体增加、蛋清逐步变稀（这是蛋白质水解的典型结果）等，最后则是散黄、甚至有臭味（这是含硫的蛋白质分解过程中放出的硫化氢等含硫的小分子）。在这个过程中，各类细菌和霉菌会大量繁殖，也会产生大量的毒素。如果我们食用了这样的鸡蛋，当然会大大增加食物中毒的可能性。 我们无法阻止这种腐败过程，但总是希望在我们食用之前，这样的腐败过程进行得尽可能慢一些。在我们选购之前的这个过程，我们一般的消费者是无法控制的，只能希望鸡蛋的生产和流通的经营者能够更注意优化生产和流通过程。我们能够做的事情只是选择较好的场所，购买到尽可能新鲜的鸡蛋。 我们购买了鸡蛋，总不可能买来就完全吃掉，总是买多若干，放置一些在家里。 购买到鸡蛋以后的 过程就是我们要做的、由自己负责的事情了。 首先，我们要清楚，所有的引起腐败的化学反应过程都是与环境的温度有关的，气温越高，化学反应就越快。第二，细菌、霉菌的繁殖速度也是与温度有关的，拿沙门氏菌来说，在低于 10 ℃ 的情况下，它的繁殖速度很慢，但是到了 20 ℃ 以上，繁殖速度就非常快了。所以，我们买来的鸡蛋就应当放在冰箱冷藏。 过去，我们的生活条件不好，人们想了一些保存鸡蛋的办法。如今家家户户都有冰箱，鸡蛋放冰箱里冷藏是保存鸡蛋的不二选择。网上所有宣传据说放常温下比放冰箱还好的方法都是不可信的。任何方法都不能改变降低温度可以减慢化学反应速度和微生物繁殖速度这个科学规律。 但是， 鸡蛋放冰箱之前，要不要清洗？这对很多人来说是一个问题 。网络上对这个问题也是议论纷纷，有的说要清洗，有的说不能清洗。 说不能清洗的理由是这样的：鸡蛋壳上有许多气孔，供鸡蛋呼吸之用，而鸡蛋表面又一层膜，可以防止微生物通过这些气孔进入鸡蛋内部。如果鸡蛋被清洗，就会破坏这层薄膜，使得微生物容易进得鸡蛋。 但是，薄膜虽然可以保护鸡蛋、阻止微生物进入鸡蛋内部，但是总有一些细菌可以进入鸡蛋。在表面细菌很多的情况下，更是有可能有一部分微生物特别是沙门氏菌进入。表面污染越厉害，微生物越多，进入鸡蛋的可能性也就越大。这种情况下，清洗鸡蛋表面，极大地减少表面的微生物数量，就是一个最重要的措施。 我们现在的现实问题是 ：第一，鸡蛋表面受微生物污染的情况还是很严重的 。无论是蛋鸡本身还是鸡窝、鸡栏，都有极多的微生物特别是沙门氏菌，这是一个实际存在的问题。特别是土鸡蛋，其生活环境更难以保持清洁，细菌和霉菌更加多（有些卖土鸡蛋的商贩只是用抹布把鸡蛋表面擦一下，那并没有多少用处）。这么多的微生物，在贮存期间，很容易进入鸡蛋之中。如果在放入冰箱之前先清洗掉绝大多数微生物，在冰箱低温下，细菌、霉菌繁殖率较低的情况下，就可以较好的保持鸡蛋的清洁。 第二，我们现在的冰箱中，总还要存放其他的食物 。冰箱中的空气总是处在不停的流动之中（不然就无法使各种食物降温了），如果鸡蛋上面带有许多不洁之物，流动的空气还会带着这些细菌污染其他食物。所以，在放入冰箱冷藏之前把鸡蛋用流水冲洗干净是非常有益的。 所谓保存鸡蛋不要清洗的理由，在过去不用冰箱的情况下可能是正确的，而如今用冰箱保存鸡蛋而且冰箱里所保存的不光是鸡蛋的情况下，清洗鸡蛋则是完全必要的 。我看见过网络上有人说做实验，说把鸡蛋清洗完后，两天就散黄甚至腐败了，这是没有道理的。要么他的鸡蛋本来就要坏了，到了要散黄腐败的临界期，要么他的冰箱有问题或者冰箱里塞满了许多东西致使局部温度太高（当然也不排除为了收视率而故意作弊）。我 本人 从市场买来的鸡蛋就 都 是用流动的自来水清洗完了才放入冰箱冷藏的， 很多 年 以 来从来没有放坏过。 从市场买来的新鲜鸡蛋 经过 清洗后冷藏半个月二十天是完全没有问题的。 当然，鸡蛋在冰箱冷藏的时间毫无疑问仍然是越短越好。放得时间长了，总是会不新鲜的，除了会使鸡蛋的营养下降以外，也会给鸡蛋的烹调造成可能的不方便。 当我们用水煮鸡蛋或蒸鸡蛋（指整个儿地煮或蒸）时，往往会把鸡蛋煮破了，使得蛋清蛋黄流出来，甚至流得一塌糊涂。这其中最重要的原因，就是鸡蛋不很新鲜了。 众所周知，鸡蛋的大头附近有一个气室，这里的气体是鸡蛋呼吸作用产生的气体。新鲜的鸡蛋，里面气体非常少，放置时间越长，气室内的气体越多。我们蒸煮鸡蛋的时候，把鸡蛋煮爆了，在很大程度上并不是蛋清蛋黄本身热胀冷缩的作用。因为当鸡蛋内容物热胀的时候，鸡蛋壳首先就热胀了，蛋壳热胀了体积就大了， 可以 容纳得下蛋清和蛋黄的热胀。如果鸡蛋不新鲜，气室里有很多气体，由于气体的热膨胀系数比固体大得多，大量的气体热膨胀，首先就把蛋壳胀裂，这时候如果内容物（蛋清和蛋黄）还没有凝固，那就要流得一塌糊涂了。 所以，新鲜的鸡蛋一般是不会蒸煮得流出许多蛋清甚至蛋黄来的。在蛋清和蛋黄凝固之后，即使偶尔加热时间过长把鸡蛋壳胀裂了，也没有什么关系。放冷了，裂纹会自动缩回去，远看甚至难以看出来是有裂纹的。 有人主张在蒸鸡蛋之前先在鸡蛋的大头处用尖锐的刀尖（针尖）扎一个 小 孔，让鸡蛋在受热时，放出气室里的气体， 鸡蛋就不会蒸 爆了。 一般情况下，这确实是一个较好的方法（当然，这个方法遇到有的鸡蛋两头大小差不多就麻烦一点）。当然，如果鸡蛋很新鲜，这孔也就不用扎了。 要想避免沙门氏菌感染，除了不食用变质的鸡蛋之外，最重要的就是把鸡蛋充分 蒸 煮熟 。一般来说，把蛋清、蛋黄打散搅和后炒鸡蛋或做鸡蛋汤是可以有足够的杀菌温度的。但是，做荷包蛋及煮鸡蛋这些不把鸡蛋搅碎的做法，对于某些不喜欢熟鸡蛋黄而喜欢半生不熟甚至吃生鸡蛋黄的人来说，危险则是看得见的。因为温度的传递需要时间，外面蛋清的温度够了，里面蛋黄可能仍然温度很低，沙门氏菌在里面 “安然无恙”。至于用煮开的豆浆之类去冲泡一下就吃，那更起不到多少杀菌的作用。 总而言之，食品安全是大事情， 千万 马虎不得。

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乘地铁有健康风险？香港地铁车厢发现微生物细菌

jackiekeyi 2018-10-1 15:09

乘地铁有健康风险？香港地铁车厢发现微生物细菌 常炯 乘客陆续走进香港地铁车厢。新研究表明，香港每条地铁线路早上高峰时段汇聚了不少特有微生物，乘客下车又将这些微生物带回家。 搭乘地铁的并非全是人，微生物也在其中。香港地铁每条线路早上都有明显细菌“指纹”，下午开始逐渐变淡。 研究人员认为，地铁线路上发现微生物，给我们城市基础设施设计和疾病防御措施带来警示作用。研究报告发表在“细胞报告（Cell Reports）“杂志上。 我们身体内部和周围环境微生物对自己健康有重大影响。肠道微生物促进消化；皮肤上微生物有着屏障、营养和免疫功能，健康皮肤菌群处于平衡状态。人从周围环境拾取微生物，又通过呼吸或相互接触传播微生物。 因此，建筑物空间（住房、学校和车厢）微生物组群反映人类活动轨迹，也是传播致病细菌场所。 香港大学并兼职于德国汉斯·诺尔研究所（Hans Knoell Institute）系统生物学家 詹尼 · 帕纳吉奥图 （ Gianni Panagiotou ）认为，2003年致命的 SARS疫情对香港和进出公共场所的人们带来长时间持续影响。他们戴上口罩，反复清洗车厢，为减少微生物扩散，已经尽到最大努力。 帕纳吉奥图是研究报告首席作者 。 他 说：“ 车厢里挤满了乘客，似乎再没有人立足之地空间。这里是世界上最 繁忙、人口最稠密城市之一 香港的缩影。” 帕纳吉奥图 对微生物菌群的扩散和系统传播特感兴趣。他香港大学同事、建筑学家 克里斯托弗 • 韦伯斯特 （ Christopher Webster ）恰好关注城市设计对微生物特性影响。 他们俩人在香港地铁系统找到共同兴趣和理想。香港地铁与大陆跨境线路相连接，每天要接待500百万左右来自世界各地乘客，输送大量上下班或上学放学通勤者。 在此之前 ， 也有其他研究人员对波士顿 、 纽约和其它城市地铁系统的微生物和微生物群系特性进行过检测分析 。 美国威尔康奈尔医学院遗传学家 克里斯托弗 • 梅森 （ Christopher Mason ）说：“它基本上是首张人口稠密城市环境基因图谱。” 他指出，波士顿、纽约等城市微生物群系基因图谱，有助于研究人员识别香港地铁哪些抗生素抗性物质是常见且无害的，哪些是罕见且有潜在威胁的。 梅森 承了过纽约地铁微生物群系研究，没参与香港研究。 维克森林大学微生物学家 里贾纳 · 科迪 （ Regina Cordy ）认为，研究人员只能测定地铁车厢的微生物群系，而无法明确告诉乘客哪些微生物的转移，从这人跳到另一人身上。 科迪 参加过波士顿地铁系统的微生物群系研究，也未参与香港研究。他说：“下一步研究应真正搞清微生物怎么向人传播。” 帕纳吉奥图 和他的同事为了追踪香港地铁微生物行走轨迹，研究了乘客皮肤感染上的微生物细菌。 科学家们安排志愿者们在几条不同地铁线路上路乘车，持续时间30分钟。志愿者进入地铁车厢前双手清洗干净并取样检测，下车后再次测试双手微生物。 香港地铁线路与中国大陆相连。早晨乘客身上携带的微生物细菌在地铁车厢汇聚。 研究人员发现，人体上的微生物群系主要是无害的共生菌。 每条地铁经过的地区，早上都会给地铁留下特有的微生物组签名。例如，沿着城门河道运行的马鞍山（MOS）线就有满满的水生菌，陆地路线却没有此情况。穿过 丘陵起伏 新界的西铁（WR）线，有海拔1000米（约3,280英尺）左右的多种物种微生物。 帕纳吉奥图 说：“ 每条地铁线都有自己拓扑特征：有的行驶在海边，有的挨着山丘，有的在地下，有的在地面。不同的行驶线路上有不同的微生物群系特征。” 他还补充说 ， 乘客从某一区域被感染的微生物也会带到地铁上来 。 乘客下车后四处奔走，身上微生物逐渐散落。这些微生物大部分最终可在他们经过区域发现。 帕纳吉奥图 说：“地铁线上早晨微生物签名实质上反映了各个线路拓扑特征。但是到了晚上，城市流动人口总数逐渐达到当日高峰，各个线路微生物越来越相似。”这时特别需要清除从早到晚扩散的抗生素抵抗基因。 各种微生物到了晚上汇聚成微生物组，在香港所有地铁线路上扩散。 不过研究人员说，没必要害怕搭乘地铁。我们只是研究每天要接触哪些微生物，并提出城市设计中应考虑的问题。他说：城市设计“对细菌有抑制作用。” 帕纳吉奥图和所有 研究人员都认为，繁忙地铁不会给乘客带来大健康风险，无论致病菌或是抗生素抗性基因方面。 他们认为，对每天搭乘地铁的人来说，他们接触微生物相当微小的。地铁表面喷镀了抗微生物的载银纳米二氧化钛镀层。从理论上说，假若没有这些镀层，有抗生素抗性微生物的传播可能更大。 微生物学家科迪说：”我认为这是个非常好的方案。”但公共场所似乎并没有普遍采用抗微生物材料。”这对公共健康有影响。“ 同时她又认为，这种材料能否降低表面微生物密度仍需要进一步研究。如果能的话，决策者就应考虑推广到除地铁到飞机外其它各种运输系统中去。

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草中笋为开发金星绘制宏伟蓝图（8）

jiangjiping 2018-9-29 20:55

草中笋为开发金星绘制宏伟蓝图（8） （八）把金星的月亮建成开发金星的前哨站 蒋继平 2018年9月30日 在前一章中我提出了将水星变轨， 使之成为金星的月亮。 在这个任务顺利完成后，接下来的任务就是将金星的月亮建成开发金星的前哨战。 要达到这个目的， 人类必须在金星的月亮上建造大型工程。 这个工程有地表的， 也有地下的。 总的来说， 在金星的月亮上建立的工程应该包含在地球月亮上的所有项目， 还要有自己的特殊项目。 前面我已经提到，为了有效地开发金星，在地球的月亮上应该建立： 大型航天接受和发射站。 大型太阳能发电设施。 一个大型地下工程。 这个工程是全封闭式， 是一个人工全天候生态环境， 可以提供大量人员的日常生活自给自足的必备要素， 也就是跟地球一样的大气组分， 水循环系统，充足的光照和植物生长的必要自然条件。 提炼和生产高能物资的工厂设施。 组装大型航天器的车间设备。 在金星的月亮上， 除了上面提及的这些工程设施外， 还要有一些高级实验室。 这些实验室是用来测试金星大气成分， 繁殖微生物和微生物对硫酸降解的实验。 目前的金星大气层中硫酸云是一个主要问题。硫酸云的存在给金星的大气层增加了密度， 使金星的大气层浓厚深沉， 导致金星地表高温高压。所以， 正式开发金星的一个重要任务是将金星大气层中的硫酸消除。 只要将硫酸消除， 金星的大气层就会明亮透光，大气压力也就会自动下降， 进而地表温度也会随之而降。 要消除金星大气层中的硫酸， 有一种方法可以起到一举两得的成效， 就是利用一种可以在高温高压恶劣环境下以硫酸为主要生存能源的微生物， 将硫酸降解成水和无机硫。这个过程可为金星提供大量的水源。 这种微生物现在生活在地球大洋的海底温泉周围。这些海底温泉是海底火山口。 这些海底温泉具有高温高压， 硫酸浓度大的特性， 与金星大气层的环境很相近。 我的设想是利用这些微生物作为开发金星的先锋队， 将其从海底温泉打捞出来， 用先进的科技设备为期提供在工程装置内的生存条件， 然后将这种工程装置运往金星的月亮。 到了金星的月亮， 将其在实验室大量繁殖。 这种实验室必须具备海底温泉的环境条件， 就是高温高压和高浓度的硫酸， 而且没有光照。 要是这个技术在金星的月亮上获得成功，然后就可以将大量的这种微生物投放到金星的大气层中， 使之成为降解金星大气层硫酸的先锋队。 我的进一步假设是， 一旦这些微生物成功地在金星的大气层中生存和繁殖， 进而将硫酸降解成水和无机硫， 那么， 通过降解生成的水就会降向地表， 从而为金星提供大量的水源， 这是生物生存的最重要资源之一。 （待续）

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[转载]科学密探|你肯定听过蔗糖、果糖、葡萄糖，但你听过海藻糖吗？

einsunny 2018-7-4 10:31

从微生物中走出来的海藻糖 \0 从微生物中走出来的海藻糖到底有多神奇，请点击视频： https://v.qq.com/x/page/y07088ntfyu.html Part1 海藻糖是啥？ 南美洲的沙漠中，有一种小植物， 当水分不足时， 它就会自己把根从土壤里拔出来，卷成球。 由于体轻， 只要稍有一点儿风，它就会在地面上滚动。 一旦滚到水分充足的地方， 圆球的根会重新钻到土壤里，立即复活！ 这是因为该植物体内含有充分的 海藻糖 ~ 研究表明，海藻糖对生物分子能起到非常重要的保护作用， 可以保护细胞免遭 脱水 的伤害。 海藻糖是一种安全、可靠的 天然糖类 ， 1832年由Wigger从黑麦中首次提取出来。 菌菇类、海藻类、豆类、啤酒 及酵母发酵食品中， 均有含量较高的海藻糖。 Part2 能吃吗？好吃吗？怎么吃？ 海藻糖能吃吗？ 答案是，肯定可以啊！ 实际上，与其它糖类一样， 海藻糖可广泛应用于 食品业 ， 包括饮料、巧克力及糖果、 烘烤制品和速冻食品。 在天津科技大学食品学院 胡云峰教授 的实验室， 我们可以直观地看到添加海藻糖对食物的影响。 加了海藻糖的 蛋糕 ，更加甜美芳香， 外观上也更加细腻、 松软 。 蛋黄酱加了海藻糖， 腥味 明显减少。 苹果片加了海藻糖， 更不容易 氧化变色 。 馒头加了海藻糖， 发酵得更 蓬松 ， 馒头里的气孔也更少、更小。 冰淇淋加了海藻糖， 吃起来更加 清甜、顺滑 ， 且融化速度变缓。 不止如此，在医学上， 海藻糖可作为 稳定剂 ， 降低疫苗的贮存和运输成本， 且保证了长距离运输疫苗 仍可保持相当高的 活性 。 我们的皮肤在干燥、强紫外线辐射等环境下， 极易干燥受损， 而海藻糖能够在细胞表层形成一层 特殊的 保护膜 。 总之，海藻糖在生物制剂、化妆品、烘焙产品、 水产畜产加工、米面制品、饮料和糖果 以及农林种植等各个行业 应用广泛 。 Part3 海藻糖是咋做出来的？ 早期，由于只能靠从生物体中 分离 等方式 取得海藻糖（比如Wigger）， 缺乏海藻糖的量产技术，因此价格居高不下。 直到1994年，日本林原株式会社才发明了 海藻糖量产的技术， 而我国国内的海藻糖基本上靠从日本 进口 。 如今，中科院微生物研究所 陶勇教授 团队 使用 酶合成法 ， 将玉米淀粉转化为海藻糖， 且转化率高、产品价格低。 这是如何做到的呢？ 1.培养微生物 将菌种放入液体培养基， 菌种在这里的主要任务就是 —— 繁殖 （二分裂方式）， 培养出很多很多……很多的微生物。 2.微生物产生酶 培养好的微生物在合适的条件下 会合成我们需要的 酶 ， 酶是一种蛋白质， 它是催化淀粉水解物生成海藻糖的 一种生物催化剂。 3.淀粉转化成糖 把粗酶液加到淀粉水解液里， 在适宜的温度下反应一段时间， 淀粉就能转化成高附加值的海藻糖啦！ 本文来源：“科协频道”之《科学密探》

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从一篇微生物分类学研究论文思考动物分类学研究

热度 3 hypermarket 2018-6-24 18:06

不知不觉间，从事昆虫系统学研究已经近20年了。像朱朝东老师一样（“慧眼”识虫http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=536560do=blogid=1112488），我的视力也在不断下降、开始眼花了-_-'；和朱老师不一样的是，我的知识面一直比较窄，很少了解动物系统学以外的知识。最近偶然看到一篇细菌分类学的研究论文，再联想到近年来大家时常提及的分类学的困境，忽然觉得好像有些感触。虽然只是浅见，也权且记录下来。 简单地说，这个困境就是，在以期刊影响因子作为常规评价标准的时候，分类学研究相对比较弱势，作为发表动物的经典分类学研究成果的代表性期刊，Zootaxa和Zookeys的影响因子通常都在1左右。相比之下，作为微生物领域发表新分类单元的主流期刊，International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology的影响因子则常年都在2以上。为什么会有这么大的差异呢？在思考这个问题之前，先来看看这篇论文中的一个表吧。 从这个表中不难看出，为了证明所分离出的菌株是一个新属，一共需要在20余项条目中给出对应的信息，并与同一科中的其它属相比较。也就是说，虽然16S的序列差异和基因组杂交（分子生物学实验或数字化模拟）是原核生物分类的2个金标准，但是有20余项其它的潜在的重要指标也在全世界微生物学家之间形成了很好的共识。这样的清单式的做法至少有三个好处。第一，在一个标准化的描述框架下，一个类群的研究结果对于其它类群的研究的价值和意义会有一定提升，不同原核生物类群的分类学研究之间互相借鉴、参考的机会自然地增多，引用的增加自然带来相应期刊和研究领域影响因子的提升。第二，一个标准化的清单会让新入门的研究生很快了解到进行研究和撰写投稿的“必要条件”有哪些。第三，一个标准化的清单会让审稿更加高效、客观。 如果上述的猜测是客观的话，那么昆虫分类学研究是否可以借鉴呢。目前已知的昆虫物种数量庞大（地球上每两种已知的物种中有一种是昆虫），并且通常认为未知的昆虫物种数量依然庞大；那么如果昆虫分类学研究能够通过标准化的描述体系而提升不同研究之间参考的机会，整个动物分类学研究成果的引用很可能都会大幅度上升。 不论在世界上还是中国，同时进行经典分类和分子系统学研究的昆虫分类学家越来越多，但是分子系统学并没有成为经典分类学研究（描述新的分类单元）的固定组成部分，并且似乎从来没有哪个期刊规定说一项昆虫经典分类学的研究工作中一定要对昆虫的哪些身体部位进行形态学描述。如果昆虫分类学的同行（或者至少某个期刊的编委会）也能达成共识，给出一个必须描述的形态特征的清单（作为金标准的鉴别特征以外的其它形态特征也要完整描述），要求必须给出线粒体基因COI和核基因ITS的序列，要求必须有基于形态特征或者COI的分支分析研究结果（即使没有分子序列数据，昆虫分类学中如果能有形如上表的形态学清单表格，也可以成为基于形态特征矩阵进行分支分析的良好基础数据），或许昆虫分类学期刊甚至学科整体的影响因子也能常年高于2吧。 痴者愚见，请大家轻拍^_^。

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[科普] 黑木耳怎样浸泡才科学？您吃对了吗？

einsunny 2018-4-26 15:38

黑木耳怎样浸泡才科学？您吃对了吗？ 黑木耳已经是百姓餐桌上非常常见的美食了，我们在吃黑木耳之前都要先将其发泡，那么黑木耳应该如何浸泡才科学呢？为什么久泡的木耳会有毒呢？小编今天来为您揭晓答案！ 黑木耳 Auricularia heimuer F. Wu, B.K. Cui et Y.C. Dai属于担子菌门Basidiomycota，蘑菇纲Agaricomycetes，木耳目Auriculariales，木耳科Auriculariaceae（戴玉成和李玉 2011；Wu et al. 2014；Wu et al. 2015），别名木耳、光木耳，又称黑菜。 图片来源：《菌物学报》2015年34卷第3期 “ 黑木耳复合群中种类学名说明”（作者：吴芳，戴 玉成） 黑木耳中含有 多糖、腺苷、黑色素、麦角甾醇、磷脂类及多种维生素 等化学成分（曹玉春等 2017）， 具有清肺益气、补血活血、镇静止痛、降血压、降血脂等多种功效 （戴玉成和杨祝良 2008；吴芳和戴玉成 2015），因其独特的营养保健价值，从古至今受到人们的青睐，是一种重要的药食兼用真菌。随着“北耳南扩”产业战略的实施，黑木耳成为21世纪发展最快的食用菌，到2012年其总产量达475.40万吨，成为我国第三大食用菌。我国黑木耳产量占世界总产量的98%以上，堪称“国蕈”（姚方杰等 2015）。 黑木耳成为餐桌上最常见的食用菌之一，但是据报道食用久泡的木耳会引起呕吐、腹泻、脏器衰竭等急性中毒症状（杨国立 2015）。根据曹玉春等（2017）研究表明在胶质菌中含 邻苯二甲酸二异丁酯（DiBP） 。 DiBP是一种公认的环境内分泌干扰物（Bruno et al. 2017），具有一定的神经毒性（陈洪涛等 2012）、生殖毒性（Zhang et al. 2016）、免疫毒性（裴秀丛等 2009），能够导致过敏性皮炎（李莉 2014）。 吉林农业大学 包海鹰教授 的研究团队采用清水浸泡、碱水浸泡和开水焯三种方法处理黑木耳，再经甲醇超声萃取和HPLC分析。结果 证明： 黑木耳经碱水浸泡、高温处理均使其DiBP含量显著降低。 原理：1）芳香烃羧酸酯与碱溶液水解成盐和异丁醇，用碱水处理“减毒”的原理可能与邻苯二甲酸二异丁酯（DiBP）遇碱生成邻苯二甲酸盐和异丁醇有关。2）高温条件下芳香烃羧酸酯不稳定，用开水焯“减毒”的原理可能与酯键断裂有关。 正确的浸泡发法 ：食用黑木耳前用碱水浸泡或者用开水焯10s以上，这样能够有效降低DiBP含量，从而避免食用黑木耳引发的急性中毒反应。 详见：《菌物学报》2018年37卷3期 http://manu40.magtech.com.cn/Jwxb/article/2018/1672-6472-37-3-389.html\0 Doi: 10.13346/j.mycosystema.170204 本期制作：王敏

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2018年3月29日－4月2日山东大学 微生物宏基因组 宏转录组 培训班

liyongjun304 2018-2-5 14:09

一、培训特色： 主题明确，针对性强，理论和实践结合，主讲与学员研讨的方式进行 讲师拥有丰富的微生物数据分析和项目执行经验 课下主讲老师为您所遇到的问题提供个性化解答 配合研究中所需的要点,围绕实际研究中常用的软件展开; 学员通过与专家直接交流，能够分享到顶尖学术机构的研究经验和实验设计思路。 二、 培训内容 一、微生物组学研究趋势与方法 1、单菌不同水平（如DNA、RNA、蛋白等）的研究趋势和方法 2、如何利用这些组学研究的内容 二、序列组装和功能分析---DNA水平 1、如何利用和比较illumina和454数据在序列组装上的优缺点。 2、如何利用Sanger测序的结果进行PCR补洞 3、基于组装好的序列进行组分（基因、功能元件、非编码RNA等）和功能分析 4、微生物分析内容和方法 5、讨论如何联合DNA和RNA分析结果形成真正的trans研究 三、微生物基因组 1、微生物基因组学的发展历史和前沿科学问题 2、 微生物群落和宏（元）基因组学 2.1 微生物群落的动态平衡， 2.2 人体微生物群落特征 2.3 微生物群落和疾病 3、病原菌泛基因组学和进化研究 3.1 微生物基因组的特征 3.2 基因相互作用网络的结构 3.3 生态环境与种群基因组进化 4、病原菌转录组和单细胞研究 4.1 单细胞研究的必要性和需要注意的问题 4.2 病原菌在压力条件下，单细胞的基因表达和调控 5、从微生物基因组学的角度理解病原菌致病性 5.1 致病菌的基因组特征和进化 5.2 微生物群落对致病菌的控制作用 5.3 环境因素诱导基因表达对致病性的影响 一、高通量时代的宏基因组学研究 1.应用于宏基因组学研究的 NGS 平台 1.1Roche/454 GS FLX Titanium 1.2HiSeq 2000 1.3PacBio RSII 2. 实验流程 2.1实验设计 2.1.1 Amplicon-based: 细菌 16S rRNA，古菌 16S rRNA，真菌 ITS， 真菌 18S 2.1.2Whole meta-genome or whole meta-transcriptome 2.2 建议测序量 2.3样本采集流程，水体、粪便、肠道内容物、土壤、物体表面、口腔 3. 生物信息学分析结果解析 3.1测序结果评估，数据统计、OUT 聚类、稀释性曲线（Rarefaction curve），指数分析（Alpha-diversity）、OUT 分类学分析（Taxonomy） 3.2群落结构及丰度分析：Shannon index 曲线、Rank_abundance 曲线、样本群落组成 分析、样品 OUT 分布 Venn 图、Heatmap 图、PCR 主成分分析 3.3分类学和进行关系分析：系统发生进化树、UniFraction PCoA、UnifracTree、NMDS、 RDA/CCA 4 生物信息学数据分析工具 4.1序列质量控制（quality control）: fastqc 4.2序列组装（Metagenomic assembly tool）: MetaVelvet; Meta-IDBA; Genovo; Bambus 2 4.3Short read alignment and mapping to reference genome: Bowtie; BWA; SOAP3; mrsFAST 4.4多样性分析（Microbial diversity analysis）: MLST; Axiome; PHACGS 4.5功能注释（Functional annotation）: RAMMCAP 4.6基因注释（ Gene annotation/gene calling ） : FragGeneScan; MetaGeneMark; MetaGeneAnnotator 4.7聚类（Binning）: TETRA; MetaCluster; Phymm 4.8一站式服务器（Automated platforms/servers for comparative and functional analysis）: MG-RAST; MEGAN 4; CAMERA; GALAXY 5 宏基因组勘探（Prospecting metagenomes）: 5.1Substrate induced gene expression (SIGEX) 5.2Metabolite regulated expression (METREX) 5.3Product induced gene expression (PIGEX) 6 案例分析，大型宏基因组项目 6.1Human microbiome 6.2 Earth Microbiome 三、报名办法及费用： 每人￥ 4300元（含报名费、培训费、资料费、上机费等相关费用），食宿可统一安排，费用自理。请各有关部门统一组织本地区行政、企事业单位报名参加培训，各单位也可直接报名参加。 四、 联系方式： 联系人：李永军 老师 联系电话： 185 1347 8760 邮箱： zky_jsjs@vip.126.com 主办单位：中国科学院计算技术研究所 烟台分所 承办单位：中科云畅应用技术研究院 主讲专家：中国科学院微生物研究所 中国科学院基因组研究所 中国医学科学院药用植物研究所

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[转载]肠型之争，终有定论？

hongkuan15 2018-1-26 15:36

原文标题： Enterotypes in the landscape of gut microbial community composition. 肠道菌群群落组成中的肠型 译者：陈亮 刘永鑫 认识肠道菌群领域的29位大佬，从熟悉他们的名字和单位开始。 Paul I. Costea 1, Falk Hildebrand 1,2,3, Arumugam Manimozhiyan 4, Fredrik Bäckhed 5,6, Martin J. Blaser 7, Frederic D. Bushman 8, Willem M. de Vos 9,10, S. Dusko Ehrlich 11,12, Claire M. Fraser 13, Masahira Hattori 14, Curtis Huttenhower 15, Ian B. Jeffery 16, Dan Knights 17,18, James D. Lewis 19, Ruth E. Ley 20, Howard Ochman 21, Paul W. O’Toole 16, Christopher Quince 22, David A. Relman 23,24,25, Fergus Shanahan 16, Shinichi Sunagawa 1,26, 王俊 5,27,28,29,30, George M. Weinstock 31, Gary D. Wu 32, Georg Zeller 1, 赵立平 33, Jeroen Raes 2,3,34*, Rob Knight 35,36,37,38* and Peer Bork 1,39,40* 德国，海德堡，欧洲分子生物学实验室(EMBL) 比利时，VIB微生物中心 比利时，布鲁塞尔大学，微生物实验室 丹麦，哥本哈根大学，卫生和医学科学系，诺和诺德基金会基础代谢研究中心 瑞典，哥德堡大学，萨尔格学院，医学研究所，分子与临床医学系，瓦伦堡实验室 丹麦，哥本哈根大学，卫生科学系，受体与肠内分泌代谢部，诺和诺德基金会基础代谢研究中心 美国，纽约大学，朗格尼医学中心 美国，费城，宾夕法尼亚大学医学院，微生物系 芬兰，赫尔辛基大学，细菌与免疫系 荷兰，瓦赫宁根大学，微生物实验室 法国，朱昂萨斯，国家农业研究院，MetaGenoPolis (MGP)计划 英国，伦敦，Guy医院，牙科中心办公室，宿主与微生物组互作中心；伦敦国王学院 美国，巴尔的摩，马里兰大学医学院，基因组研究所 日本，东京，早稲田大学，高等科学与工程研究生院 美国，波士顿，哈佛公共卫生学院，生物统计系 爱尔兰，科克郡，科克大学，APC微生物组研究所 美国，明尼苏达，圣保罗，明尼苏达大学，生物技术研究所 美国，明尼阿波里斯市，明尼苏达大学，计算机科学与工程系 美国，费城，宾夕法尼亚大学医学院，临床流行病与生物统计中心 德国，图宾根，MPI微生物组科学部 美国，德州，奥斯丁，德州大学综合生物学系 英国，考文垂，华威大学，华威医学院 美国，加州，斯坦福大学，微生物与免疫系 美国，加州，斯坦福大学，医学部 美国，加州，退伍军人事务部帕罗奥图保健中心 瑞士，苏黎世联邦理工学院，微生物所，生物部 丹麦，哥本哈根大学，生物系 沙特，吉达，阿卜杜勒阿齐兹国王大学，遗传异常研究中心 中国，澳门，凼仔岛，澳门科技大学中医药学院 香港，薄扶林，港大，医学、医药生物技术国家重点实验室 美国，法明顿，杰克逊基因组医学实验室 美国，费城，宾夕法尼亚大学医学院，肠胃病学系 中国，上海交通大学，上海系统生物医学中心，系统生物医学教育部重点实验室 比利时，鲁汶大学，微生物与免疫系 美国，博尔德，科罗拉多大学，计算机科学系 美国，博尔德，科罗拉多大学，生物前沿研究所 美国，博尔德，科罗拉多大学，化学与生化系 美国，博尔德，科罗拉多大学，霍华德·休斯医学研究所 德国，柏林，Max DelbrüCK分子医学中心 德国，海德堡，分子医学伙伴单位 来自EMBL的Paul I. Costea和Falk Hildebrand为共同第一作者。科罗拉多大学的Rob Knight和EMBL的Peer Bork为共同通讯作者。 摘要 群体分型(分层/层化，stratification)是一种有助于更好地理解人类身心健康等复杂生物学问题的有效方法。将这种方法应用于肠道微生物中，可以将不同的群落组成定义为肠型，对科学研究产生了积极的影响，但也引发了巨大的争议。 我们基于原始工作发表以来积累的大量数据进行重新分析，重新审视肠型这一概念，讨论区分微生物组结构的不同方法，并将这些概念应用于功能、生态和医学领域内。 由于肠型在描述肠道微生物群落结构时非常有效，且可能用于指导临床实践，因此我们呼吁合理的使用这一概念并希望协调出现的不同观点。 正文 人体内定殖着数万亿的有益于身心健康的微生物，通常不同的微生物群落定殖在不同的人体部位 (图1)。研究表明不同人同一部位的微生物群落组成差异很大，同一个人的不同部位的微生物群落组成也显著不同 (图1)。 图1. 健康人身体不同位置微生物组在属水平明显分开 人体内最复杂的定殖环境当属肠道，据估计大约有150克的微生物定殖于此，包括各种各样的细菌和古菌，其中以厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主要类群。 个体间微生物群落的差异已经被广泛证明，例如美国的人类微生物组计划(HMP)，欧洲的肠道宏基因组计划(MetaHIT)和众多其他的肠道菌群研究，都证明此现象的存在。 此外，研究还表明肠道微生物群落变化表现出不同的演替阶段，可分为：婴幼儿快速变化期，成人稳定期和老年退化期。 目前，在大人群和跨地理研究中，还很难简单的描述如此复杂的生物现象，部分原因是有些类群在不同个体间表现为单峰(正态分布)，而另外一些类群又表现出双峰或者更复杂的分布模式(图2a)。 考虑到肠道系统的重要性和复杂性，确定微生物群落组成的结构模式及其背后的组装机制是非常必要的，这些能够帮助我们更好的了解人体的健康和疾病状态。 基于群落组成结构的分类方法将加强基于微生物的疾病诊断、治疗或预防，并在营养、微生物和药物干预方面对个性化治疗产生影响。 这种基于微生物组成的模式可以被用来对人群进行分类，类似于癌症研究中常用的分子亚型分类，例如，在临床上，基于基因表达的模式与乳腺癌子类是相关的。 然而，我们也应注意到，在其他情况下，如结直肠癌，这种分类方式的有效性仍不清楚，值得注意的是分子水平的分型并不是在所有情况下都适用。 图2. 人类肠道微生物群落组成的分型。 a, 人类肠道中普遍微生物属的丰度分布非常复杂。基于278个MetaHIT样品中肠型主要指示物种多度数据分析得到的beta多样性的理论分布模式（左）和实际分布模式（中）和肠型空间分布（右）。 在3个大数据集中，当拟杆菌（Bacteroides）丰度分布接近于对数正态分布时，普氏菌属（Prevotella）则表现为双峰分布，暗示两种分布的混合型可以更好的解释观察值，这种现象可能来自于两种完全不同的生态过程，一个对应群落内优势物种的状态，另一个对应相对稀有物种的状态。 b, 有关肠型研究的地理分布（附表1）；报道的肠型数量在图中用颜色标示，点代表研究中样品来自于哪个国家。连线代表样品属于同一个研究项目。大部分研究来自西方国家，可能对结果造成偏差，从而忽略其他人群中的肠道菌群的变异。 c, 基于多元正态分布模拟微生物组成的示意图，存在三个高密度主峰，每一种代表一种肠型，峰图可以更清晰的展示肠型的概念。此图可以通过修改不同的参数来对图中空间分割，从而在覆盖不同人群样品范围内（由交叉平面表示）产生不同的集群数量（2个或者3个）。 d, 同一群体基于不同分类方法定义的肠型。最上面的图层将空间分割为3个离散的空间。 稳定的微生物群落变异模式已经在成人肠道研究中被证明，例如：主要类群如拟杆菌(Bacteroides)和普氏菌属(Prevotella)的比例在成人肠道内是稳定的(图2a和附图1)。 当微生物群落组成的变异被划分成集群/组(cluster)后，它们可以被称作为肠型(enterotypes)，并且可以作为一种非常有效的区分人体肠道微生物的方法。 后来，此研究方法被应用于其他生态系统如阴道和身体其他部位的微生物群落的分类。然而，由于肠道微生物聚类方法的差异，自肠型的概念提出以来，关于肠型的数量和存在其他不同类型的讨论从未间断。 在本文中，我们采用来自三个大陆的宏基因组大数据（包括美国的人类微生物组计划(HMP)，欧洲的肠道宏基因组计划(MetaHIT)和中国二型糖尿病研究数据）来评估肠道微生物群落组成的变化并验证不同的假说。 我们通过精细的元分析，提出了一种改进的肠型概念，目的是协调出现的不同观点。 研究结果展示了聚类和其他分层分析方法的优点和缺点。我们发现肠道微生物群落是结构化的，虽然在统计学上没有强有力的支持，但聚类的方法还是可以为微生物组数据提供有效的解释。 另外，由于群落水平的分层分析只解释了微生物群落变化的某些方面，因此，这种分析方法并不能替代其他分析方法对群落变异的解释。 肠道微生物群落组成模式的稳定性 通过研究上面提到的3个大数据集，我们发现在肠道菌群中，属水平的群落组成可以将样品很好的分组(附图2)，这一结果与肠型研究的原始文献的结果一致。也就是说，某些相对丰富的微生物出现频率要高于其他物种。 这些现象都可以通过计算样本之间的距离、研究产生的分组，以及通过直接观察一些肠道微生物类群丰度的复杂分布来验证(图2)。 这种微生物群落结构对特定微生物的偏好是适度的，导致在偏好某种微生物的集群周围形成更高的样品密度，但是我们也可以发现有许多样品处于不同的分组之间。 这种现象的出现导致我们很难用精确的数学的方法来描述这些偏好某种微生物的微生物群落，也很难确定这类高度密集群的数量，这就促使人们采用另一种方式来描述这部分区域，即梯度结构(gradients，连续不可分型)。 然而，我们要清楚在群落变化研究中什么是最重要的？描述这些局部最优的群落组成，是为了更好的理解生态限制和群落特性对群落结构的影响机制。 2011年，采用三种测序技术(Illumina、454和Sanger)，对来自三个国家(丹麦、西班牙和美国)的人类粪便样本中的16S rRNA基因进行测序分析，得出肠道微生物存在三种肠型的结果。 肠型被描述为“在群落组成的多维尺空间中样品密集的集群”，并且其不会受年龄、性别、文化背景和地理位置的影响。对每一种肠型的特性研究，发现共存的微生物网络中心存在一种指示/驱动类群，即这一类微生物与给定的肠型最相关。 例如：肠型1，又可以表示为ET B，Bacteroides(拟杆菌)是其最好的指示类群；肠型2，又可以表示为ET P，是由Prevotella(普氏菌)驱动的，它的丰度通常与拟杆菌的丰度成反比；肠型3，又可以表示为ET F，是通过Firmicutes(厚壁菌)占比高低来区分的，其中最主要的类群为Ruminococcus(瘤胃球菌)。 以上所有分析都是基于属水平分类进行的，因为属水平可以更好的反映生态位变化。 尽管有一些属表现出功能异质性，如链球菌(streptococci)，它既包含常见的共生菌和致死性病原体，又包含可以用于食物发酵的类群，但通常属水平的分析还是比较可靠的。 这种方法虽然可以促进个体间功能差异在临床中的应用，但是我们也不应该忽略群落在物种水平和菌株水平的变异。 大部分的研究都证实了三种肠型的存在，最初的定义也已经明确了肠型是非离散的，聚类只是一种为了对样本分组以降低复杂性来定义肠型的方法 (见图3a集群和属丰度的比较)。 尽管这一人为的定义存在局限性，由此产生的群落聚类只能部分地反映群落间距离的复杂结构，但肠型的概念已经证明对分析微生物组数据非常有帮助。 图3. 人类粪便样品微生物组存在结构亚型。 采用Jensen–Shannon距离排序278个MetaHIT样品。 a, 主要差异属的对数转换的相对丰度。在相邻的浮点轴上，展示了不同类型间投影丰度变化。图中的双峰丰度谱(虚线)和渐变丰度(实线)分别支持了梯度渐变(连续不可分)模型和非连续分组模型。 b, 三种肠型的COG排序投影也表明肠型间功能存在差异。 c, 宏基因组水平OTU的Shannon多样性指数和基因丰度（少于480000个基因定义为为低基因数，其它为高基因数）在不同肠型间显著不同，大多数为梯度渐变类型。 d, 饮食和疾病与普氏菌属（Prevotella）、厚壁菌门（Firmicutes）或拟杆菌门（Bacteroides）丰富的肠道菌群的关系（附表5）。 为方便区分，在a, b, d中3种肠型均采用颜色区分。 随后对新数据集的研究也在不同程度上证明了肠型的存在，包括对肠型数量的验证和提供的统计学证据，当然也存在一些没有发现此类结构的研究(图2和附表1)。 例如， 一项关于美国人饮食的大数据分析结果支持2种肠型的结论，一种类型包含与ET P类似的优势类群，另一种为ET B和ET F类型的混合型。 HMP的16S数据，四个宏基因组数据和一个佛兰德人群数据的研究结果与肠型原始文献的结果类似，证明存在三种肠型。 一项关于委内瑞拉、马拉维农村地区和美国大都会地区的人群研究则强调了普氏菌(Prevotella)和拟杆菌(Bacteroides)为驱动类群，另外还发现婴儿具有与成人完全不同的肠道菌群，主要含有双歧杆菌(Bifidobacteria)和变形菌(Proteobacteria)。 研究发现，人类在3岁至9岁之间肠道菌群的肠型结构逐渐建立(发现类肠型结构)，表明 基于有限样本时推断全世界不同年龄段人群肠道菌群的结构需要十分小心。 除聚类方法以外，Holmes等提出了另外一种区分菌群结构的方法。这种方法关注属水平的真实丰度而不是样品间距离，为每一个可能的结构生成一个模型，并确定每个模型如何解释观察到的数据。 采用这种多项式混合模型(Dirichlet multinomial mixture models，DMMs)对肠型原始文献中的数据进行分析，证明很可能存在四种肠型(此处也笼统的称其为“集群”)。 其中的两个集群类似于ET B和ET P，而第三个集群中瘤胃球菌(Ruminococcus)和厚壁菌(Firmicutes)内相关属为优势类群，但是这些类群在肠道菌群中通常含量很低。 最后一个集群中则含有大量未鉴定的类群。 DMMs还被用于分析瑞典健康人群的肠道菌群数据，结果确定了三个集群，同样有两个集群的群落组成类似于ET B和ET P，在另外一个集群中优势类群为一个未鉴定类群。 另一项研究采用此方法对HMP中的16S rRNA基因数据进行分析，发现肠道微生物组有四个相似的模型。应用DMMs 分析MetaHIT宏基因组数据集时，可以确定四个集群，其中两个集群与ET B和ET P重合，而另两个集群为一个更复杂的混合群(图2，附图3)。 然而DMMs属于更严格的统计方法，未来还需要进一步确认生成模型的分布假设是否适合微生物组数据。 尽管对 肠型分类起主要贡献的三种肠道微生物——普氏菌(Prevotella)、拟杆菌(Bacteroides)和瘤胃球菌(Ruminococcaceae)是肠道菌群核心物种，但是有研究已经证明其相对丰度在个体间存在最大的变异 。 另外，基于总体数据的 网络方法也确定这三种肠道微生物为三个共存网络集群的核心物种，并证明它们的丰度是相互负相关 的。 同样，一项关于肠道菌群内35个主要类群的的qPCR数据也展示了这样的负相关关系。 此外，在阿米什成人肠道菌群中也存在3个不同的网络，这些网络中的优势属与原始研究中肠型的驱动类群高度重合。 类似地，在一个由爱尔兰成年人和老年人组成的数据集里，报道了6个共丰度类群(co-abundance groups, CAGs)，且证明健康人群都具有和原始肠型相对应的网络结构。 因此，有别于聚类和建模方法，细菌共存网络是另一种解释这些聚集群落主要特征的方法。理论研究已经证明在具有不同相互作用强度的群落中容易产生类似于肠型的结构。 尽管动物的肠道菌群与人类不同，但是最近在几项动物实验中也报告了类似于肠型的结构。 在控制实验中，小鼠的肠道微生物群落中，聚类方法可以将其分成明显的集群，然而在野生动物(老鼠、灵长类和野猪)中，这种集群趋势则比较微弱。这表明，当没有外部因素影响微生物群落时，更容易出现聚集的群落状态。 因此，肠型并不是人体肠道菌群特有的，动物中同样存在这些现象，这一结果使人们认为，肠型在泛人类分裂之前就已经存在了。 肠道菌群在进化过程中主要受竞争影响，并且受到来自宿主的压力限制，因此，肠型可以代表这一共生群落的最适状态，以达到群体效应的局部最优，并兼容宿主所施加的压力限制。 定义微生物群落类型的挑战 鉴于从生态学到哲学的各个学科都在讨论微生物群落可能存在的状态，评估集群在肠道菌群研究中的作用是不容忽视的。 考虑到肠型聚类的本质特性，以及对分类级别、距离指标、聚类算法和集群优化得分等方面的多种选择，在研究中产生不同数量的集群是不可以避免的(附图4和补充信息)，即使在相同的数据集上出现不同的集群数量也不足为奇。 尽管一些人认为，有些数据集(引文8, 16, 23, 29, 42, 43)并不支持肠型的存在，但是当采用相同的方法将属于人体不同部位的样本(皮肤、粪便、阴道和口腔)区分开时，即使这一区分方法也没有多少统计支持(附图4)，这种区分方法却被科学界广泛接受。 不管聚类支持率还是建模假设(详见补充信息)，基于三大公共数据集的分析都可以得到来自文献报道的结论(附表1)，证明肠道菌群具有相似的的局部子结构，也就是3个集群的群落结构中总是存在拟杆菌属（Bacteroides）、普氏菌属（Prevotella）和厚壁菌门（Firmicutes）主导的集群，两个集群的群落结构中可以根据普氏菌属（Prevotella）的优势度来区分样品。 因此，肠道菌群的划分在一定意义上是稳定的，因为相关的聚类可以重复，并可以协调许多研究和支持群落组成的存在。 在复杂的微生物组成背景下，不同环境中肠道群落显然会表现出一定的生物学差异。尽管合理的定义肠型和确定其临界点还有很大挑战，但是肠型的概念可以帮助我们更好的理解这些差异。 这与大型生物研究中的集群概念是相似的，尽管到目前为止，区分不同类型的环境，也面临着相似的问题。例如，撒哈拉以南非洲地区的稀树、草原和森林生态系统可以作为对平均降雨量梯度变化或者稳定状态的对照。 考虑到准确定义肠道群落结构的挑战，如克服间歇效应，考虑干扰因子(附图5)和解释时间变异，肠型稳定状态的确切数字是很难确定的。 尽管如此，在许多研究(主要为西方)中，无论应用什么方法，拟杆菌属（Bacteroides）和普氏菌属（Prevotella）都是个体间最主要的差异类群，并能够解释最主要的变异。 不同肠型间的微生物组成和多样性上都有很大的不同，在随后的讨论中，有关它们的功能、生态和疾病等方面的情况都将涉及。 尽管三种肠型可能不是对数据的最佳解释，但它是最常用的模型，并且为我们研究肠道菌群提供可直接使用的框架。 肠型在功能与生态中应用 肠型间的物种组成不同表明其在功能和生态学意义上也不同。 基于三大数据集的分析结果也表明微生物群落组成的差异导致了显著的功能变异 (图3b)。 事实上，考虑基因类型时， 大多数KEGG(京都基因与基因组百科全书)直系同源(KO)和非监督同源组(non-supervised orthologous groups，NOGs)在三种肠型间存在64%和77%的差异(假阳性率FDR 0.1)。 同样在eggNOG功能分类中，25个分类中23个存在显著差异(附图6)。其它的模型选择二种或四种肠道分型方法，仍然存在广泛的功能差异(附表3)，尤其与碳代谢高度相关。 例如，报导过ET P肠型或者普氏菌属（Prevotella；无肠型的报导)的研究，通常来自非西方或者饮食富含纤维的人群样本。 这一关联让我们更容易理解菌群功能的差异， 普氏菌属（Prevotella）水解酶专门分解植物纤维，另外，有研究发现ET P群落可以导致脂肪和蛋白的分解发酵能力下降 。 相反的， ET B群落结构与富含动物蛋白和饱和脂肪酸饮食相关，并且具有拟杆菌(Bacteroides)特异的碳水化合物酶(CAZymes) (附表2)。 此外，我们发现在ET B群落中碳水化合物代谢酶显著富集(附表3)，与最近关于糖和蛋白水解的潜能增加的研究一致。 一些肠型间的功能差异可归因为某个指示属，另一些只是结构变化被动导致的(总量不变，相对增长就会有相对减少)。 肠型间的功能差异支持了不同群体特征的概念，如丰富度、多样性和时间稳定性。从生态学的角度来看，这些特征都是相关的，理论预测了诸如肠道之类的动态系统的高多样性，其营养供应和类型随着时间的变化而波动。 最早在阿米什人中采用16S扩增子测序报导了三种肠型的物种丰度不同，ET B有最低的物种丰度，此结果在最近一个更大的群体研究中被验证。我们使用三个大的数据集分析，发现 ET B种物种丰度最低，而ET F中物种丰度最高 (附图7，8)。 采用香农指数同样发现ET F中物种丰度最高，而ET B和ET P中物种多样性均下降 (附图8)。此外，这种差异与粪便稠度和/或样品转运时间的差异密切相关，其中转运较慢的ETs也显示了蛋白水解对糖精蛋白和蛋白水解代谢产物的相对比升高。 在许多研究中，健康成人的肠道群落组成在很长一段时间内不会发生显著变化，表明成人体内生态系统与肠型状态普遍比较稳定。 然而，也有例外，我们在 分析HMP宏基因组时间序列数据中，其中也包括超过6个月个人样品，其中三种肠型稳定存在，但也有16%的样品肠型存在变化。这也表明：对于一些个体，肠型是可变的，且不存在明显的边界 (附图9)。 这一结果可以用肠道菌群的可变动态模型来解析： (1) 偏好性群落组成的存在(即肠型，附图10A); (2) 个体特异性吸引子(attractors)的存在主要是由于个体的肠道群落的时间自相关(附图10B)。 证明这些模型需要有关微生物群落对不同干扰下反应的信息，从而使我们能够确定个体是否有能力保持/恢复到原来的组成状态或肠型。 不幸的是，目前我们只有非常有限的肠道菌群干扰数据，如抗生素、粪便移植和饮食干预，并且许多数据都被排除在肠型定义的框架之外，所以很难得出哪个稳定状态的模型是正确的结论。 短期的抗生素治疗对人类肠道菌群的影响太剧烈，可以导致整个群落的瓦解，不适合研究肠道菌群的恢复能力。事实上抗生素治疗可产生严重的菌群破坏，导致病原的入侵(如艰难梭菌)，并导致无法恢复至最初的菌群状态。 饮食干预对人类肠道菌群生态系统的影响更温和，因此适合用于研究肠道菌群的可塑性。 研究发现，饮食干预可以在4天内导致肠型的改变，但是10天后趋于稳定，表明肠道菌群存在一种恢复至原始状态的能力。采用普氏菌与拟杆菌相对比例定义肠型的分类方法，这种稳定性在6个月的干预实验中同样被观测到。 这一结果表明，个人的微生物组因短期饮食干预受多大影响还有待进一步研究，但支持肠型恢复能力的假说。 与之相比，长期的干预可能产生更深选的影响，长达一年的饮食干预导致拟杆菌门（Bacteroidetes）/厚壁菌门（Firmicutes）比例发生变化，从而导致肠型的改变。随着时间的推移，肠型通常变得比较稳定。 对于长期干预缺少后续的研究，更没有对其恢复力的近似研究(无论是从整体的群落相似性还是肠型的分类)。然而，有研究也暗示不同肠型可能恢复能力也不同，例如，据估计ET F中总体细菌的生长率最低，可能导致平衡状态恢复的延迟。 虽然目前还不能预测特定的扰动将如何改变微生物组，但不同的微生物组结构，包括那些被定义的肠型结构，可能会在未来作为分类治疗和指导饮食的建议。 肠道菌群的调节对疾病尤其重要，目前的挑战在于如何将一个人改变了的微生物组转变回发病之前的健康状态(菌群恢复或菌群人工调控)。 肠型在临床应用 按照肠型对肠道菌群结构分类具有潜在的临床意义。 首先，在诊断上有助于判别个体的疾病状态。其次，可作人体特定状态的风险或易感指标。再次，层化可作为预后恢复的生物标记物。第四，不同肠型可影响异质性物质代谢，从而产生不同的药物代谢动力学、药物代谢动态差异。 因此，肠道分型可作为指导治疗的选项，有助于理解不同的治疗措施。 目前，已经有一些肠型(或者主要的驱动物种)与人类疾病表型相关的报导。例如，增加拟杆菌或ET B肠型本身通常具有低的微生物多样性(附图7/8)，这与非酒精性脂肪肝炎(NASH)、结肠癌、乳糜症、免疫衰老和长期低度感染相关。 在MetaHIT数据中，ET B与ET F相比(FDR 0.1)，淋巴细胞数量和C反应蛋白显著增长，同时ET F样品有低于平均水平的胰岛素抗性水平(附图4)。 普氏菌属（Prevotella）丰度的增长与长期抗生素使用、风湿性关节炎、二型糖尿病和HIV相关(HIV在男同中高风险，可能混淆报导的关联)。 最后，ET F具有高的微生物多样性，且能够降低宿主感染程度，且报导与动脉硬化风险相关。 鉴于不同疾病表型的大量关联，肠型并不能单独作为疾病诊断指标，但可以指示某些方面的风险。目前，在特定状态下，健康个体疾病风险与肠型的关系研究的还很少，而且尚不清楚肠道菌群分类是否对疾病发展的预后有帮助。 例如，在具有克罗恩病杂合等位基因易患克罗恩病的个体中，容易出现ET P肠型；而在MetaHIT研究中，克罗恩病风险人群中中以ET B为主，表明炎症可以影响这两种肠型相互转换，从而增加患炎症性肠病的风险。 最后，某些疾病可能会有不同的病因，这可能与肠型相关。分层可以帮助我们发现这些潜在的信号，从而消除个体间微生物群落巨大变异的部分，而这些个体间的差异可能与疾病本身无关。 在小鼠研究的例子中，分层可以发现基因型与微生物组、笼子与微生物组的关联。同样地，将人类患者分层为八个微生物集群，有助于识别与微生物组成相关的医学参数，显著提高艰难梭菌(C. difficile)相关腹泻分类的准确性。 虽然目前没有长期观测的数据，但对饮食和药物的反应以及肠道生理和生活方式的影响，也可能因人体不同位置而有所不同。 因此，分层代表了不同临床相关领域的切入点。它可以在很大程度上独立于梯度-或以集群为中心的观点，类似于身体质量指数，定义的阈值是对患者疾病风险的重要指南。 更合理肠型分类的准则 为了使肠型概念更有意义，标准化是必不可少的。除了上文提到的技术困难外，单个样品的分类也受到同批次其它样品的影响。这种方式定义的肠型在不同研究中很难比较。 例如，在一次单独的研究中，大部分的样品为ET B和ET F，只有极少的ET P，最优的聚类可能只有两个或一个组。尽管如此，这些少量的ET P还是可以基于其它的数据库来鉴定。 比较不同的研究数据是比较困难的，因为不同的DNA提取方法、样本处理方法、测序技术、引物选择、数据处理过程(如rRNA聚类OTUs、拷贝数校正、嵌合体检测)等导致细菌丰度检测产生偏差(bias)，从而影响肠型的分类。 在标准化这些步骤时，需要非常严格的标准，也许需要与人工重组微生物群落 结合在一起，并扩展到肠道中发现了的大量微生物系统基因谱，从而使标准样品和临床样本之间具有可比性。 此外，还需要更多的纵向研究，包括跨越多个大陆的更大的人群研究，以确定额外的混杂因素。 事实上，几个联盟己在这方面做出努力，如国际人类微生物组标准(IHMS)，微生物组质控计划(MBQC，之前推送的两篇Nature Biotechnolog报导的DNA提取，以及实验与分析比较均是他们的工作)己经在尝试建立宏基因组学标准，并确定变异的来源。 我们提出了一个可操作的肠型分类方案，它可以避开上面列出的许多问题，并可以提供更多可比较的结果(图4)。 我们并不希望限制你对数据意义的解析，但至少可以将其他方法的分析结果与按此流程分析的结果进行比较。 基于MetaHIT数据集，我们建立了一个基于属水平的在线分类器(基于HMP1和中国二型糖尿病 http://enterotypes.org/)。 如果重新聚类的结果与分类器的结果不同，我们建议谨慎地将分层结果与该元分析中描述的肠型结果进行比较。 此外，这种方法还定义了肠型空间，通过确定哪些样本与参考数据集相似，可以用来定义“正常”肠道菌群的界限，并识别出它们之外的样本，可以作为一个健康指标。 以前也报导过非正常的疾病状态，通过使用一种包含六个物种的群落模型，在相对健康的病人中，网络分析显示出类似三种肠型的结构为主要类型，而在脆弱的、年老的病人中，有两个新的类型位主要类型。另一个病例报告了一种新的肠杆H，以肠杆菌科（Enterobacteriaceae）为主要类群。 肠型分类器只基于现有数据，如果与已知数据不相似会排除在肠型分类之外。个体的菌群异常，通常由肥胖、NASH，高血乙醇和ROS水平引起，表明非正常的组成与消化异常有关。 图4. 基于菌群结构鉴定肠型的技术路线 根据微生物丰度数据确定肠型的推荐流程图。 获取肠型分类的两种主要途径分别为：重鉴定（de novo identification；左侧路线图，可发现新肠型）和基于已知参考数据集的肠型分类（右侧路线图）。 依据现有模型推断群落数据的可能结构： (1) 先基于聚类强度参数（clustering strength measures，附图4）或使用DMM模型框架对数据进行评估，确定是否有集群结构存在。其他模型也可能有助于获取菌群数据的结构状态，但目前这类方法的具体应用还没有实现。 (2) 将样品与HMP1和MetaHIT6数据进行相似性比较以确定是否为已知肠型，在http://enterotypes.org网站可实现肠型的分类和检查。 (3) 不同的组成和结构会有许多不同的原因，例如样品来源不同，可能来自于非西方人或婴儿样本，技术性问题不同，如DNA提取、引物和分析预处理偏差等。 (4) 分类器结果的一致性，可用silhouette指数来确定。 无论是用于疾病状态识别、前瞻性分型还是解决目前存在的技术问题，标准化的肠型分类才能确保大范围研究的可比性，并有助于我们理解肠型的作用和重要性。 结论 与人类肠道菌群结构有关的主要模式的鉴定仍然充满挑战性。目前可用的研究方法，每种都有各自的优点和适用范围，鉴定出的肠型的数量和统计支持也可能会有所不同。 随着标准化流程的发展，对样品处理和数据分析的控制，可以预期未来不同研究间结果的一致性会增加。通过添加更广泛的样本和背景信息，可以进一步细化肠型的属性，扩展到工业化世界之外以更好地代表全球人口的特征。 但是现在，我们在这里提出了一种限制肠型空间的方法，以期对己知肠型之外的样本也可进行检测。 除了上文提到的许多困难，尽管有不同的统计支持，但多项研均究报导了具有相似菌群组成特征的肠型。尽管肠型并非明显的离散，且受到许多因素影响，但是它们在在分类、功能和生态特性上都有差异，并且可以在大型数据集上精确地重现。 它们代表了一种获取人类肠道中首选的微生物组成的方法，因此也可以应用于许多其他生态系统中。 仅仅依靠肠型分类可能会掩盖潜在的重要的微生物变异，因此不能取代直接的临床关联分析和专业的统计分析在微生物物种和功能差异研究中的应用。 然而，肠型仍与多种临床情况有关，如从直接的疾病关联到前瞻性分型研究，甚至是个性化的饮食干预或其他肠道菌群调节治疗。 尽管我们目前了解的知识非常有限，但我们相信肠型可以成为研究人类肠道菌群的有用工具。 肠型分类器的在线使用 肠型在线分类器主页: http://enterotypes.org/ 你只要提交一个属水平的OTU表文件，格式如下： GENUSMH0277MH0087MH0156Bacteroides 0.005 0.732 0.501 Prevotella 5.359-06 0 0 Eubacterium 6.148-05 0 0.046 ... 即可获得基于参考数据肠型分类的结果汇总如下： 同时下载可以下载每个样品的分类详细结果，示例如下： ET Within_ET_space MH0277 ET_F FALSE MH0087 ET_B TRUE MH0156 ET_B TRUE MH0444 ET_B TRUE Reference Costea, P. I., et al. (2018). Enterotypes in the landscape of gut microbial community composition. Nat Microbiol 3(1): 8-16. Nature子刊：利用“肠型”对肠道菌群进行分类 http://www.xunludkp.com/papers/read/1067264900?kf=bayi 注：译文中原始文献、数据、结果等均指提出肠型概念的原始文献：Arumugam, R. et al. (2011). Enterotypes of the human gut microbiome. Nature, 473: 174–180. 文章译者简介 陈亮，博士。2010年毕业于鲁东大学生物技术专业，2017年于中国科学院微生物研究所获微生物学博士学位。目前就职于中国科学院微生物研究所病原微生物与免疫学重点实验室，生物信息和计算生物学研究组，任助理研究员，目前主要研究内容为微生物生态学、宏基因组学等方面的数据挖掘和分析。 刘永鑫，博士。2008年和2011年毕业东北农业大学微生物学和作物遗传育种专业。2014年在中科院遗传发育所获生物信息学博士学位，2016年博士后出站留所工作，任宏基因组学实验室工程师，目前主要研究方向为宏基因组学数据分析方法、培养组学方法优化。 2017年7月创办“宏基因组”公众号，半年关注人数过万，累计阅读超百万。 宏基因组/微生物组是当今世界科研最热门的研究领域之一，为加强本领域的技术交流与传播，推动中国微生物组计划发展，中科院青年科研人员创立“宏基因组”公众号，目标为打造本领域纯干货技术及思想交流平台。 公众号每日推送，工作日科研思路、实验和分析技术，理论过硬实战强；周末科普和生活专栏，轻松读文看片涨姿势。目前经过近半年发展，分享过百篇原创文章，已有12000+小伙伴在这里一起学习了，感兴趣的赶快关注吧。

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微生物真神奇

lulingkxw 2017-12-25 00:38

没有想到芽孢杆菌添加到水泥中的效能这么优越。 以后的微生物建筑材料可以普遍利用，建筑质量就更棒了！ 转帖： 抗震水泥问世！只需喷一喷，就能抵抗9级地震！将拯救数百万人的生命 http://www.sohu.com/a/212187323_479827

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微生物酵素肥料厂的“三个效益”

lulingkxw 2017-12-5 13:52

微生物酵素肥料厂的“三个效益”（提纲） 肖卫东 1 陆 玲 2 1. 广州市从化区自然生态农业促进会 2. 广州市万归一科技发展有限公司 提要： 关于设计规模为年产量20吨微生物酵素原液——农用微生物肥料厂的综合效益分析： 微生物肥料厂理论生产周期为3个月余，正式投入产（启动科普服务和微生物肥料生产）3个月之后，可形成年产量20吨微生物原液成品的规模，相当于年产值20万元。以每亩一年提供20公斤微生物酵素原液计算，该厂可满足一千亩农田一年持续施用微生物肥料的基本需求（它可替代大部分化肥和农药用量，并可使农药化肥增效减毒）。通过微生物肥料的持续使用，可有效地促进相应面积农用地及其下游水系的环境保护，并可逐步推进土壤、种植过程和相关产品的有机化、无公害化，从而促进人体和环境健康，获得“三大效益”。 经过初步推算：该厂厂外经济效益超过厂本部经济效益10倍以上；社会效益和生态效益难以估算。 1 、技术优势 微生物产品采用以酵母菌为优势菌的微生物发酵原液作为微生物肥料的主要成分，在此基础上发展复合微生物菌产品；在微生物酵素肥料应用的基础上，开发农药添加剂和微生物农药。从而使微生物农用产品更广泛的获得应用和实现更全面的生态效益。 酵素发酵技术容易操作、质量可控，原材料丰富，性价比较高，适宜作为优先普及推广的微生物肥料品种。人们还可在此基础上，持续开发新产品，并提升产品的质量。 2 、投入生产资源 1 、场地：简易厂房 100~200 平方米； 2 、设备：发酵吨罐 7 个（原料发酵 3 个月可以出品 1 次，理论上 1 年中，吨罐生产周期可周转 4 次，此案例以 1 年 3 次周转预算吨罐需要数量。）；小型打浆机或切菜机一台； 3 、原料：适用生鲜植物原料共 4.8 吨（切碎或打浆）；红糖 1.6 吨；水 16 吨（含挥发、损耗 12% ）； 4 、人力资源 : 相关的原料采集和加工的人力资源； 5 、水电等其他资源。 3 、风险规避 酵素发酵技术可操作性强，应用领域广泛，升级和迁移易。 如因操作偏差导致杂菌繁殖，发酵失败等局部现象，纠正成本较低。通常情况下只要重复添加菌种所需食物继续发酵就可以了，不需要更换发酵基本材料。不会造成重大经济损失和技术风险。 4 、效益评价 （1）本厂经营效益 按照产值的25%预算产品利润，再加上服务增值等，可达到5万以上。 在微生物肥料厂正式投入产（提供科普和微生物肥料生产3个月后），可形成年产量20吨的产量，微生物肥料产品均价10元1公斤计算，20吨换算为2万公斤，产值为20万元。 产值20万元微生物酵素原液肥料产品，按照25%利润计算，年创造利润可达到5万。 （2）社会经济效益 通过产品使用使农产品有机化升值，1千亩，每亩地农产品综合年产量为1吨（1000公斤），由于产品品质改善，每公斤综合升值0.5元，共可增值500元，总计1千亩用地的用户可以获益达到50万元。 由于生物肥料替代了大部分化肥的投入和减少了农药的投入。节约的化肥农药费。每亩按照节约100元计算，总计1千亩可节约10万元。 根据上述分析，1000亩农作物使用微生物肥料，每年的总收益和节约成本收益总共可达到60万元。 有机化产品可以改善用户的健康；提高营养吸收水平。按1千亩供应3千人食用产品的量折算，平均每人可节约医药费10元，总计达到3万元。人均每年10元的健康福利，仅以平均每人节约一次门诊的挂号费和市内交通费估算。其实有机农产品对人的健康影响是较长远而更全面的，实际效益远超出此价值。 （3）环境生态效益 以每亩1年供应20公斤微生物原液计算，只要有20吨产品就可持续满足1千亩农田的1年施用微生物肥料的基本需求。它可有效地促进1千亩农用地的有机化和无公害化。同时，可缓解本区水源污染状况，面积达到1千亩以上。 用有益微生物取代部分化肥和农药的使用，城乡农户采用不可食用的农产品落地果、蔬菜叶茎等生物原料加工成为微生物肥料，均可以减少城乡环境植物生物废弃物杂菌等污染物排放。改善土地和环境空气质量。更有效地保护广州市重要水源之一的流溪河水源质量。 5 、结语 鉴于微生物酵素肥料的“三大效益”分析，为了促进未来农业可持续发展，和生产和生活环境、原料的健康，我们需要大力汇聚广泛的社会力量，引导社会资源有效促进微生物产业发展，尤其是微生物农用产品的生产和应用。 参考文献 略。 作者简介 肖卫东 男 广东省关工委创业青年联谊会副会长、广东省科协“科普惠农兴村带头人”、广州东锡堋农业有限公司总经理。联系电话 13711700817 13710988118 陆 玲 女 广东省生态学会人文生态专业委员会主任、广州市万归一科技发展有限公司执董。 邮箱：luling2015@qq.com

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微生物产业是现代农业创新发展的重要途径

lulingkxw 2017-12-5 13:48

微生物产业发展与有机健康生活座谈会—— 微生物产业是现代农业创新发展的重要途径 —— 用微生物产业助力从化农业升级（提纲） 陆 玲 广 东省生态学会人文生态专业委员会 背景：大趋势,生物生态技术产业支撑未来农业 科学是社会的思维，社会的思维引领着社会的行为。历史上各个时代，当彩的科学技术创新发展，促进了当彩技术产业的诞生和发展。 人类的科学发展史表明，科学技术与产业发展的关系不仅密切相关，而且，它们存在一个从低级阶段向高级阶段发展的过程。科学的当彩学科从机械运动，向化学运动，再向生物运动发展。从农业产业技术的角度看，人类农业的发展从古代的自然农业到现代化农业经历了三个阶段：第一个阶段是机械工业支持的农业；第二个阶段是化学工业支持的农业；第三个阶段是现代生物生态技术支持的农业。目前农业技术正处于复合了前面两个阶段特定的工业产业技术支撑形式的基础上进入了第三个阶段。 问题的提出： 现代农业发展，尤其是以化学工业支撑的农业技术发展，在短期内解决了农业商品化大生产对植物栽培肥料、农药、生长素和畜牧业对饲料、兽药和动物生长素的迫切需要。用新的技术手段超越了前一个阶段“自然农业”的技术手段，加速了农牧业的发展，缓和了全球性的人口激增导致的对农业产品，尤其是对食品原料激增的需求，以及食品加工业和轻工业发展对相关农产品原料的需求。让人类在较大程度上摆脱了饥饿、营养不良和寒冷的威胁，促进了工业产品的丰富和繁荣。 但是，农业和畜牧业长期使用这些化工制品，尤其是将这些制品导入食物链，它也在一定程度上破坏了食物链的自然结构及其生态平衡的关系，导致了环境与人体健康的许多问题。例如土壤、水体、空气中的环境毒素积累增多，难以自然降解。农用土壤质量普遍下降、作物病毒病虫害增多、食品质量下降。毒素的释放或进入食物链等，致使在生产过程和消费过程对生产者和消费者健康产生一定的危害。在全球范围多地出现的“癌症村”往往分布着化学产业导致的特定污染源。 此外，大量土地变成低产田、板结贫瘠化，农作物大面积单一品种的商业化生产，导致作物和动物病虫害危害加重等事实证明，严重依赖化学制品支持的、破坏了微生物与植物和动物生态关系平衡的农业，成为了危害生物与环境健康的、不可持续的农业。 为什么以化学工业支持为主要技术手段的农业走到了尽头？分析显示，因为现代农业生态系统被大量的、持续的化学毒素破坏了环境中、植物和动物体内的微生物群落的常态分布。破坏了由植物、动物和微生物所构成的生态关系，它们是在农业产业系统中自然历史形成的、可持续的、综合系统的生态平衡关系。 解决问题的出路：用微生物产业化修复农业生态失衡系统 农业从本质上是一种以环境优化来促进植物、动物和微生物生态关系优化的生物技术，植物和动物目前是人类食物的主要来源。然而，几乎所有的农业生产都是关于植物种植业和动物养殖业的。鲜有将微生物产业纳入农业生产系列中。人们似乎忽略了微生物的存在，尽管微生物在自然生态系统中一直都处于不可缺少的重要位置。 但在以化学工业为主要技术支持的农业中，长期地大量使用含毒的化学农药制品、抗生素，不仅使得农产品生物化学构成包含了没有降解的毒素，并直接对环境和通过食物链对鲜活农产品体内的有益微生物菌群，对人体内的有益微生物菌群进行了毁灭性的打击，导致了农业生产陷入危机，人体健康问题凸显。 由于化肥、农药等化学毒素不仅破坏了环境中的微生物系统，也破坏了农业生产中的微生物系统，进而破坏了人体内部的微生物系统。因此，我们需要修复和重建这个系统。从而促进农业生态发展的系统平衡和人类自身的健康。 微生物在自然界中的功能地位 生态学是研究包括人在内的生物系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学，微生物生态学是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的科学。各种环境中的微生物的种类、分布，微生物和其它生物的关系，微生物与物质循环等都显示了微生物在包括人类在内的自然生态系统中的重要作用和地位。 微生物在自然界中物质循环和转化中的作用 微生物的光合作用、对无机物分解作用、对有机物的各种转换关系从总体上显示各个主要生物系统在自然界中的生态功能：生产者 - 从无机物合成有机物，如植物；消费者 - 利用有机物进行生活，如动物，分解者 - 分解有机物成无机物，如微生物。 微生物在自然界物质循环中的作用 1 、碳素循环； 2 、氮素循环； 3 、硫素循环； 4 、磷素循环。 微生物技术普及化 用微生物助力于从化农业技术升级。将微生物产业技术与传统技术结合、与化学技术结合、现代机械技术、材料技术相结合，用微生物养殖业有力支撑植物和动物养殖业的大发展。 微生物产品产业化 首先，要将微生物正式纳入农业生产主要产品系列中，将微生物在农业生产中的产业地位提升到与植物和动物农产品并列的高度，在农业生产全过程建立保护微生物生态系统功能的意识。其次：大力进行微生物科普，打破微生物神秘化的观念。由于微生物通常难以肉眼直接观察，它既是处处存在，与人们的生活密切相关，又是容易被忽略其存在的生物系统。因此，要将微生物产业化，就首先要打破微生物神秘化的思想观念，向广大公众，尤其是农业生产者和消费者大力普及微生物的科学知识，了解微生物在自然界生态系统中，尤其是对人类生存与健康发展的重要作用。再者，微生物产业化要实行“两条腿走路”。一方面要鼓励群众大力发展家族自营式、合作社经营式等小作坊、小车间、小工厂等微生物生产经营模式，同时，也要积极创造条件大力扶持微生物产业的工业化、规模化和标准化。因地制宜，建立结构合理的农业微生物生产系统，积极开发微生物肥料、微生物饲料、微生物农药、兽药和微生物生长素和保鲜材料等产品。此外，还要注重开发微生物与人体健康相关的产业，大力开发微生物发酵食品、日用品和环保用品，并在此基础上，全方位地促进微生物产业向各个领域渗透发展，包括农业、工业、能源、环保、日用品、材料工业（聚酯）等。 背景数据：广州市从化区主要农产品 2012 年和 2016 年产量产值比较 年 2012 年 2014 年 2016 年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 品名 面积 / 万亩 总产 / 万吨 单产 / 吨 面积 / 万亩 总产 / 万吨 单产 / 吨 面积 / 万亩 总产 / 万吨 单产 / 吨 水稻 31.57 10.68 0.341 31.85 10.94 0.344 31.39 10.62 0.338 玉米 1.00 0.36 0.36 1.60 0.50 0.313 1.38 0.42 0.304 薯类 1.749 0.8017 0.458 2 ． 4068 0.8046 0.334 2.46 3.92 1.594 蔬菜 28 62 2.214 22.66 33.82 1.491 23.68 35.75 1.510 水果 38.39 8.60 0.224 37.81 10.18 0.269 38.39 10.33 0.269 花卉 2.2 28131/ 万元 12786.82/ 元 2.67 52432 / 万元 19637.45 / 元 表中基础数据参考：从化区农业局网等。 背景数据续表：从化区主要农产品 2012 年和 2016 年亩产产量比较表 序 年 平均亩产比较 累计 1 序号 10 11 12 2 栏目关系 3-6 6-9 12+11 3 品名 12-14 （吨） 14-16 （吨） 4 水稻 +0.003 -0.006 -0.003 5 玉米 -0.047 -0.009 --0.056 6 薯类 -0.124 +1.26 +1.136 7 蔬菜 -0.723 +0.019 -0.604 8 水果 +0.045 ± 0 +0.045 9 花卉 +6850.63 +6850.63 提示： 上表数据显示在 2012 年到 2016 年期间，从化区的花卉业，亩产产值数倍地超过了其他种植业，并获得快速增长，而其他保持种植技术传统的种植业产值增长速度尚不明显，一直徘徊。分析其主要原因是，花卉业的出口和商品化程度比较高，单位投入相对比较高，但该行业产从技术上与国际先进种植技术接轨，在广泛应用了微生物肥料等生产材料也是其中重要的因素。 作者简介 陆玲，女， 1958 年生；经济学硕士、副研究员、广东省生态学会人文生态专业委员会主任。长期从事跨学科研究、科普工作；依托广东省生态学会、深圳市生态学会、广东省老科学技术工作者协会的支持，策划和主持了“幼儿园生态素质教育”等多个市级科研、科普创新项目。理论与实践结合创建了《企业生态学》。

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微生物产业必将让中国农业快速腾飞

lulingkxw 2017-10-19 15:59

微生物是农业生态系统不可缺少的组成部分 近几十年来，农业生产大量使用化学产品：化肥（饲料）、农药（兽药）、生长素（激素），以及受到工业污染的影响，导致了大气、水体、土壤中的微生物和动物的种群和种类数量锐减，抑制了微生物生态功能的有效发挥。尤其是土壤碳氮平衡破坏、土壤板结、生物肥力严重降低，虫害肆掠、环境污染，影响了农作物生长，导致农产品品质下降，食品安全等公众健康问题日益凸显。 农业生态系统是人类根据自身需要对自然生物系统重建增效的产业生态系统，它必然要在尊重自然规律的基础上来实现产出效益的最大化。 自然界生物系统由动物、植物和微生物组成，它们发挥了生产者、消费者和分解者等多种功能，从而使得生物系统之间保持着生态关系的平衡。但在这个系统中，尽管微生物是种类最丰富，分布最广泛的生物系统，却也是日常生活中，肉眼难以发现而容易被忽略其存在的生物系统，微生物在人体与环境中，在农作物与生产环境中健康与否需要引起高度重视。 我深信，中国农业一旦补充了微生物产业，一定可以快速腾飞起来的。加油，中国梦不是敲锣打鼓就可以实现的，它要靠科技，靠我们创新和应用科技的持续努力！ 在最近一次微生物产业学术座谈会上，我的朋友们给我分享了多种微生物促进农业故事，其中，以下这个比较神奇。 微生物酵素应用在农业的益处多 1 、治理污水，改善水体。酵素含丰富的活性酶、益生菌、醋酸等，可有效分解水体中的有机物、重金属、油料、清洁剂、化肥、农药等污染物。 2 、改良土壤，增加土壤微生物和地力。酵素可迅速有效灭杀土壤里的病原菌，增加土壤里微生物含量，将有机物和污染物分解和催化为植物可吸收的肥料，把板结贫瘠的土地转化为沃土。 3 、促进植物光合作用。酵素可将自然界中各种形态的碳转化为植物可吸收的碳肥，增强植物光合作用，促进植物生长，缩短生长周期，增加作物产量。 4 、促进植物根系发达， 抗风灾暴雨。酵素中的微生物可疏松土壤，使植物根系获得更多的氧气，增强植物吸收营养的能力和抗倒伏能力。 5 、酵素可加速分解回田的秸秆、杂草、绿肥等有机物为腐殖肥。 6 、提高果蔬甜度，口感更好。 提高瓜果坐果率，延长收成期。 7 、可预防蔬果多种常见病虫害，如姜温病、茄科青枯病、香蕉木瓜黄叶病、柑橘黄龙病等等蔬果的 “ 癌症 ” 。 8 、天然保鲜剂，令农产品更耐储存和运输，可令花卉开得更艳丽和持久。 9 、酵素喂养家禽家鱼，可改善其肠道环境，促进消化和生长，减少发病率和死亡率。（劳少萍、肖卫东）

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Nature—微生物感染和TLR4信号通路激活可能引起脑海绵状血管畸形

CZC 2017-6-6 12:01

Nature—— 微生物感染和 TLR4信号通路激活可能引起脑海绵状血管畸形 Abstract 1.CCM formation is stimulated by GNB infection and intravenous LPS injection. 2.CCM lesion formation requires endothelial TLR4/CD14 signalling. 3.Increased TLR4 or CD14 expression is associated with higher lesion number in familial CCM patients. 4.CCMs fail to form in most germ-free mice. 5.CCM susceptibility is associated with increased levels of Gram-negative Bacteroidetes s24-7.

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以“人民的名义”告诉ZF：别太干净了！

热度 6 hongkuan15 2017-5-3 07:33

这两天，中新网西安新闻报道了当地环卫部门公布了“以克论净”的城市道路标准，有网友表示：“大街都扫这么干净，我的小窝都不好意思住了！”；“街道搞这么干净，这不是难为环卫工人吗？”据了解，除西安外，山东、河北、重庆等地也出台过相关规定。然而，这样的严格的卫生活动可能并不会对人民的健康有多大促进作用，还可能起反作用！ 科学研究表明，太干净了，反而不利于健康！不让接触土，人民不答应。 农场里的“脏孩子”免疫力更强 哮喘通常始于婴儿时期，有研究显示那些在生活在北欧，在传统农场环境下长大的孩子对哮喘和过敏有天然抵抗力。而在城市中长大的孩子，家中比较干净，一尘不染的环境导致其中尘埃里的细菌较少，尘埃中的LPS含量与这些孩子哮喘发病风险密切相关。这可能是由于农场环境比较脏，土壤，尘埃中含有的大量微生物，其中的细菌脂多糖（LPS）可能帮助这些孩子提高了天然抵抗力。 吃奶猪接触土壤，肠道菌群早成熟，免疫力更好 不光人接触土壤少了，现在养殖的猪也更难接触到土壤了。它们几乎终生都生活在围栏里，有些一生都没接触过土壤。 猪的本性就是爱玩土，玩泥，接触不到了身体自然不健康，必须用大量的抗生素来抗病。最近的研究显示，在猪的哺乳期给它们提供接触表层土的机会，模拟自然状态下早期菌群暴露的过程，在产后第4天到哺乳期结束持续让它们接触土壤环境。结果发现，在接触土壤的仔猪体内，与饮食转换（从母乳到植物为主的饮食）相关的肠道菌群的能够更快的成熟，这些猪可以更快的适应食物转换过程，出现肠道疾病的比例也低。普氏菌属和厚壁菌门的许多成员在饮食转换过程中能够快速显著富集。 人类是不是也这样呢？养过娃的人都碰到过食物转换过程中出现的孩子便秘腹泻的情况。是不是可以在出生后多让孩子接触土壤，让他们肚子里的菌快速发育成熟，从而快速适应环境。我估计实行起来非常困难，现在的孩子太“金贵”了，家长恨不得把孩子的环境都变成无菌的，孩子吃的用的都得消毒，让他们接触土，想都别想！ 生活中城市中的人，丢失了大量共生微生物 在城市化及工业化进程中，人类的生活环境大幅提高，生活质量也好了，然而，相关的疾病也增加了。有研究调查了不同地理区域（欧洲、北美、亚洲、大洋洲）人群的的肠道菌群构成，其中包含13个发达国家（工业化社会）和2个传统的狩猎国家（农业社会前，坦桑尼亚和秘鲁）。结果发现，发达国家的人的肠道菌群多样性比狩猎国家的人要少很多，丢失了很多独特的菌。自从人类从农业社会迈入工业社会，人类丢失了大量的肠道共生菌群，并且一些菌的功能也发生了巨大变化，可能这些菌和整体功能的丢失对人类健康产生了显著影响。 环境越干净越好吗？ 俗话说“不干不净，吃了没病”，是有道理的。现在的研究发现，环境微生物对人的免疫系统发育和平衡至关重要。“卫生假说”认为，太干净的环境，缺乏微生物的刺激，导致儿童免疫系统发育障碍，过敏，哮喘等都与“太干净”有关。随着城市化进程加快，环境越来越干净，土地越来越少，水泥路，柏油路越来越多，人们正在远离尘土，远离微生物。与之相伴的是，我们发生感染的比例越来越高，过敏症，哮喘，以及多种炎症性疾病，甚至焦虑，抑郁等精神类疾病的发病率也在持续增加，这一切可能都跟我们生活的环境太干净有关。 不要剥夺人民接触微生物的权利 由于微生物对维持人体健康至关重要，我们的人民，特别是生活在城市的人需要更多的接触微生物，接触土壤。ZF的初衷是好的，但是这种近乎苛刻的卫生标准实际上正在 剥夺人民接触微生物的权利。为了感官的卫生干净，牺牲自己或者后代的健康，长远来看未必是好事。 留点机会给人民接触土壤吧！路上的土也是土啊！ 一起来看看，究竟要多干净？ 西安碑林区柏树林街道环卫所所长兰有刚25日在接受中新网记者采访时表示，在城市道路设施完好的情况下，只要认真清扫，该辖区道路基本都能达到“以克论净”这一标准。西安市道路清扫保洁等级划分为：重点区域（每平方米灰尘分别不超过5克）、一级（10克）、二级（15克）、三级道路（20克），道路清扫保洁质量应达到“道牙无尘，路无杂物，设施整洁，路见本色”的质量标准。考核也不马虎，真带着电子秤，按克称重。为了公正，操作时还会选三个不同点收集尘土称重，取中间值来判断该路段是否达标。 来看看考核人员的认真程度吧。小刷子都用上了。 62岁的环卫工王观海负责的是三级道路，但要保持合格还是会每天至少要扫四五遍，从清早4点起来差不多要干到下午6点。检查结果与她每月的绩效工资挂钩，如果三次不达标则就会罚款。 参考资料： Holt P G, Sly P D. Environmental Microbial Exposure and Protection against Asthma. . New England Journal of Medicine, 2015, 373(26):2576-2578. Nguyen V, Tsai T C, Maxwell C, et al. Early exposure to agricultural soil accelerates the maturation of the early-life pig gut microbiota . Anaerobe, 2017. Mancabelli L, Milani C, Lugli G A, et al. Meta-analysis of the human gut microbiome from urbanized and pre-agricultural populations. . Environmental Microbiology, 2017, 19.

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手机比鞋底还“脏”？来看看上面都有啥微生物

热度 1 hongkuan15 2017-4-25 11:39

还记得那个手机培养细菌的实验吗？英国萨里大学 (University of Surrey) 的SimonPark教授带领生物系学生进行了一项手机细菌培养实验。实验中，他们将自己的手机印在培养皿上，而后对留在培养皿中的细菌进行培育。细菌在培养基的刺激下不断生长。3天后，他们对细菌进行研究。虽然看上去令人作呕，但他们发现的大部分手机细菌对身体无害。 其实，早在这个实验之前，就有一项研究采用了高通量测序的方法，详细比较了手机和鞋底的微生物组成。哎，歪果仁真会玩，没事比较这个干啥？看起来这么无聊的研究，其实是一项关于家庭微生物组研究项目的一部分。由于人体微生物对人体健康密切相关，这个项目主要是想了解家庭中与人类生活在一起的家里环境中的，如地板上，浴缸里，桌子上，水龙头里的微生物与人体微生物之间的关系。 他们用棉棒在几十人的手机和鞋底上进行采样，然后提取里面的DNA进行测序。手机上还好采，不过鞋底的样本得需要采样者的一点勇气了，如果碰到汗脚的家伙，那他可就有点遭罪了。经过如此折腾，他们到底有什么发现呢？一起来看看。 经过测序，发现了在这两个地方微生物有几百种，其中最主要的，含量最多的包括下面五种菌： Ø支原体（Mycoplasma ），是最小的细胞（直径仅0.1μm），大多与抗生素的耐药性和呼吸道疾病有关，如肺炎； Ø莫拉菌科（Moraxellaceae） ，包括多种菌，其中一些是牛红眼病的病原体，以及人的呼吸道疾病菌耐药性病原体。 Ø鞘脂单胞菌科（Sphingomonadaceae） ，广泛分布在海洋和陆地栖息地的菌，其中一些物种在垃圾填埋场能够迅速降解塑料。 Ø蓝藻（Streptophyta） ，蓝藻类微生物，能够进行类似于植物的光合作用。 Ø黄杆菌科（Flavobacteriaceae） ，一组与鱼病有关的菌，如彩虹鳟鱼鱼苗综合征以及细菌性冷水病。 这些菌大多还是与疾病有关系的，但是这并不表示都会致病。那手机和鞋底上的微生物一样吗？答案肯定是不一样！这俩地方一个是人脸经常接触的地方，一个是最接地气的地方。特别是人脸可是人们最爱护的地方，尤其是美女们，每年给她投资的保养品成千上万啊，怎么能够跟地面一样呢。通过对比不同科水平的微生物组成，确实发现手机和鞋底的微生物不一样（见下图）。 手机上的微生物存在比较多的支原体科（Mycoplasmataceae）的菌，有的手机上这类菌的含量可高达80%以上。而鞋底上的菌种类比较多，每类菌的比例上似乎比较均匀。如果说细菌的种类多代表“脏”的话，似乎鞋底上更脏，当然，这也符合我们大多数人的常识。 经过详细对比，发现两个地方分别有五十多个科的微生物存在显著差异，其中最具代表性的菌分别有四种。 手机上最具代表性的菌： Ø支原体（Mycoplasma）–占52%手机细菌。 Ø链球菌科（Streptococcaceae）–占2.44%手机细菌–一些亚种与咽喉炎和脑膜炎有关。 Ø梭杆菌科（fusobacteriaceae）–占0.26%手机细菌–一些是喉咙中的病原菌。 Ø奈瑟氏菌科（Neisseriaceae）–占0.55手机细菌–能引起淋病和脑膜炎。 鞋底上最具代表性的菌： Ø莫拉菌科（Moraxellaceae）–占6.8%鞋底细菌。 Ø鞘脂单胞菌科（Sphingomonadaceae） 占6.1%鞋底细菌。 Ø未知的γ-变形菌（Gammaproteobacteria） 占2.7%鞋底细菌。包括大肠杆菌和沙门氏菌和弧菌。 Ø未知的放线菌（Actinomycetales）–占2.8%鞋底细菌。大多为革兰氏阳性菌，某些菌用于生产药品用于治疗癌症和感染。 看来手机上确实含有不少病原菌啊。另一项研究，采用培养法，对比了50个医院里的医护人员和50个其它的手机上的微生物，结果发现，50个医护人员的手机中有10个检测到了金黄色葡萄球菌，其中40%还含有耐药性；而50个其它人中有18个检测到了金黄色葡萄球菌，并且其中50%含耐药性。是的你没看错，这个结果表明医护人员的收集并没有我们想象的那么“脏”。这可能跟他们的职业习惯有关系，因为他们必须要经常对手部进行消毒，减少了微生物的数量。这个结果也说明，无论是谁的手机，上面确实会沾染上病原菌。 有人说了，手机上这么多致病菌，怎么也不感染人呢？这就设计到致病菌的数量和感染途径了。比较手机上的细菌数量有限，也不是都拿着收集舔啊舔的，所以，即使上面有这些菌，也不用特别担心。也不用给手机消毒，因为细菌无处不在，消毒了也杀灭不了。 可以看出，手机上和鞋底的微生物组成确实是不一样的，并且通过分析两个地方的菌的β多样性，两个地方的菌确实能够明显分开。似乎每个人的手机和鞋底的微生物组成都是不一样的。 那么问题又来了。 既然每个人的手机和鞋底的微生物的组成不一样，那是不是可以通过检测这些部位的微生物来推测这个人是谁，TA到过哪里呢？ 理论上可以的啊，每个人用的化妆品不一样，卫生习惯也不一样，像我这种每天只用清水洗脸的人，也不经常洗手的人，手机上的微生物一定跟别人的不一样。另外，鞋底上的菌基本上都是粘的走过的地方，如地板，马路，土地等，这些地方的应该是不一样的，所有，人如果去过不同的地方，上面的菌也应该不一样。 这些都是我们的猜测，实际上还真人做了这样的有研究，下次，我们再来解答这个问题。 参考资料： Rana R, Joshi S, Lakhani S, et al. Cell Phones - Homes For Microbes! . Biomedscidirect Publications, 2013. Microbial Biodiversity of Cell Phones and Shoes. http://homemicrobiome.com/microbial-biodiversity-of-cell-phones-and-shoes/

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子宫中原来这么多微生物，会影响生育不？

hongkuan15 2017-4-17 09:15

在人体的体表和体内分布有大量的微生物，主要分布在消化道、呼吸道、皮肤、生殖道、眼睛等和外界相通的器官。其中，人们对生殖道和子宫中的微生物了解较少。人类的繁衍依赖于这个系统，从受精卵到胎儿都会受到其中的微生物的影响。 子宫内膜中有什么菌？ 近期的一篇文章 采用 宏基因组样品的分析技术， 对 子宫中的微生物进行了 分析，不仅发现人体生殖道并非是过去认为的那样是无菌的，并且鉴定出了正常及异常的阴道与子宫内膜菌群。 研究发现，子宫内膜液中含有多达191个OTU的微生物，以乳杆菌为主（ 90％是乳杆菌属），其它的为非乳杆菌属的细菌。子宫内膜中非乳酸杆菌会随着 怀孕，生产 等显着减少相关。结果表明子宫内膜微生物群处于高度稳定，并受外环境影响。 胎盘里也有多种微生物，组成与口腔接近 2012年， 美国休斯顿贝勒医学院妇产科学系 Kjersti Aagaard教授发现孕妇阴道内的微生物组成与未怀孕女性阴道内微生物组成有比较明显的区别。同时，这种微生物组成又与胎儿粪便中的成分有很大的不同。 她们还发现 胎盘中竟然也存在微生物 。胎盘的微生物组成与产道微生物不同，与口腔最为接近。估计胎盘微生物的数量在数千到十万级。 产道和子宫中的微生物可能影响生育 阴道和子宫中的微生物群可能会对生育产生影响，在从受精卵发育成胎儿到出生的过程中，微生物会通过其代谢产物或直接参与发育过程。虽然，我们对其中的机制并不清楚，目前的研究已经发现这些部位的微生物组成的变化与这些部位的病理改变会影响受精过程，影响生殖。 这些发现为生殖过程增添了一个新颖的微生物学维度。到目前为止，人们对人体生殖道菌群的了解还十分有限，更好地理解生殖道菌群失调对生育健康宝宝至关重要。 参考资料： 1，Franasiak J M, Scott R T. Endometrial microbiome . Current Opinion in Obstetrics Gynecology, 2017. 2，Moreno I, Codoñer F M, Vilella F, et al. Evidence that the endometrial microbiota has an effect on implantation success or failure . American Journal of Obstetrics Gynecology, 2016, 215(6):684. 3，Pelzer E, Gomez-Arango L F, Barrett H L, et al. Maternal health and the placental microbiome . 2016. 4，Cao B, Stout M J, Lee I, et al. Placental Microbiome and Its Role in Preterm Birth. . Neoreviews, 2014, 15(12):e537-e545. 5，Prince A L, Ma J, Kannan P S, et al. The Placental Microbiome is Altered Among Subjects with Spontaneous Preterm Birth with and without Chorioamnionitis. . American Journal of Obstetrics Gynecology, 2016, 214(5):627.e1–627.e16. 6，Ayala S, Freeman L. The Placental Microbiome: A New Site for Policing Women's Bodies . Ijfab International Journal of Feminist Approaches to Bioethics, 2016, 9. 扫一扫，关注本公众号！ 肠菌与健康 microbiota health 带你了解肠道菌群与健康的奥秘！

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还在吃这种面包？可能影响肠道菌群并引发炎症

热度 6 hongkuan15 2017-4-13 07:17

随着人们生活方式的改变，现代 高度精制 饮食中营养质量和包含的天然膳食纤维浓度在我们的食物中逐渐降低。特别是在西方和中国的一些富裕地区，最普遍的食物之一是精制谷物做的 面包 ，并且已经成为 肠道菌群膳食纤维的重要来源。 人体胃肠道微生物作为重要的人体生态系统，对人体健康密切相关，特别是对免疫系统的调节，包括有效保护人体免受病原体感染，减少发生炎症和自身免疫性疾病风险。研究表明，遗传特征，环境和饮食是影响肠道微生物组成的主要因素。其中，最重要因素之一是饮食，尽管我们对大量营养物质的个体效应仍不清楚。 工业面包，好吃，好看又好卖 面包的发酵过程会对最终面包中的纤维含量以及碳水化合物和蛋白质的复杂性有重要的影响。传统上，天然发酵是不受控制的 微生物发酵过程，现在这种天然发酵过程已被完全控制的快速发酵的工业化加工所替代，这种工业面包的发酵过程也仅需要最多2个小时。此外，工业面包通常是新鲜冷冻的，以便更好的储存和运输，并在销售点进一步烘烤。 近年来，随着更健康和注重生态的生活方式的出现，自制面包开始使用高品质的面粉，包括未精制小麦 （全麦） 或多种类面粉。 基本上，工业面包对应于面包店中最常见的面包类型。这种面包是为了适用大批量工业生产，满足保质期，口感和产品稳定性的需求。这种面包中还会添加一下面包改良剂，已达到好吃，好看，好卖的目的。 工业面包对肠道菌群不利，引发全身性炎症 最近，有研究 比较了工业化生产的面包（精制面粉，2h发酵）和家庭自制面包（粗粮，24h发酵）对肠道微生物和全身性炎症的影响。发现 与工业面包相比，家庭自制面包可增加部分有益菌数量，增加肠道菌群多样性，减少肥胖相关的内毒素血症，调节肠道稳态；而工业化面包使菌群多样性降低，增加拟杆菌门数量，引发全身性炎症。 研究中，他们将10只雌性8周龄雄性小鼠在单独笼中饲养，收集初始的基础粪便样品。“工业”和“celta”的两种面包是由Novapan S.L. （西班牙萨拉戈萨）生产的，两者的主要特征如下图所示。然后，将标准食品与工业面包粉以1:1的比例混合，自由饲喂动物21天。在这段时间结束时，收集第二个粪便样品，称为工业面包样品。然后仅用标准饲料再饲喂7天，然后在21天内给动物饲喂与celta面包粉混合的标准食物。最后的粪便样品被命名为Celta面包样品。另外，在第0天（基础），第21天（工业）和第49天（celta）收集血样，检测促炎因子浓度。 家庭自制面包增加肠道菌群多样性 通过检测粪便中肠道微生物的组成，研究发现，与工业面包相比，家庭自制面包可增加部分有益菌数量，增加肠道菌群多样性。在门水平上，可以看到自制面包可以明显增加Verrucomicrobia菌的比例，降低拟杆菌门的比例。 在属水平上，可以看到自制面包可以明显增加Akkernansia菌和Mucispirillum菌以及Prevotella菌等的比例，Akkernansia菌被认为是潜在的具有保护作用的肠道菌。此外，自制面包可以明显降低拟杆菌，Parabacteroides等菌的比例。 肠道微生物群的改变可能影响肠道免疫稳态，导致产生促炎环境。 工业面包促进炎症指标 通过检测血液中炎症相关因子，发现工业面包可以显著增加炎症相关因子的数量，促进炎症的发生。特别是炎症相关因子，如IL-6，IL-2，IL-5， IL-13等，在工业面包处理后明显增加。 因此，食用越多的工业化面包可能越容易引发全身性炎症。 面包原料和制作工艺是主要影响 面粉有差异： 对于工业面包，面粉是经典的面包专用面粉，可以承受工厂加工过程中的机械应力，其谷蛋白含量略低，为9.1％，但其麦醇溶蛋白含量更多。工业面包小麦面粉有一个谷蛋白/麦醇溶蛋白比例为31-69％。 而Celta面包，使用的小麦面粉是高劲面粉，麸质含量为10.4％，而Celta麦面包面粉谷蛋白/麦醇溶蛋白比例为50-50％。实际上，在发酵过程中，微生物会对谷氨酸蛋白具有水解作用，在24小时内为降解率为15％。当然，Celta面包的原料也比较贵，其5欧元/公斤的价格是成本为2欧元/公斤的工业面包的2.5倍。 参与发酵的微生物有差异： 在工业生产面团中使用的酵母是一种酿酒酵母109CFU / ml。 而在家庭自制Celta面包中，发酵过程由酸面起子（面肥）发酵的，里面包含多种微生物，包括109CFU / ml的酵母菌（酿酒酵母，巴斯德毕赤酵母和假丝酵母） 和109CFU / ml的 乳酸菌 （Lactobacillus paralimentarum，Pediococcus parvulus，Lactobacillus brevis和Leuconostoc citreum） 。 没错，传统的面起子里含有大量的益生菌！并且正是由于这些乳酸菌产生的乳酸使面团变酸。正因此，传统的发酵需要加碱中和乳酸，而用酵母发酵就不用。 发酵过程不一样： Celta面包属于传统面包的“慢烘焙”系列，具有延长的发酵时间和复杂的面粉和发酵菌。 工业面包只有2h的发酵），而家庭自制面包需要24h发酵，总制作时间达到26h，制作时间可达工业面包的13倍。 人类到底需要什么样的食物？ 面包是很多国家，很多人每天消费的传统食品，其对人体健康的有益作用与其成分和制造过程有关。 面包的成分和制作过程除了对肠道微生物群变化及其对我们健康的长期影响之外，还可以影响全身炎症，这必须引起人们的重视，也值得我们反思，我们人类到底需要什么样的食物。从这篇文章中，我们可以发现食材多样化，优质化，加工方式传统化，对肠道微生物友好的食物可能更利于健康。 重要的一点，便宜没好食，好食不便宜！ 参考文献： 1，Arias M, Cobo M, Jaime-Sánchez P, et al. Gut microbiota and systemic inflammation changes after bread consumption: The ingredients and the processing influence . Journal of Functional Foods, 2017, 32:98-105. 2，Chassaing, B., Koren, O., Goodrich, J. K., Poole, A. C., Srinivasan, S., Ley, R. E., Gewirtz, A. T. (2015). Dietary emulsifiers impact the mouse gut microbiota promoting colitis and metabolic syndrome. Nature, 519(7541), 92–96. 3，Conlon, M. A., Bird, A. R. (2014). The impact of diet and lifestyle on gut microbiota and human health. Nutrients, 7(1), 17–44. 4，Costabile, A., Santarelli, S., Claus, S. P., Sanderson, J., Hudspith, B. N., Brostoff, J., Gibson, G. R. (2014). Effect of breadmaking process on in vitro gut microbiota parameters in irritable bowel syndrome. PLoS One, 9(10), e111225.

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[转载]唤醒沉睡的微生物天然产物

zwbyt 2017-4-11 11:49

实验背景 微生物天然产物一直是医药界的 “ 大户 ” ，许多被广泛使用的药物（抗生素、抗癌药物等）都产自于细菌或真菌。近年来由于全基因测序的发展，我们得以看到此前被低估的细菌基因组里隐藏着的 “ 制造潜力 ” ：有许多本该用于制造天然产物的基因簇在普通的实验室培养条件下都不表达（或表达水平极低），致使它们的产物还未被发现，所以它们通常被大家称为 “ 沉睡的基因簇 ” （ Crypticbiosynthetic gene clusters ）。显然，这些基因簇一旦表达，将很有可能为我们带来新的天然产物，以及新的生物活性，所以我们的研究兴趣主要集中在这些基因簇上。具体来说，我们关心的问题是，这些基因簇的表达在细菌中是如何被调控的，它们将如何被激活，以及激活后会产生什么新的化合物。 我们选择 Burkholderiathailandensis E264 (Bt. E264) 作为研究系统。 Bt.E264 作为 Pseudomallei 致病菌组的成员之一，与 Burkholderiamallei 和 Burkholderia pseudomallei 是 “ 近亲 ” ，但它本身并不具备强致病性，所以被广泛用来作为研究模型。 Bt.E264 的基因组里有超过 20 个天然产物基因簇，但仅数个得以表达，这些化合物均具有良好的生物活性：例如 Bactobolins 是活性良好的抗生素， malleilactone 是影响细菌毒性的小分子， burkholdac 具有抑制 HDAC 酶活的功能等。值得注意的是，后两者的产量在野生型 Bt. E264 里都非常低，它们的发现也得益于对其基因簇的人为转录操控，例如引进强启动子等。但总体来说， Bt.E264 里还蕴藏着很多未能被激活的基因簇，调控这些基因簇的机理也一直是个谜团。 实验策略 根据此前 PeterGreenberg 实验组的研究， Bt. E264 的次级代谢产物受到 Quorumsensing （ QS ）的调控，例如 bactobolins 就是在细菌生长稳定期大量产生的化合物。但这一通路中是否有其他调控基因参与，以及是何种调控方式都不清楚。为了研究这个问题，我们决定首先着眼于原核生物最大的转录调控蛋白家族 —LysR 。由于 Bt.E264 本身含有超过 80 个 LysR 的同源蛋白基因，我们需要将研究范围缩小。基于 Greenberg 的 RNAseq 数据，我们发现有三个 LysR 家族的转录调控因子在 QS 敲除菌中表达发生变化，而三者中仅有一个在 Pseudomallei 致病菌组中高度保守，所以我们预测，这个 lysR 应该具有重要的功能。此外，我们在此 lysR 的启动子区发现了 LuxR 的保守结合位点，进一步验证了它受到 QS 调控的猜想。我们在 Bt.E264 野生型菌株中敲除了这个基因，并利用 LC-MS 分析了代谢组的变化。出乎意料的，很多已知的低表达的化合物都被激活了。我们看到了多个已知化合物 (burkholdac,malleilactone, thailandamide 等 ) 的聚集，同时还观察到了很多新化合物的产生。在 lysR 敲除菌中，这一激活现象可以被补偿表达 lysR 所逆转，再次证实了这个基因是调控沉睡基因簇的关键，所以我们将其命名为 scmR(secondary metabolism regulator) 。 为了更直观的体现敲除 scmR 对 Bt.E264 次级代谢产物的影响，我们利用 MS-MS networking 进行数据分析，从中清晰的看到了在 △ scmR 中被激活的各种化合物家族。同时，我们纯化并解析了几个新 Burkholdac 的结构，进一步丰富了 Bt.E264 的代谢组，也体现了 scmR 的调控范围之广。下一个问题是， scmR 是如何调控这些化合物的基因簇的。我们通过 RNAseq 实验得到了 △ scmR 的转录组变化，发现结果与代谢组的变化高度吻合。同时， 某些基因簇的特异转录因子，如 burkholdac 的激活转录因子 araC 也在 △ scmR 中高表达。这提示我们， scmR 对于基因簇们的调控很可能是通过调控它们的特异转录因子来实现的。双敲除实验验证了这一假设，也为我们最后提出 QS-scmR-araC 的调控通路提供了支持。 值得注意的是， △ scmR 菌株不仅过量表达多种化合物，还在菌株表型上产生变化。与表面光滑的野生型菌落相比，我们看到 △ scmR 呈现出多褶皱型菌落，并且在颜色上也有明显加深。对于 Biofilm 的定量检测也表明， △ scmR 具有更强的制造 biofilm 的能力。最后，我们关心这些变化是否影响菌株的杀伤性，所以通过线虫杀伤实验检测了 Bt.E264 的毒性。 Malleilactone 一直被认为是 Bt.E264 用来杀伤线虫的武器，它的高表达预示着 △ scmR 菌株很可能有更强的毒性。事实上，结果正是如此。 实验结果 由此，我们综合所有数据，提出了 scmR 的调控模型： scmR 作为在细菌生长稳定期高表达的转录因子，其本身受 QS 激活。随后， scmR 参与抑制各类次级代谢产物的产生、抑制细菌 biofilm 合成，同时影响细菌菌落表型。我们认为 scmR 是 Bt.E264 在生长稳定期的关键调控蛋白，其负向调控主要作用于次级代谢产物基因。 scmR 是首个在 Pseudomallei 菌群中发现的具有广泛调控作用的 lysR 家族转录因子，这一发现也提示我们，未来可将对转录因子的筛选纳入激活沉睡基因簇的方法之一。同时，由于 scmR 在 Pseudomallei 菌群中的保守性，我们预测它在其它致病菌中也会发挥重要的调控作用，这对于研究其致病机理具有重要意义。 引文 Mao,Dainan, et al. Discovery of scmR as a global regulator of secondarymetabolism and virulence in Burkholderia thailandensisE264. Proceedings of the National Academy of Sciences (2017):201619529.

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原来缺了它们不行！小白鼠的研究结果不适用于人类

热度 1 hongkuan15 2017-4-9 10:38

对于很多药物学研究，前期研究都是在小鼠身上进行的，从小鼠身上获得的结果并不能直接推测在人体也有类似的结果。因此，很多动物实验做完后还必须做人体实验才能进一步确定效果。很多时候，小鼠体内的研究结果与人体实验的结果并不一致。 实验室小鼠太干净，缺少了微生物 最近的研究表明，之所以在实验室小鼠获得的结果不能在人体上获得重复，可能是因为小鼠生活的环境过于干净，这些小鼠从未受任何感染，也就是所谓无特异病原(SPF)级别的小鼠。 SPF小鼠与自然界中的小鼠最主要的区别是它们拥有不同的微生物学特征，自然界中的小鼠微生物种类和数量要多，这些微生物可能会干扰免疫系统。 近年来的研究已经表明，微生物大量分布于人体体表和体内，其数量超过人体自身细胞，编码的基因数量是人体自身细胞的几百倍。这些微生物影响人体健康的方方面面，微生物对人类的免疫和代谢、生殖和发育、大脑和神经发育、心理和行为、疾病和健康都有影响。 缺少的微生物影响免疫系统 对于自然界的小鼠们来说，它们的免疫系统一直曝露在各种病原体之下。人类自身免疫系统也会受微生物影响，如果我们贸然将从SPF无菌小鼠研究中得出结论应用于人类，我们可能会犯很大错误，人类不可能生存于无菌环境中。 如果实验室里的小鼠从来没有被小鼠巨细胞病毒（野生小鼠非常常见）感染过，那么它们的免疫反应就比较弱，当面对其它致命细菌的感染时就容易生病。这些小鼠中常见的病原体很可能是小鼠体内微生物环境的组成部分，会影响小鼠的健康状态。 给实验室小鼠补充微生物？ 既然实验室的小鼠缺乏微生物，有人建议了，那就让实验室小鼠与更多的微生物接触呗。实际上，可以考虑让实验室小鼠和宠物店鼠共同生存一段时间，会使它们身体上获得不同的微生物。但是，无论如何，小鼠身上的微生物与自然界的也是存在差异的，与人类的微生物也不一样，因此，实验室的研究还必须经过人体实验才能说明问题。 参考文献： 1，Tao L, Reese T A. Making Mouse Models That Reflect Human Immune Responses . Trends in Immunology, 2017, 38:págs. 181-193. DOI: 10.1016/j.it.2016.12.007 2，Kelly Gouveia Jane L. Hurst，Optimising reliability of mouse performance in behavioural testing: the major role of non-aversive handling， Scientific Reports 7, Article number: 44999 (2017)。doi:10.1038/srep44999

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母乳中居然有近千种细菌！

热度 3 hongkuan15 2017-4-5 09:40

人体微生物相关研究突发猛进，原来都被人民看作不利人体健康的细菌们居然大量分布于人体体表和体内，其数量超过人体自身细胞，编码的基因数量是人体自身细胞的几百倍。近年来的研究显示，母乳中存在多种细菌，母乳相关菌群是在婴儿肠道中定殖的第一批细菌，对婴儿的健康有长期及短期的影响。 乳汁中含有近千种细菌，每毫升达百万个 人们原来认为无菌的乳汁中，居然也有近千种细菌。来自西班牙的科学家报道了一组有意思的研究，母乳中含有超过700种细菌，这些细菌首先进入婴儿体内，帮助他们建立肠道共生菌系统，增强免疫力，维护宝宝健康。母乳除了给婴儿提供营养，还提供了多种细菌，特别是葡萄球菌属、链球菌属及假单胞菌属。母乳中菌群来源包括母亲的胃肠道菌群，及哺乳期间乳房的细菌暴露。研究人员采用高通量DNA测序技术研究了初乳和后续的乳汁，发现在初乳中含有较多的Weissella, Leuconostoc, Staphylococcus, Streptococcus和Lactococcus，之后的乳汁，一个月和六个月后则出现口腔中特有细菌，如Veillonella, Leptotrichia和Prevotella等。母乳中的细菌数量可达 百万个每毫升。 中国妈妈的乳汁中都含有什么菌？ 有研究专门调查了中国城市中生活的哺乳期母亲的母乳菌群组成，发现无论用标准非无菌取样，还是无菌取样，链球菌Streptococcus和葡萄球菌Staphylococcus都是优势物种，其中在标准取样方法中，不动杆菌是优势属。但是，用标准方法取样的母乳中细菌数量更多。实验中还发现，双歧杆菌和乳酸杆菌只在很少的样本中丰度比较低。 不同国家母乳中含的细菌有差异 母乳中的细菌收到地理位置影响，有研究对比了来自欧洲、非洲及亚洲的4个不同国家，在哺乳期开始1个月后的母乳样本，发现顺产母亲的母乳菌群中，西班牙母亲的拟杆菌含量最高，而中国母亲的放线菌含量最高。多元不饱和脂肪酸在不同国家的母乳中不同，n-6多元不饱和脂肪酸在中国母亲中含量最高。此外，还发现，单一不饱和脂肪酸与变形菌门负相关，与乳酸杆菌相关。说明，不同地方的人的母乳菌群及脂质的组成不同。 母乳中的细菌是人体共生菌，不必担心 母乳中有细菌，即使数量很多也不用担心。这些菌是与人体共生的，母乳中的细菌数量与免疫细胞的数量不相关，说明母乳细菌并不被免疫系统视为感染源，它们是共生关系。 母乳菌群组成可能受到遗传因素、母亲健康及营养状况、分娩方式、哺乳期以及地理位置等很多因素的影响。母乳中含有的大量微生物对婴儿健康十分重要。但是，目前还不清楚母乳菌群的具体影响因素。 妈妈越重，刨腹产，母乳中细菌越少 有研究还发现一个有意思的现象，体重超重的妈妈或者分娩后增重较多的妈妈乳汁中含有的细菌种类越少。另外，分娩方式也会对乳汁中细菌有影响，剖腹产的妈妈乳汁中的细菌种类要比顺产的妈妈乳汁中细菌要少。因此，保持好的体型，尽量选择顺产，母乳中就会有更多的有益菌能够传递给孩子。 “人造母乳”的希望 母乳相关菌群是在婴儿肠道中定殖的第一批细菌，对婴儿的健康有长期及短期的影响。婴儿体内的细菌能够帮助他们消化母乳，还能帮助他们建立免疫系统。科学家对这些细菌的进一步研究，能够帮助我们建立更接近母乳的配方奶，为那些不能得到母乳喂养的孩子提供最好的营养建议。 参考文献： Fitzstevens J L, Smith K C, Hagadorn J I, et al. Systematic Review of the Human Milk Microbiota . Nutrition in Clinical Practice Official Publication of the American Society for Parenteral Enteral Nutrition, 2016. Mcguire M K, Mcguire M A. Got bacteria? The astounding, yet not-so-surprising, microbiome of human milk . Current Opinion in Biotechnology, 2017, 44:63-68. Sakwinska O, Moine D, Delley M, et al. Microbiota in Breast Milk of Chinese Lactating Mothers . Plos One, 2016, 11(8):e0160856. Alba B A, Collado M C, Alex M. Relationship between Milk Microbiota, Bacterial Load, Macronutrients, and Human Cells during Lactation: . Frontiers in Microbiology, 2016, 7(e57782). R. Cabrera-Rubio, M. C. Collado, K. Laitinen, S. Salminen, E. Isolauri, A. Mira. The human milk microbiome changes over lactation and is shaped by maternal weight and mode of delivery. American Journal of Clinical Nutrition, 2012; 96 (3): 544 DOI: 10.3945/ajcn.112.037382

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论文：跨生物类群的全球植物利用格局

entomology 2017-3-15 19:40

Global pattern of plant utilization across different organisms: Does plant apparency or plant phylogeny matter? 跨生物类群的全球植物利用格局：植物显见度或植物谱系是否重要？ - Dai - 2017 - Ecology and Evolution - Wiley Online Library http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.2882/full Abstract The present study is the first to consider human and nonhuman consumers together to reveal several general patterns of plant utilization. We provide evidence that at a global scale, plant apparency and phylogenetic isolation can be important predictors of plant utilization and consumer diversity. Using the number of species or genera or the distribution area of each plant family as the island “area” and the minimum phylogenetic distance to common plant families as the island “distance”, we fitted presence–area relationships and presence–distance relationships with a binomial GLM (generalized linear model) with a logit link. The presence–absence of consumers among each plant family strongly depended on plant apparency (family size and distribution area); the diversity of consumers increased with plant apparency but decreased with phylogenetic isolation. When consumers extended their host breadth, unapparent plants became more likely to be used. Common uses occurred more often on common plants and their relatives, showing higher host phylogenetic clustering than uncommon uses. On the contrary, highly specialized uses might be related to the rarity of plant chemicals and were therefore very species-specific. In summary, our results provide a global illustration of plant–consumer combinations and reveal several general patterns of plant utilization across humans, insects and microbes. First, plant apparency and plant phylogenetic isolation generally govern plant utilization value, with uncommon and isolated plants suffering fewer parasites. Second, extension of the breadth of utilized hosts helps explain the presence of consumers on unapparent plants. Finally, the phylogenetic clustering structure of host plants is different between common uses and uncommon uses. The strength of such consistent plant utilization patterns across a diverse set of usage types suggests that the persistence and accumulation of consumer diversity and use value for plant species are determined by similar ecological and evolutionary processes. Dai X , Zhang W , Xu J , Duffy KJ , Guo Q . Global pattern of plant utilization across different organisms: Does plant apparency or plant phylogeny matter? Ecol Evol . 2017 ; 7 : 2535 – 2545 . https://doi.org/10.1002/ece3.2882

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你喝的水安全吗？

热度 23 fdc1947 2017-3-15 08:50

你喝的水安全吗？ 现在大家都讲究健康生活，讲究营养。什么是最重要的营养素？毫无疑问，第一要素是水（虽然对于生命而言，空气比水更加紧要，但是，我们一般只是把从嘴里吃进去的食品才算营养素）。我们人体的大部分组分都是水，几乎所有的生物化学反应都在水中进行，所以，喝水是人的头等大事。 自古以来，我们的先人都是择水而居。这里的水，主要就是我们今天所谓的河流。河流里的水，来自天上，天上下的雨或者直接流到了河里，或者经过土壤的过滤，再慢慢流入河里。天上的水汽，主要来自海洋中水的蒸发，而河里的水，最后又流入了大海。多少万年以来，水一直这样在天地之间循环着。 地球上四分之三的面积被水覆盖，这么多水分子，都已经在这个星球上循环了不知多少亿年。当然，也不是所有的水分子都这样“长寿”，也许它就是刚刚被制造出来的。地球上的生物，每时每刻都在使自然的面貌发生变化。比如，植物利用太阳的能量，把空气中的二氧化碳和植物吸收来的水分变成它身体的组分——纤维素、淀粉等物质。我们人和其他无穷无尽的动物的身体里，则把它们食物中的营养物质如淀粉水解成葡萄糖，最后又氧化成二氧化碳和水。无数细菌把纤维素之类的“有机物”分解，最后也氧化成二氧化碳和水。连我们厨房里的燃气灶，也把天然气、石油气等燃烧生成二氧化碳和水。 这样，我们眼前茶杯里所盛水中的水分子，或许来自多少亿年以前撞击地球的彗星，或许来自岩石风化放出来岩石中的结晶水，或许在某一个岩洞里沉睡了几万年，或许曾经流经某一个动物的膀胱，或许来自某一场森林大火上升的烟气之中……。但是， 不管它来自哪里，它都是水，它的组成、结构、形态都一模一样 ——每一个水分子都由一个氧原子和两个氢原子组成，氧原子与氢原子之间的距离是约0.098纳米（1纳米是十亿分之一米），氢氧氢之间的夹角是约104.5 °，概莫能外。 上面一段中那句来自“膀胱”的话，让人不禁想起了那令人恶心的地沟油，但是，水的问题与地沟油全然不同。食用油在化学上属于脂肪，它的化学成分是丙三醇的脂肪酸酯，我们体检时查血的报告单上所谓“甘油三酯”就是它。丙三醇有三个碳原子，每一个与有十多个碳原子的脂肪酸生成酯。各脂肪酸碳链上的十几个碳原子以单键或双键相连接，碳原子上的氢原子数目会有不同，单双键的部位有差别，在双键的部位，还有顺式与反式的差别。总之，这是一大类化合物，可以有千千万万种不同的分子，每一种化合物分子有一百多个原子。各种分子之间，或原子的数目不同，或单键、双键的数目和位置不同，或顺反的构型不同，所有这些，都会引起其化学性质不同，从而对人体健康的影响也不同。在经过烹饪加工及与其他食物或非食物相混合发生反应之后，就不再是原来的脂肪了。 原来有营养的脂肪变成地沟油之后，其化学成分已经发生了变化，无论怎样去除杂质，消毒、漂白，都不能回到原来脂肪的分子了 。 所以， 地沟油的问题，不仅仅是有杂质、看上去“脏”了、恶心人了的问题，而是油脂本身发生了变化，它们已经不是原来的分子了，再怎么想办法去除杂质也不行了。 而 水的问题却全然不同。水是非常稳定的简单化合物。无论怎么折腾，最后的水分子总是氢氧氢三个原子，键长、键角都不变。只要去除了水中的杂质，就是原来的水 。所以，水的处理就是去除水中杂质的问题。 自然界的水，总是有杂质的。 地球上最多的水，在海洋里，它占了总水量的大约97%。但是，海水里含有3.5%左右的盐分。不去除这些盐分，那是无法饮用的。但是，去除盐分的工作是比较困难的。在可以有淡水供应的情况下，我们还是优先使用淡水。 我们实际较为容易取得的淡水，是陆地上的地表水和地下水，主要的地表水即江河湖泊中的水。古人择水而居，最主要就是居住在河边，直接饮用河水。或者打井，饮用浅层的地下水。 河水和浅层地下水都是容易被污染的，而其中对人类威胁最大的污染物是微生物。水源被微生物污染是过去传染病流行的最重要原因，直到如今，这仍然是世界上许多落后地区的重大危险。 近年来，我国在饮水安全方面下了大力气，在城市普及自来水的基础上，农村地区的自来水普及率在2015年也达到了76%。 一般大城市的出厂自来水都是适合于饮用的，但实际上，从水厂到我们家里的过程中还是可能会产生一些问题。例如，很多地方的水压不够，因此在小区设立蓄水池，然后加压送到各家，在这个过程中容易产生二次污染特别是微生物的污染，这样，我们在饮用前还是应当先烧开，这样才是安全的。 前些年，饮用桶装水使用饮水机的人很多，好像时髦了好一阵子。如今回归用电热壶烧自来水的人越来越多了。饮桶装水（主要是纯净水）的问题还是微生物污染。桶装水中不可能绝对无菌，放时间长了这些微生物就会大量滋生，纯净水反而不纯净了。饮水机也需要经常清洗，而这是一件麻烦的事情。所以，一个循环下来，许多人又回到用电水壶。 现在很多人还用家用净水机，以期饮用水更加纯净和安全。在家里使水更加纯净的方法无非两种，首先是过滤，用多层过滤物挡住可能的杂质，接着用活性炭吸附，把更微小的杂质分子或离子吸附在活性炭的表面，从而使水更加纯净。 从原理上说，这种方法当然能够使水更纯洁，但是，实际使用时会产生一些问题。首先是多层过滤物在过滤水的过程中，杂质会堵塞在几层过滤物之间，实际上是难以去除的。我们在家里使用带孔的容器淘米，那碎米粒塞住了淘米容器的空洞就往往要费很大的力气磕打也难以把塞住的碎米粒磕打下来。去除过滤物之间的杂物就更难了，甚至不可能去除干净。而这些杂物在这多层过滤物之间呆着会产生什么后果是不难想象的，那就是微生物的大量滋生。另一方面，活性炭当然有很好的吸附作用，但是，人吃饭都有吃饱的时候，活性炭吸附杂质也很快就会“饱和”的，饱和杂物的活性炭放在那里就只有坏作用了。由于水中杂质多少不同，活性炭达到饱和的时间也不同，谁能知道这些活性炭什么时候需要更换了呢？是一天还是一个月？ 如果这些问题不能够解决，那么就不仅不能达到“净水”的目的，反而成了微生物的滋生处，成了一个可怕的污染源 。 水的深度处理是一个比较麻烦的问题，对于消费者个人来说，自己可以采用的办法并不多，所以，只能寄希望于政府管理者对于水源地的控制。建设好我们的环境，保护好水源才是一个根本的办法。 实际上，自来水，特别是大城市的自来水的质量，一般都不会有大问题，我们烧开水饮用，应当是安全而且健康的。大城市的管理比较正规，各种规章制度比较齐全。退一步说，大城市政府对于居民用水安全是不敢掉以轻心的，因为万一出问题就是大问题（以小人之心度之，这也是与乌纱帽相关的大问题）。网络媒体上有时候宣扬的自来水的安全问题，往往是某些人故意夸大的结果。什么人故意夸大？那就是“利益攸关方”，不夸大自来水的缺点，无中生有地制造一些问题，他靠什么赚钱？ 现在的商品社会，很多问题并不是科学问题，而是背后的“利益攸关方”。 在政府和商家之间，我相信政府。我是饮用烧开的自来水的。你呢，你喝什么水？安全吗？

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毒不死的虫子，原来是因为肠道共生菌

hongkuan15 2017-3-12 07:05

你知道吗？除了打不死的“小强”，还有很多毒不死的虫子。在农业生产上，有一些昆虫对农药产生了耐药，即使加大农药使用量也对它们没有什么作用，说不定它们还拿这些农药当饮料了！ 共生微生物帮助宿主抵抗杀虫剂 实际上，有些时候并不是昆虫变异了，而是其体内的共生微生物发生了变化，其中一些共生微生物在宿主体内可以帮助宿主抵抗杀虫剂。举个例子， 桔小实蝇作为全球范围内的重要检疫性害虫，对热带亚热带地区的果蔬生产造成巨大损失，具有潜在的重大危害。此前研究表明，桔小实蝇肠道共生菌或具有降解敌百虫而提高其宿主抗药性的可能性。 近日， 华南农业大学昆虫学科生物入侵研究团队联合美国和澳大利亚同行研究证明，肠道内一种共生微生物---- 柠檬酸杆菌（ Citrobacter sp. ， CF-BD）在 有机磷杀虫剂敌百虫 降解中起着关键的作用。 基于与其它柠檬酸杆菌的比较基因组学分析， 发现CF-BD通过磷酸水解酶基因高表 达有效降解敌百虫而加强桔小实蝇抗性的机制。 肠道共生菌可降解敌百虫 研究人员通过荧光原位杂交技术发现该种共生菌广泛分布于桔小实蝇的中肠，并发现CF-BD通过磷酸水解酶将敌百虫降解为水合氯醛和亚磷酸二甲酯等相对毒性很低的物质，进而加强桔小实蝇的抗性的机制。 这个研究将为害虫的抗药性监测和治理提供科学参考。 从这个研究中，我们看到，昆虫抗药的根源在于肠道共生微生物，未来控制农业害虫的方式也许该变变了，针对昆虫肠道共生微生物是个应该考虑的问题。 参考资料： Daifeng Cheng et al. Gut symbiont enhances insecticide resistance in a significant pest, the oriental fruit fly Bactrocera dorsalis (Hendel). Microbiome, 20175:13. DOI: 10.1186/s40168-017-0236-z

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[转载]灰尘微生物检测能判断家里养狗还是养猫？

hongkuan15 2017-1-26 08:11

在室内尘埃中，微生物绝对是重量级角色。科罗拉多大学波尔得分校研究人员对1200户美国家庭尘埃样本进行分析，发现 在家庭室内尘埃中，平均包含着约9000种不同的微生物 。 值得注意的是，尽管少数微生物可能会导致疾病或者引起过敏，但是 绝大多数微生物对健康都没有影响，有些甚至有益健康。 该研究成果刊登在《英国皇家学会学报-生物学杂志》上。 在研究过程中，灰尘取样区域限制在人们平时难以触及到的门框上表面。与此同时，参与研究的家庭成员还要填写一份详细的调查问卷，涉及生活习惯、饲养习惯等。研究发现， 室内和室外微生物组成差异显著 ，其中细菌的差异比真菌差异要大，室内真菌可能主要来自于室外，与家庭成员没什么关系；但是， 真菌分布更具有区域 性，生活地点不同，室内真菌种类也会不同，因此，可以对一些真菌过敏原进行预测。 ▲ 真菌（a）和细菌（b）的区域分布特征 室内细菌来自于人体多个部位，其组成很大程度上取决于家庭成员组成（男女比例）以及宠物种类（养狗或猫） ，许多细菌是被冲马桶时的气流带到空气中的。 如果家里的男性成员较多，灰尘中就会有更多的 皮肤菌 Corynebacterium 和 Dermabacter ，以及与 排泄物有关的细菌 Roseburia 。这可能是因为男性一般体格较大，皮肤上脱落的细菌也比较多。当然，这也可能是男女之间卫生习惯不同造成的。女性洗澡的频率更高，而且普遍使用皮肤护理产品。 通过微生物检测 还能准确判断家里养了什么宠物 ，研究人员预测狗和猫的准确率分别为92%和83%。这说明 宠物对家庭的细菌多样性影响很大，而且这种影响高度可预测。 在养猫的家庭中，有24种菌的丰度显著高于其他家庭。在养狗的家庭中，有56种细菌特别多。 这项研究表明， 只需要简单检测一下家里的灰尘，就可以对家庭成员、宠物甚至常客进行判断。 ▲ 室内细菌菌属差异 进一步地，研究人员希望能深入了解这些与我们共处一室的微生物将如何影响我们的身体健康。通讯作者Fierer博士指出：“人们不用担心害怕家中的这些微生物，因为它们无处不在，粘附在我们的皮肤上，充斥着整个房间——绝大多数微生物都是无害的。 生活的真相就是，我们周围到处都是微生物，它们无处不在，我们相安无事。” 本文转载节选自：锐翌基因公众号 参考文献： Barberán A, Dunn R R, Reich B J, et al. The ecology of microscopic life in household dust //Proc. R. Soc. B. The Royal Society, 2015, 282(1814): 20151139. http://tech.sina.com.cn/d/v/2015-08-31/doc-ifxhkpcu4871528.shtml 图片来源于网络

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为了治性病，可能丢了性命！挽救毒不死的考拉

热度 3 hongkuan15 2017-1-4 08:32

考拉仅以澳大利亚的桉树叶为生。桉树叶营养成分并不高，但毒性还特别大，一般动物吃了可能就一命呜呼了。然而，考拉靠肚子里的特殊微生物能够分解这些毒物从而免于毒死自己。 究竟怎么回事？了解详情： 毒不死的考拉，原来是靠它们 然而，为了治疗考拉的性传播疾病，管理人员给它们服用了抗生素。一些研究人员现在担心抗生素正在破坏考拉的肠道微生物，特别是消化毒性桉树叶的微生物，这些树叶是考拉的食物来源。 用抗生素治疗考拉的性传播 猖獗的性传播感染正在威胁着澳大利亚的可爱的有袋动物--考拉。考拉遗传学家Peter Timms说，在过去几十年里，随着栖息地的破坏和人类的侵占，考拉的数量在减少，但衣原体疾病正迅速成为许多考拉的主要威胁。 这种细菌过度生长可导致考拉不育，失明甚至死亡。目前，估计该疾病感染了澳大利亚的80,000个野生考拉中的一半。 图片来源：Credit: Tanner Ford/Flickr 为了打击这种瘟疫，动物管理者已经大规模地使用了抗生素，并取得了相对成功。 他们将考拉带入康复设施，用广谱抗生素（例如氯霉素或恩诺沙星）治疗，然后释放回野生环境中。 抗生素会杀死考拉的肠道微生物 但是一些研究人员现在担心 这些抗生素正在破坏考拉的肠道微生物，特别是消化有毒桉树叶的微生物，它们几乎是考拉的唯一食物来源。 加利福尼亚大学戴维斯分校进化生物学家Jonathan Eisen说：“考拉代表了哺乳动物罕见极端且迷人的案例- - 我们知道它们生存所需的微生物组的特定功能。 现在，艾森实验室的博士生Katie Dahlhausen正在开展一项研究，以 评估抗生素如何改变这些标志性动物的微生物。 她计划今年晚些时候开始一个 众筹考察 ，在澳大利亚采集考拉的粪便。粪便中的微生物的遗传特征应该揭示在抗生素治疗后仍然存在哪些微生物 - 以及继续治疗如何影响后代。 杀死解毒微生物，考拉可能被树叶毒死 在人类中，抗生素可以引起轻微的副作用，例如腹泻和机会性感染。但大多数人通常迅速恢复，最终重建一个有效的肠道微生物生态系统 - 即使它与治疗之前已经不同。 然而，对于考拉， 失去某种特定的微生物种类可能会妨碍它们处理其唯一食物来源的能力。 桉树叶不是非常有营养并且单宁含量非常高，其对大多数哺乳动物是有毒的。 而考拉有一个特别长和缓慢的消化过程，让他们有更多的时间从这种毒性食物中吸收珍贵的能量和营养。但是它们的 这种消化能力部分可能来自单宁 - 蛋白复合物降解肠细菌 - 也就是可以分解单宁的微生物。 如果这些细菌是研究人员怀疑的关键，“他们的移除将阻碍考拉从已经相当贫乏的能源获得营养的能力，”莱布尼茨动物园和野生动物研究所野生动物疾病负责人亚历克斯格林伍德说。他们在本月初合作撰写了一本关于考拉微生物的分析报告。报告中指出：即使有一个健康的消化系统，考拉花了大部分时间在睡眠上，以节省他们从饮食中获得的能量 - 几乎所有的醒着的宝贵时间都花费在吃饭上了。 抗生素杀死微生物可能影响后代 考拉宝宝靠吃一种来自母亲的物质，类似于“便便”（Pap）的物质来获得这些微生物。pap富含来自母亲消化道的微生物，包括数量特别多的活的单宁 - 蛋白质 - 复合物降解肠细菌。 抗生素改变的肠道微生物群还可能通过减少从母亲传给后代的微生物而使后代处于危险之中。 Dahlhausen说：“Pap对考拉的生物学至关重要，考拉妈妈在照顾宝宝时仍然靠来自母亲的奶和pap。 她怀疑抗生素治疗的考拉妈妈可能会减少或消灭它们体内的关键细菌，这些菌可以传递给后代。 寻找抗生素的替代物 尽管有这些治疗措施可能杀死微生物，但停止衣原体治疗也不是目前好的选择，因为感染还在继续蔓延。因此，研究人员正在寻找标准抗生素的替代品。在2013年Timms和合作者发现了一个基因（考拉干扰素γ基因），似乎有助于调节免疫系统和抵御感染，包括衣原体。该组目前正在使用这种遗传信息来创建一种疫苗，以防止这种性传播感染，并从其第一次实地试验显示是有希望的。他们还在寻找的更有针对性的药物，将“只杀死衣原体，而不是考拉的友好和必需的肠道细菌”他说。 达尔豪森的工作和其他人也正在扩大我们对动物世界的看法。 “我们倾向于认为每种动物都是一个独特的个体，但所有的动物，包括人类，代表着一个巨大的微生物群落”Greenwood说。 我们学到的越多，我们越认识到这些微生物在使每个人成为独特的个体方面的重要性。考拉之所以是考拉，部分是因为它体内和生活环境中的细菌。 也许新的研究将有助于揭示微生物对它们的独特作用。 本文部分内容翻译自：Treating Koala STDs May also Quash Their Essential Gut Microbes. --Katherine Harmon Courage. Scientific American https://www.scientificamerican.com/article/treating-koala-stds-may-also-quash-their-essential-gut-microbes/ 肠菌与健康 microbiota health 带你了解肠道菌群与健康的奥秘！

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科学前沿丨微生物胞外呼吸

sciencepress 2017-1-3 09:34

微生物胞外呼吸的发现 微生物胞外呼吸（extracellular respiration）是近年来发现的新型微生物能量代谢形式，是指厌氧条件下，微生物在胞内彻底氧化有机物释放电子，产生的电子经胞内呼吸链传递到胞外电子受体使其还原，并产生能量维持微生物自身 生长的过程。在胞外电子传递（extracellular electron transport）被发现之前，科学家普遍认为电子传递只是在细胞内进行，对真核生物而言，电子传递链存在于线粒体膜上，原核生物没有线粒体，其电子传递链存在于细胞质膜上。直到科学家发现革兰氏阴性菌Shewanella oneidensis MR-1和Geobacter metallireducens能利用胞外的铁氧化物或锰氧化物作为末端电子受体， 产生能量和维持细胞生长（dissimilatory metal reduction，异化金属还原），才使人们意识到细菌能够将电子传递给胞外的固体基质（如铁、锰的氧化物）。此后，不仅在革兰氏阴性菌，也在革兰氏阳性菌和古菌中发现异化金属还原活性。铁呼吸［Fe(Ⅲ) respiration］是最早被确认的微生物胞外呼吸，又被称为异化铁还原，是指微生物以胞外不溶性铁氧化物为末端电子受体，通过氧化电子供体偶联Fe(Ⅲ)还原，并产生生命活动所需能量的过程。尽管在20 世纪初，Fe(Ⅲ)还原就已被认知，但长期以来，铁呼吸被误认为只是化学反应，微生物作用被忽视，直到1987 年第一个具有Fe(Ⅲ)还原活性的金属还原地杆菌（Geobacter metallireducens）被分离出来后，这个微生物群才被详细研究。随着研究的深入发展，越来越多的胞外呼吸基质被发现，包括不可溶的金属矿物（铁锰呼吸）、电极（产电呼吸）、可溶的腐殖质及其他有机组分（腐殖质呼吸）。 微生物胞外呼吸的发现具有重要的科学意义及应用价值：它的发现拓宽了人们对微生物呼吸多样性的认识，可为微生物呼吸方式的进化和微生物多样性的研究提供科学依据；胞外呼吸在污染物原位修复、污水处理与生物质能的回收（如微生物产电技术）等方面表现出重要的应用前景。随着生物化学和遗传学方面的研究进一步深入，我们对微生物胞外呼吸的机制将会有更深入更全面的认识。 微生物胞外呼吸 微生物能够通过多种代谢方式产生能量以供自身生长繁殖，而胞外呼吸是近年来发现的一种新型微生物能量代谢方式。它是指厌氧条件下，微生物在胞内彻底氧化有机物释放电子，产生的电子经胞内呼吸链传递到胞外电子受体使其还原，并产生能量维持微生物自身生长的过程。它与传统胞内厌氧呼吸存在两点显著差异：①电子最终必须传递至胞外。与NO 3 – 、 SO 4 2– 等可溶性电子受体不同，胞外呼吸的电子受体为固体（如铁/锰氧化物、石墨电极）或大分子有机物（如腐殖质），无法进入细胞，因此氧化过程产生的电子必须设法“穿过”非导电的细胞壁，传递至胞外受体。②电子传递途径不同。与常规电子传递链相比，胞外呼吸产生的电子必须经过周质组分的传递到达细胞外膜，然后通过外膜上的多血红素细胞色素c、“纳米导线”（nanowire）或电子穿梭体等方式传递到胞外，因而传递难度也显著加大。 为了完成胞外电子传递，微生物必须把传递链延伸到外膜，所以周质中也进化出了电子传递体协助电子的传递。以Shewanella oneidensis MR-1 和Geobacter sulfurreducens异化还原固态金属氧化物为例（为了简单起见，呼吸链中醌还原部分、肽聚糖层及二型分泌系统和四型分泌系统未显示），在S. oneidensis MR-1 中，醌将电子传递到CymA（位于内膜多血红素细胞色素c，是电子通过醌向周质传递的切入点），经MtrA（位于周质，是可溶性的细胞色素c，含有10 个血红素）和MtrB（非细胞色素，预测为跨膜蛋白）传至外膜的MtrC 和OmcA（位于外膜表面，均为脂蛋白，每个多肽包含10 个血红素），MtrC 和OmcA 作为末端氧化还原酶最终完成胞外铁/锰氧化物的异化还原（图1A）。与S. oneidensis MR-1 不同，在G. sulfurreducens 中，外膜细胞色素c OmcE 和 OmcS 将电子传递到导电菌毛，由导电菌毛直接将电子传递到铁氧化物（图1B）。 图1　S. oneidensis MR-1（A）和 G. sulfurreducens（B）胞外电子传递示意图（Shi et al., 2007）， 红色代表已识别的多血红素细胞色素c，黄色箭头指出电子传递路径 根据胞外电子受体的不同，胞外呼吸主要分为铁呼吸、腐殖质呼吸和产电呼吸3 种形式。具有胞外呼吸特性的微生物统称胞外呼吸菌。胞外呼吸菌的分离鉴定是当前研究的热点问题。 胞外呼吸的应用 胞外呼吸的本质问题是微生物与胞外电子受体的相互作用，即微生物如何将电子从胞内转移至胞外受体，并获取生命活动的能量。在理论方面，胞外呼吸的发现为呼吸链电子传递、胞外电子转移、能量产生途径等科学问题提供了新的视角；在应用方面，胞外呼吸在碳、氮、硫等元素生物地球化学循环、污染物转化消减和微生物产电等方面发挥了积极作用。研究表明，铁氧化物、腐殖质和电极的还原过程，常偶联各种含氮染料的降解、有机氯农药（R-Cl，如DDT 等）的脱卤还原，以及重金属和放射性元素Mn(Ⅳ)、Cr(Ⅵ)和 U(Ⅵ)的还原；此外，胞外呼吸菌（如G. metallireducens）可以利用甲苯等芳烃类物质为电子供体，将其厌氧氧化降解（图2）。 图2 　胞外呼吸介导的污染物转化机制（Lovley et al., 2004） 微生物产电技术是胞外呼吸应用研究的热点，其最基本的应用载体就是微生物燃料电池（microbial fuel cell，MFC）装置。MFC 利用胞外产电呼吸原理，以胞外呼吸菌为阳极催化剂，直接将有机物中的化学能转化为清洁电能，同时达到去除污染物的功效。目前，MFC 的应用已经拓展到以下几方面。 1、应用于废水处理。MFC 可以有效降低废水的COD、氨氮等污染物，同时产生清洁电能。 2、将MFC 改造为功能性装置，利用阳极微生物的产电呼吸促进阴极污染物的降解、重金属的去除和生产有价值的工业产品。例如，在阴极室富集氢气、过氧化氢、甲烷、烧碱、丁醇等化学工业产品。 3、应用于海水淡化处理。2009 年，Cao 等改进了MFC 的分隔膜组分，设计出新型的脱盐装置，进一步扩大了MFC 的应用范围。 4、MFC 也是良好的实验工具，可用于研究胞外呼吸菌的生理生态特性、模拟复杂微生物系统的电子流动和验证生态学理论。 目前，胞外呼吸的研究还处于起步阶段，有许多问题尚未解决。今后的研究重点应着眼于以下几点。 1、揭示更多胞外呼吸的电子受体形式。将现有的研究范围扩展到极端环境，以期发现微生物新型底物利用方式和电子受体形式。 2、分离高效胞外呼吸菌。目前报道的胞外呼吸菌的数量只占自然界的极小部分，且电子传递效率普遍不高，限制了其在微生物产电等方面的应用。借助于更完善的微生物分离系统和分子生物学方法，将进一步发现和丰富胞外呼吸的微生物资源。 3、完善胞外电子传递过程的分子学机制，将成为今后研究的热点。目前建立的胞外电子传递链只局限在Shewanella 属和Geobacter 属的铁呼吸过程，完整传递链的组成和细胞色素c 的功能和定位还不完全清楚。运用生物化学、分子生物学和电化学等多学科交叉技术，进一步确定电子传递链必需组分的分子学性质，并将电子传递链的研究扩展到其他胞外呼吸菌和胞外呼吸形式。 4、研究复杂条件下胞外电子的传递过程。不同自然环境下，同种微生物电子传递链的组成和传递机制是否相同、哪种方式是主导机制，不同菌群如何协同完成胞外电子传递，都是有待解决的问题。 5、拓展胞外呼吸的应用范围，并研究其在污染物修复和微生物产电等方面的深层机制。目前，微生物燃料电池的产电效率不高，离实际应用还有很大差距。因而提高MFC 的输出功率是胞外呼吸的研究热点和难点。 本文摘编自 周顺桂 等编著 《微生物胞外呼吸：原理与应用》 （北京：科学出版社，责任编辑 李秀伟 ，2016.10），内容略有删节改动。 ISBN：978-7-03-050053-3 《微生物胞外呼吸：原理与应用》 由国家科学技术学术著作出版基金与广州市南山自然科学学术交流基金会资助出版。本书图文并茂，内容详实，共 11 章，涵盖内容广泛而自成体系，前三章主要介绍微生物胞外呼吸概论、胞外呼吸菌及其胞外电子传递机制；第四章至第六章分别介绍铁呼吸、腐殖质呼吸以及产电呼吸；第七章至第十章着重介绍利用微生物胞外呼吸原理发展的各项应用技术；第十一章为大家呈现自然界中存在的天然生物地球电池效应。 （本文责编：李文超） 一起阅读科学! 科学出版社│微信ID：sciencepress-cspm 专业品质 学术价值 原创好读 科学品味 点击文中 书名、作者、封面 可购买本书

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[转载]微生物区系分布同动植物一致

hongkuan15 2016-12-25 10:47

■最新发现与创新 科技日报讯 （记者唐婷）12月21日，英国《自然通讯》杂志发表了中科院南京地理与湖泊所王建军、沈吉等的论文《富营养化程度改变温度与生物多样性之间的关联：来自大空间尺度生态学实验的证据》。“ 我们首次证明微生物同样具有沿着温度梯度分布的生物区系，与经典的动植物生物区系分布相一致。 ”王建军表示。 生物一般具有一定的分布区，从而形成一定地域或生态位下所特有的物种。比如动植物可分为热带、亚热带等，微生物的分区是否同理可得呢？有观点认为微生物无处不在，动植物分布规律并不适用。王建军课题组选取亚热带（中国）和亚寒带（挪威）两个地区的细菌为研究对象，采用沿海拔梯度添加营养盐的实验方法，探讨了营养盐和温度对水体细菌分布和多样性的影响。 “我们发现，沿着温度梯度或者山地垂直气候带，细菌群落呈现规律性演替，表现为低纬度高海拔地区的群落与高纬度的更相似，或者高纬度低海拔地区的群落与低纬度的更为相似。”王建军说。对此，他打了个比方，中国青藏高原是低纬度高海拔地区，天气寒冷，植被以草地为主，和高纬度、同样寒冷的北欧北回归线北部地区的植被很接近，事实上，细菌群落和植物分布的规律是一致的。 除了上述对微生物生物区系的认识外，王建军课题组还发现，中国研究区域的细菌多样性是挪威区域的2倍左右；向湖泊中输入营养盐，将会降低水体中的微生物多样性，不管是在温度较高的中国，还是温度较低的挪威。“在极端富营养化条件下，温度对细菌物种多样性的影响最强，而在中等温度条件下，富营养化对细菌物种多样性的影响最强。”王建军指出。

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十万+阅读量的科普文章原来是这样达到的

热度 9 hongkuan15 2016-12-20 14:20

在写了这么久科普文章，今天，特别意外的一篇文章获得了十几万的阅读量，评论数93，转发171，收藏400。就是这篇 《确定了，胎盘中确实存在微生物！》 。感兴趣的各位可以点开链接看看。 这是一篇介绍人体微生物最新研究进展的文章，主要内容是介绍来自美国贝勒医学院的一项研究成果，Kjersti Aagaard教授早在2012年，发现孕妇阴道内的微生物组成与未怀孕女性阴道内微生物组成有比较明显的区别。同时，这种微生物组成又与胎儿粪便中的成分有很大的不同。之后，她又发现胎盘中也有大量的微生物。文章发表后，引起了科学界的质疑。因为大家的观念中一直认为正常的人体内应该是无菌的，胎儿在母体内应该是完全无菌的。人们怀疑她们的实验过程可能存在污染。面对多方质疑， Kjersti Aagaard教授做了更深入和详细的研究，在IHMC2016的报告中，她详细展示了她们的研究结果，证明了胎盘中确实是存在微生物的，并且用荧光标记的方法可以直观的看到胎盘中微生物的存在。 这是人们首次证明胎儿在母体交流的关键器官-胎盘中确实存在大量的微生物，这些微生物可能参与了胎儿的发育过程，但目前还不清楚这些微生物的具体功能。有意思的是，胎盘中的微生物与口腔中的微生物最为接近，究竟口腔和胎盘微生物有什么样的关系？目前，我们还不清楚。 十万+和个位数阅读量的差异 就是这样一篇，在我看来比较普通的科普文章，发布在头条号上不到一天时间居然阅读量超过十万！当然，头条号的推荐量也达到了五十多万，这个数量级远远超过我的预料。这一篇文章的关注度远远超过我以往发表的所有科普文章的总和。以往发表的文章，多数文章并没有被头条号推荐，阅读量都是个位数！没有评论，没有转发。究竟是什么原因导致这么大的差异呢？ 当我仔细看了所有的评论后，我明白了。原来大家关注的“胎盘”和它的功效，对里面存不存在微生物似乎并不关注。在所有评论中，仅有一两个人探讨里面的微生物，其他人都在讨论胎盘怎么吃，胎盘有什么功效，以及自己对“吃”胎盘的看法！ 科普文章不仅要通俗易懂，还要贴近生活 意识到这一点，我对这篇文章的流行原因也就清楚了。它能抓住人们眼球，跟很多“流言”文章很类似，都是 把人们关注的一个事物加上了“科学”的包装 。尤其是有关健康的文章，更是容易吸引人的眼球。这篇文章提到的“胎盘”可能吸引了很多正在怀孕，准备怀孕的人们的关注，而且，一些妈妈也比较感兴趣。还有一些读者是关注健康保健的，“胎盘”在很多地方是流行的营养佳品。正式这些因素吸引了人们的眼球。实际上，人们更关注的是事物本身，而非文中介绍的科学知识。实际上，文章中是反对大家把“胎盘”当作保健品的，并没有什么奇特的效果，反而因为里面含有微生物，如果处理不当很可能引起一些风险。 其它科普文章并不受待见 ，可能是里面的内容太偏向科学了，可能读者读起来比较费劲，离自己的生活又很远，因此并不十分感兴趣，阅读量和转发量少是必然的。 写好科普文章并不容易，对于科学的部分，我们可以轻车熟路，很容易理解说清，但是要把它们转换为大家能懂的语言，再把研究的结果与普通大众的日常生活，关注的焦点等联系起来是最难的。因此，科普文章不仅要通俗易懂，还要贴近大众的日常生活。还有重要的一点，文章一定是要原创，一个字一个字的码出来的，而不是复制黏贴来的。现在各大平台都在大力支持原创，所有原创的内容都会被特别保护和推荐，平台的大力推荐可能是好的原创科普文章能够获得较多阅读量的原因。 无论如何，还是Mark一下这篇10万+的文章，也希望后面的文章也能获得更多人的关注，让更多的人了解科学，了解人体微生物。 最后，也要做个广告，我的科普公众号： 扫一扫，关注本公众号！ 肠菌与健康 microbiota health 带你了解肠道菌群与健康的奥秘！ 头条号：肠菌博士

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[转载]云师大青年微生物领域学者-周俊沛

jinhejiang 2016-11-19 22:12

1. Characterization of a novel low-temperature-active, alkaline and sucrose-tolerant invertase 作者: Zhou, Junpei; He, Limei; Gao, Yajie; 等. SCIENTIFIC REPORTS 卷: 6 文献号: 32081 出版年: AUG 24 2016 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 0 (来自所有数据库) 使用次数 2. Characterization of a NaCl-tolerant beta-N-acetylglucosaminidase from Sphingobacterium sp HWLB1 作者: Zhou, Junpei; Song, Zhifeng; Zhang, Rui; 等. EXTREMOPHILES 卷: 20 期: 4 页: 547-557 出版年: JUL 2016 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 0 (来自所有数据库) 使用次数 3. NaCl-, protease-tolerant and cold-active endoglucanase from Paenibacillus sp YD236 isolated from the feces of Bos frontalis 作者: Dong, Mingjie; Yang, Yunjuan; Tang, Xianghua; 等. SPRINGERPLUS 卷: 5 文献号: 746 出版年: JUN 16 2016 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 0 (来自所有数据库) 使用次数 4. A novel surfactant-, NaCl-, and protease-tolerant beta-mannanase from Bacillus sp HJ14 作者: Zhang, Rui; Song, Zhifeng; Wu, Qian; 等. FOLIA MICROBIOLOGICA 卷: 61 期: 3 页: 233-242 出版年: MAY 2016 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 1 (来自所有数据库) 使用次数 5. Characterization of a Glycoside Hydrolase Family 27 alpha-Galactosidase from Pontibacter Reveals Its Novel Salt-Protease Tolerance and Transglycosylation Activity 作者: Zhou, Junpei; Liu, Yu; Lu, Qian; 等. JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY 卷: 64 期: 11 页: 2315-2324 出版年: MAR 23 2016 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 0 (来自所有数据库) 使用次数 6. Characterization of two glycoside hydrolase family 36 alpha-galactosidases: Novel transglycosylation activity, lead-zinc tolerance, alkaline and multiple pH optima, and low-temperature activity 作者: Zhou, Junpei; Lu, Qian; Zhang, Rui; 等. FOOD CHEMISTRY 卷: 194 页: 156-166 出版年: MAR 1 2016 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 4 (来自所有数据库) 使用次数 7. Molecular and Biochemical Characterization of a Novel Xylanase from Massilia sp RBM26 Isolated from the Feces of Rhinopithecus bieti 作者: Xu, Bo; Dai, Liming; Li, Junjun; 等. JOURNAL OF MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY 卷: 26 期: 1 页: 9-19 出版年: JAN 2016 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 0 (来自所有数据库) 使用次数 8. Identification and Characterization of a New 7-Aminocephalosporanic Acid Deacetylase from Thermophilic Bacterium Alicyclobacillus tengchongensis 作者: Ding, Jun-Mei; Yu, Ting-Ting; Han, Nan-Yu; 等. JOURNAL OF BACTERIOLOGY 卷: 198 期: 2 页: 311-320 出版年: JAN 2016 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 0 (来自所有数据库) 使用次数 9. Molecular and biochemical characterizations of a new low-temperature active mannanase 作者: Zhang, Rui; Zhou, Junpei; Gao, Yajie; 等. FOLIA MICROBIOLOGICA 卷: 60 期: 6 页: 483-492 出版年: NOV 2015 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 1 (来自所有数据库) 使用次数 10. Metagenomic analysis of the Rhinopithecus bieti fecal microbiome reveals a broad diversity of bacterial and glycoside hydrolase profiles related to lignocellulose degradation 作者: Xu, Bo; Xu, Weijiang; Li, Junjun; 等. BMC GENOMICS 卷: 16 文献号: 174 出版年: MAR 12 2015 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 1 (来自所有数据库) 使用次数 11. Properties of a Newly Identified Esterase from Bacillus sp K91 and Its Novel Function in Diisobutyl Phthalate Degradation 作者: Ding, Junmei; Wang, Chaofan; Xie, Zhenrong; 等. PLOS ONE 卷: 10 期: 3 文献号: e0119216 出版年: MAR 6 2015 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 2 (来自所有数据库) 使用次数 12. Characterization of an exo-inulinase from Arthrobacter: A novel NaCl-tolerant exo-inulinase with high molecular mass 作者: Shen, Jidong; Zhang, Rui; Li, Junjun; 等. BIOENGINEERED 卷: 6 期: 2 页: 99-105 出版年: MAR-APR 2015 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 1 (来自所有数据库) 使用次数 13. Kinetic and thermodynamic characterization of a novel low-temperature-active xylanase from Arthrobacter sp GN16 isolated from the feces of Grus nigricollis 作者: Zhou, Junpei; Liu, Yu; Shen, Jidong; 等. BIOENGINEERED 卷: 6 期: 2 页: 111-114 出版年: MAR-APR 2015 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 0 (来自所有数据库) 使用次数 14. Cold-active and NaCl-tolerant exo-inulinase from a cold-adapted Arthrobacter sp MN8 and its potential for use in the production of fructose at low temperatures 作者: Zhou, Junpei; Lu, Qian; Peng, Mozhen; 等. JOURNAL OF BIOSCIENCE AND BIOENGINEERING 卷: 119 期: 3 页: 267-274 出版年: MAR 2015 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 3 (来自所有数据库) 使用次数 15. Characterization of Sphingomonas sp JB13 exo-inulinase: a novel detergent-, salt-, and protease-tolerant exo-inulinase 作者: Zhou, Junpei; Peng, Mozhen; Zhang, Rui; 等. EXTREMOPHILES 卷: 19 期: 2 页: 383-393 出版年: MAR 2015 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 2 (来自所有数据库) 使用次数 16. Molecular and Biochemical Characterization of a Novel Multidomain Xylanase from Arthrobacter sp GN16 Isolated from the Feces of Grus nigricollis 作者: Zhou, Junpei; Shen, Jidong; Zhang, Rui; 等. APPLIED BIOCHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY 卷: 175 期: 1 页: 573-588 出版年: JAN 2015 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 6 (来自所有数据库) 使用次数 17. Biochemical Characterization of a GDSL-Motif Esterase from Bacillus sp K91 with a New Putative Catalytic Mechanism 作者: Ding, Junmei; Yu, Tingting; Liang, Lianming; 等. JOURNAL OF MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY 卷: 24 期: 11 页: 1551-1558 出版年: NOV 2014 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 2 (来自所有数据库) 使用次数 18. A novel low-temperature-active exo-inulinase identified based on Molecular-Activity strategy from Sphingobacterium sp GN25 isolated from feces of Grus nigricollis 作者: Zhou, Junpei; Gao, Yajie; Zhang, Rui; 等. PROCESS BIOCHEMISTRY 卷: 49 期: 10 页: 1656-1663 出版年: OCT 2014 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 6 (来自所有数据库) 使用次数 19. A thermo-halo-tolerant and proteinase-resistant endoxylanase from Bacillus sp HJ14 作者: Zhou, Junpei; Wu, Qian; Zhang, Rui; 等. FOLIA MICROBIOLOGICA 卷: 59 期: 5 页: 423-431 出版年: SEP 2014 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 5 (来自所有数据库) 使用次数 20. Cloning and Characterization of a Novel alpha-Amylase from a Fecal Microbial Metagenome 作者: Xu, Bo; Yang, Fuya; Xiong, Caiyun; 等. JOURNAL OF MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY 卷: 24 期: 4 页: 447-452 出版年: APR 2014 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 3 (来自所有数据库) 使用次数 21. Production and Characterization of Ethanol- and Protease-Tolerant and Xylooligosaccharides-Producing Endoxylanase from Humicola sp Ly01 作者: Zhou Junpei; Wu, Qian; Zhang, Rui; 等. JOURNAL OF MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY 卷: 23 期: 6 页: 794-801 出版年: JUN 2013 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 0 (来自所有数据库) 使用次数 22. Metagenomic Analysis of the Pygmy Loris Fecal Microbiome Reveals Unique Functional Capacity Related to Metabolism of Aromatic Compounds 作者: Xu, Bo; Xu, Weijiang; Yang, Fuya; 等. PLOS ONE 卷: 8 期: 2 文献号: e56565 出版年: FEB 15 2013 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 15 (来自所有数据库) 使用次数 23. Cloning, Heterologous Expression, and Characterization of Novel Protease-Resistant alpha-Galactosidase from New Sphingomonas Strain 作者: Zhou Junpei; Dong, Yanyan; Li, Junjun; 等. JOURNAL OF MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY 卷: 22 期: 11 页: 1532-1539 出版年: NOV 2012 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 5 (来自所有数据库) 使用次数 24. Characterization of a family 3 polysaccharide lyase with broad temperature adaptability, thermo-alkali stability, and ethanol tolerance 作者: Zhou, Junpei; Dong, Yanyan; Gao, Yajie; 等. BIOTECHNOLOGY AND BIOPROCESS ENGINEERING 卷: 17 期: 4 页: 729-738 出版年: AUG 2012 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 1 (来自所有数据库) 使用次数 25. A novel xylanase with tolerance to ethanol, salt, protease, SDS, heat, and alkali from actinomycete Lechevalieria sp HJ3 作者: Zhou, Junpei; Gao, Yajie; Dong, Yanyan; 等. JOURNAL OF INDUSTRIAL MICROBIOLOGY BIOTECHNOLOGY 卷: 39 期: 7 页: 965-975 出版年: JUL 2012 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 14 (来自所有数据库) 使用次数 26. Novel low-temperature-active, salt-tolerant and proteases-resistant endo-1,4-beta-mannanase from a new Sphingomonas strain 作者: Zhou, Junpei; Zhang, Rui; Gao, Yajie; 等. JOURNAL OF BIOSCIENCE AND BIOENGINEERING 卷: 113 期: 5 页: 568-574 出版年: MAY 2012 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 9 (来自所有数据库) 使用次数 27. Molecular and Biochemical Characterization of a Novel Intracellular Low-Temperature-Active Xylanase 作者: Zhou Junpei; Dong, Yanyan; Tang, Xianghua; 等. JOURNAL OF MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY 卷: 22 期: 4 页: 501-509 出版年: APR 2012 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 3 (来自所有数据库) 使用次数 28. A novel low-temperature-active beta-glucosidase from symbiotic Serratia sp TN49 reveals four essential positions for substrate accommodation 作者: Zhou, Junpei; Zhang, Rui; Shi, Pengjun; 等. APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY 卷: 92 期: 2 页: 305-315 出版年: OCT 2011 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 9 (来自所有数据库) 使用次数 29. A new alpha-galactosidase from symbiotic Flavobacterium sp. TN17 reveals four residues essential for alpha-galactosidase activity of gastrointestinal bacteria 作者: Zhou, Junpei; Shi, Pengjun; Huang, Huoqing; 等. APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY 卷: 88 期: 6 页: 1297-1309 出版年: DEC 2010 出版商处的全文 查看摘要 被引频次: 15 (来自所有数据库) 使用次数

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环境与微生物组的相互影响

热度 1 hongkuan15 2016-11-11 07:17

外部环境是影响微生物组的重要因素，你住在什么地方，农村还是城市；你生活在寒冷的北方还是温暖湿润的南方；出生方式，饮食，用药等不同都会对微生物组成产生影响。这些环境饮食究竟是如何影响人体微生物的呢？ 建筑环境的微生物学－－Jack Gilbert教授 Jack Gilbert教授主要是芝加哥大学，外科病区的教授，以及阿贡国家实验室微生物生态学组长，基因组学和系统生物学副主任和海洋生物实验室的高级助理科学家。他的研究主要集中在从环境，海洋，河流，土壤，空气，植物，动物和人类的各种环境中的微生物生态系统的生态学，进化和代谢动力学的研究。包括微生物生态系统的制图与建模，对包括病毒和真核生物的动态细菌模型，以提高海洋，土壤和人类环境中的生态系统过程的可预测性。人类微生物组相互作用的定量和定性研究。环境和我们体内的微生物生态系统是如何进化的。他发起了几个环境微生物组计划，如家庭微生物组计划（www.homemicrobiome.com）和医院 微生物组计划（www.hospitalmicorbiome.com）。他还创立并领导地球微生物组计划（www.earthmicrobiome.org），共同创立了美国肠（www.americangut.org）。他还将微生物组看作是一场法医技术的革命，利用每一个人独特的微生物指纹图谱跟踪他们的活动轨迹。 在这次报告中，Jack Gilbert教授介绍了建筑环境的微生物学：对人类健康的影响（Microbiology of the Built Environment: Influences on Human Health）。报告介绍了农场微生物对人类的影响，农场的孩子不容易得过敏哮喘，而城市里的孩子比例较高。另外，还介绍了医院环境中的微生物对健康的影响。有段视频非常精彩，可以直观的看到我们身边的微生物与环境的相互影响，建议大家看看http://vimeo.com/90059732 母亲的健康状况，出生方式对孩子微生物的影响－－－Kjersti Aagaard教授 Kjersti Aagaard是美国休斯顿贝勒医学院妇产科学系、分子与细胞生物学系以及分子生理学和生物物理学系副教授。Kjersti Aagaard早在2012年，就发现孕妇阴道内的微生物组成与未怀孕女性阴道内微生物组成有比较明显的区别。同时，这种微生物组成又与胎儿粪便中的成分有很大的不同。最具争议的一项研究就是她们发现胎盘中竟然也存在微生物。经过与身体其他部位如皮肤，口腔，胃腔等身体器官的微生物群落进行比较发现，胎盘的微生物组成与口腔最为接近。她们认为这可能是口腔中的微生物通过血液移动到胎盘。 在这次报告中， Kjersti Aagaard详细介绍了围产期微生物与未来健康（The Perinatal Microbiome Future Health）的关系。她们在猴子身上作了个有意思的实验，给猴子妈妈吃高脂肪食物，后代会肥胖，并且肥胖的后代肠道菌群明显不同。另外，她们还回答了大家对胎盘里有微生物的研究的质疑，详细说明了她们的研究设置了空白对照，整个流程也避免了采样污染，结果是可靠的。此外，她们还提供了组织层面的结果，通过染色的方法证明了胎盘确实存在微生物，并且还对这里微生物的数量进行了测定，估计 胎盘微生物的数量在数千到十万级。 此外，她还公布了不同生产方式对孩子肠道微生物和健康的影响的研究结果。剖腹产确实能改变孩子的微生物。但是 影响孩子微生物的应该是妈妈怀孕期间，妈妈的饮食，胎盘微生物以及出生方式等，并且给出建议，越早关注微生物约好，其实孩子出生后已经Too little too late。 挨点冻也不是坏事，还能减肥？－－－－Mirko Trajkovski教授 Mirko Trajkovski是日内瓦大学的细胞生理和代谢课题组的教授，他的研究兴趣围绕代谢性疾病的分子机制，包括肠道菌群与脂肪组织的可塑性，肥胖和胰岛素抵抗的关系。 在这次报告中，Mirko Trajkovski教授介绍了冷暴露对微生物的影响（Cold Exposures）。我们体内存在两种类型的脂肪，白色和棕色。白色储能，棕色的耗能。研究发现， 寒冷可以增加棕色脂肪 。并且， 寒冷还可以改变肠道微生物的组成 ，这些改变的微生物转到GF小鼠时，可以让小鼠抗寒冷能力增加，胰岛素敏感性增加。寒冷还可以提高肠道绒毛的表面积和肠道长度，增加对能量的摄入，更多的能量转化为热能。 扫一扫，关注本公众号！ 肠菌与健康 microbiota health 带你了解肠道菌群与健康的奥秘！

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除了肠道，其它空间和地方的微生物组有什么作用？

hongkuan15 2016-11-11 02:52

虽然，目前人体微生物相关的研究主要时围绕肠道和肠道微生物进行的，实际上，除了肠道，人体其它部位的微生物以及微生物对身体其它部位的影响也有许多有意思的研究。除了肠道，其它空间和地方的微生物组有什么作用？ 孩子的免疫力受妈妈微生物影响－－Andrew Macpherson教授 Andrew J. Macpherson是瑞士Born大学医院的消化科主任和医学教授。他的实验室主要兴趣在粘膜免疫在宿主与微生物的共生关系的影响。 Andrew J. Macpherson教授介绍了母体微生物对出生后婴儿早期免疫发育的促进（Early Postnatal Immune Development Driven by the Maternal Microbiota）相关研究。孩子的免疫力是受妈妈肠道微生物组成的影响的。妈妈的微生物产生的代谢产物通过母体影响到孩子的免疫。 人体不同部位的微生物组成不同－－Lars Engstrand Lars Engstrand是瑞典卡罗林斯卡学院微生物，肿瘤和细胞生物学课题组教授，他们主要关注人体肠道微生物组，幽门螺杆菌感染与胃肠道疾病的发展。他们运用流行病学和微生物学，来研究免疫和遗传方面的慢性疾病，目的是搞清楚微生物在胃肠道中的致病机制和如何有效的进行初级预防。他们主要以宿主，微生物和环境因素的角度，运用流行病学研究和临床和基础的微生物科学，包括分子生物学和基因组学进行研究。还参与了一些正在进行的前瞻性研究，包括炎症性肠病、小儿肠道菌群定植力的建立初期等。 Lars Engstrand分享了他对身体多个部位的微生物进行的研究－为什么以及如何？（Studies of the Microbiome at Multiple Body Sites – Why and How?）。人体不同微生物的组成还是有差别的，但是不同人的同一部位的微生物组成还是接近的，肠道微生物还是身体不同部位中微生物最多的。这些微生物处在不断变化的过程中。 肠道微生物是如何影响大脑的？菌肠脑轴－－Jane Foster Jane Foster实验室（http://www.jfosterlab.com/）位于加拿大麦克马斯特大学，她主要关注免疫系统，肠道菌群对大脑功能和行为的影响。使用的分子，行为，解剖和免疫学的方法，并且与临床合作，研究炎症和肠－脑在精神疾病中的作用。 Jane Foster教授介绍了超越胃肠道：肠－脑通路（Beyond GI: Gut-Brain Access）。肠脑轴是肠道与大脑沟通的通道，她俩直接的沟通是双向的，头脑影响肠脑，肠脑也影响大脑。她们之间的沟通包括5个途径。神经系统，激素系统，细胞免疫系统，代谢系统和神经递质途径。 肠道微生物影响大脑的研究最早是在无菌鼠里发现的，肠道完全无菌的小鼠表现出了心理和行为异常，同时她们的大脑结构也发生了改变。任何影响肠道微生物的因素都可能通过菌肠脑轴影响大脑。用益生菌改变肠道微生物有望用于心理疾病的治疗和预防。 运动和肌肉对肠道菌群有影响？－－Jorge Ruas Jorge Ruas是瑞典卡罗林斯卡学院生理学与药理学系，分子生理学，分子和细胞运动生理学研究组组长，副教授。博士研究期间，他研究了细胞的氧含量如何调节基因的表达。后专注于控制骨骼肌生理学的转录网络的研究。 Jorge Ruas为大家分享了肠道菌群，骨骼肌和胰岛素抵抗（Beyond the Gut Microbiome: Skeletal Muscle and Insulin Resistance）的报告。实际上，肌肉里的代谢过程还与心理有关系。色氨酸的代谢过程异常可能引起抑郁。色氨酸经过肝脏代谢产生犬尿氨酸，犬尿氨酸透过血脑屏障可能引起抑郁，而肌肉细胞会消耗犬尿氨酸产生犬尿酸，而犬尿酸不会引起抑郁。也就是说运动可以缓解抑郁是通过肌肉消耗色氨酸代谢产物引起的。 扫一扫，关注本公众号！ 肠菌与健康 microbiota health 带你了解肠道菌群与健康的奥秘！

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微生物基因组学与医学研究前沿进展

热度 1 hongkuan15 2016-11-11 02:20

11月 9日，第六届国际人体微生态大会（IHMC 2016）在美国休斯顿召开。有来自全球近二十个国家，四百多人参与了会议。多位行业顶级专家分享了各自的最新研究结果，让我们一起来看看，微生物基因组学在医学研究方面的进展。 肠道菌群影响感染性疾病 来自浙江大学的 李兰娟院士 作了长达40多分钟的开场报告，信息量非常大。 李兰娟是中国工程院院士，浙江大学医学部教授、博士生导师，浙江大学附属第一医院主任医师、传染病诊治国家重点实验室主任、国家重点学科带头人。秦楠博士和李兰娟院士曾共同在《Nature》杂志上发表了一篇关于肝硬化和肠道微生物关系的文章。 在本次开场的报告上，李院士的报告题为：肠道菌群：一种新的靶向治疗传染病的领域（Gut Microbiota: A New Territory of Therapeutic Targeting for Infectious Disease）。报告中涉及李院士在感染领域和微生物领域的研究成果，包括肠道微生物与肝脏疾病，艰难梭菌感染以及HIV病毒感染等方面的研究成果。报告中提到了最新发现的，舌头上的微生物组成在肝硬化患者中具有明显的特征。此外，她还提到了用益生菌对上述一些疾病具有一定的改善作用。 肠道微生物研究仍有许多问题需要解决－－－Dusko Ehrlich教授 Dusko Ehrlich教授是法国农学国家研究院（INRA）的研究人员，也是欧洲MetaHIT计划的主要实施和参与者。 在本次会议上，Dusko Ehrlich教授介绍了微生物研究面临的挑战（Challenges in Microbiome Research）。主要包括：标准化的流程仍欠缺，正常人的参考基因集需要多个地方的数据整合，临床数据和组学数据的整合，药物对肠道微生物检测结果的影响，个体的微生物的不稳定性以及微生物的恢复方法等都面临巨大挑战。 HMP项目都有哪些成果和新进展？－－Owen White教授 Owen R. White是位于巴尔的摩的马里兰大学医学院流行病学和公共卫生部门的教授，也是基因组科学研究院生物信息学系主任（IGS）。这个部门的领导机构为人类微生物组计划的中央数据存储库或协调数据分析中心（简称HMP DACC）。 Owen R. White个性十足，不仅留着黑白色的胡子，左耳朵上还带着一个大耳环。在本次大会上，他分享了人体微生物组项目（HMP）的前景和走向未来的一步（Perspectives from the Human Microbiome Project and a Step Toward the Future）的报告。在这个报告中，他回顾了HMP项目的历史，以及HMP项目取得的成就。该项目用元基因组测序的方法检测了2280个样本，包括17个身体部位，3个采样时间点，还包括美国休斯顿和波士顿这两个城市。 此次的研究结果更新很多算法，注释结果有所提到，还提到了正在进行的基于多组学的人体微生物研究（iHMP）。 人体微生物研究的方向在哪里？－－George Weinstock教授 George Weinstock教授是The Jackson Laboratory 的成员，关注微生物和传染病的研究，对新一代测序（NGS）技术和利用微生物宏基因组学进行传染病研究作了大量工作。开发了很多计算工具来管理基因组大数据。 在这次会议上，George Weinstock教授作了题为人类微生物组的进化研究和接下来三天的概述（Evolving Studies of the Human Microbiome and an Overview of the Next Three Days）的报告。在报告开始前，他先用几张片子介绍了一下美国大学的结果，他表示对“川普”当选表示惊讶。 在报告中，他还对比了美国的HMP和欧洲的MetaHIT的差异。HMP侧重人体健康微生物组的检测，包括多个身体部位，不同人的微生物组成。MetaHIT则侧重肠道疾病，样本只有粪便，并且提出了“肠型”的概念。 在最后，他还提出了自己对人体微生物组研究的未来方向的看法。他认为将来的研究会越来越多的依赖计算机，云计算等技术。检测方法也不仅限于测序，基因芯片，流氏细胞仪和质谱分析等。 关注微信公众号！ 肠菌与健康 microbiota health 带你了解肠道菌群与健康的奥秘！

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对微生物种群认知的升级

热度 2 yutaobio 2016-11-8 00:00

自高通量测序的成本大幅降低以来，越来越多从事环境生物技术的学者借助微生物的 16SrRNA/rDNA 的某段序列作为引物进行深度测序，从而获得丰富的种群信息。近两年来逐渐流行的宏基因组 (metagenomics) ，宏反转录组 (metatranscriptomic) 以及宏蛋白质组学 (metaproteomic) 技术更是提供了大量关于反应器内种群功能性和物种间相互作用的信息。 2015 年以来少数文章报道了借助 genome-centric 手段分析生物反应器内尚未被人们了解的菌种及其功能，即微生物暗物质 (microbialdark matters) 。上述技术的进步带给我们对种群认识的纵向升级，即能够越来越深入的挖掘个体的信息，从而对整体有更全面的认识。最近发表在微生物生态学著名刊物 ISME J 上的一篇文章则将这种认知横向延伸。 由比利时根特大学和瑞士联邦水研究中心 Props 等人对一个冷却循环水系统中的微生物分别进行了 16SrRNA 基因测序和 FlowCytometry 定量分析。他们通过精确调控循环水系统的流量状态，在两个不同时间段严密跟踪了 betI-A 和 bacI-A 两类微生物的相对和绝对数量的变化情况。实验结果表明：微生物的相对和绝对数量变化情况并不始终一致。如图所示，在第一次实验（ Survey1 ）的启动阶段（ start-up ）， betI-A 和 bacI-A 的相对丰度随在启动初期明显上升，但随后的变化并不明显。然而，二者的绝对数量呈现出明显的先升后降趋势（如图中虚线框所示）。在第二次实验（ Survey2 ）的运行后半程（ operation ）， betI-A 微生物的相对数量从约 40% 显著提升到 90% ，然而绝对数量并没有明显提高（如图中虚线标示）。该结果表明， betI-A 微生物相对丰度的提升很可能是由其余类群微生物衰退或受到抑制而产生的“表观富集”假象。文章对现有的几种绝对定量方法也做了简要评述。例如， qPCR 是目前普遍应用的定量方法，需要注意的是：（ 1 ） qPCR 过程所使用的 DNA 样品正是测序所用的 DNA 样品，因此二者可能有相同的实验室误差；（ 2 ） qPCR 的灵敏度较低，对于 10 2 以内的差别往往不够准确。 这项研究的出发点朴实，结果很有说服性，即仅从测序结果并不能全面了解微生物种群变化。原因很简单：基因测序只给出某个物种在种群中的相对丰度 (relativeabundance) ，而相对丰度与绝对数量（ absolutequantity ）之间往往没有相关性。这里需要强调的是，相对数量和绝对数量都很重要。目前分子生物学技术并不完善，我们尚不能全面和准确的了解种群中每个个体的原位功能。因此，此时应尽可能兼顾相对和绝对定量，特别是针对那些可能发挥重要作用的个体（群）。 对环境工程的意义 放眼未来十年，我们将处于分子生物学技术大革新的时代，新技术已经或者即将不断涌现。我们一方面要努力寻求有效的分子手段来深入解释反应器的种种现象。另一方面，要摒弃唯高新技术论的思想，不应盲目信从单一检测技术所带来的结果，而是应该做到“种群结构 - 代谢途径 - 反应器运行状态”三者的信息相辅和相符。 原文下载地址： http://www.nature.com/ismej/journal/vaop/ncurrent/full/ismej2016117a.html

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[转载]人体微生物组：精准医疗的最后一块基石

hongkuan15 2016-11-5 10:25

《转》译是转化医学网原创编译类品牌栏目， 重点关注基因检测、细胞治疗、体外诊断、精准医疗等转化医学领域，旨在传递国外新技术、新动态，同时围绕这些领域的知名企业、专家观点、商业模式等也是《转》译关注的重点。 日前，在美国“药物科学趋势”期刊上发表了一篇名为“将微生物引入精准医疗”的文章，两名来自芝加哥大学的研究人员提出了一个极具说服力的观点： 研究微生物菌群对于未来的精准医疗是不可或缺的。 最近的一项研究显示：存在于人体中，特别是存在于消化道中的细菌、真菌、病毒以及其他的微生物菌群在人体的健康和疾病调节中起着关键的作用。同时，鉴于微生物菌群对疾病的影响和对治疗作出的反应，科学家认为微生物菌群在精准医疗方面有着重要的意义。 “微生物菌群必须成为精准医疗中不可分割的一部分，因为大量的人体机能和代谢都依赖于微生物菌群。”作者写道。“如果要在不久的将来实现这一技术，我们必须通过研究人员、临床医生、患者、政府和广泛社区的共同努力，去更好的了解微生物菌群及其与人类环境的相互作用。 在2015年1月的国情咨文中，奥巴马总统宣布开展精准医疗计划，即全面努力发展适合于每个人独特的基因组成、环境和生活方式的医疗诊断技术。而不是依靠一体适用的解决措施，即使这个解决措施的目的在于帮助最多的患者。而医疗诊断技术能够利用基因检测技术、分子工程技术以及大数据分析技术的优势来治疗每位患者所患有独一无二的疾病。 芝加哥大学的科学家提出在以下几个进行微生物菌群研究的关键领域，可以加大精准医疗的推进： 药物和微生物菌群的相互作用 身体代谢药物的机制在药物的有效性和不良反应方面发挥着关键的作用。同样地，肠道微生物菌群是身体代谢和消化过程的重要推动者，目前，已经有60多种药物被确认会与微生物菌群发生相互作用。可以肯定的是这个数字会逐渐增加，更加深入的了解患者所服用的药物与其独特的微生物菌群间的相互作用对于病人的进一步治疗产生重要的意义。 抗生素和靶向治疗 抗生素对微生物菌群的平衡有直接影响，不但可以消除病原体而且可以维持身体有益菌的数量。针对特异病原和酶和精准抗生素使用和治疗技术的开发将进一步提高这些技术的临床疗效，并通过避免过度使用广谱抗生素来减少耐药性的传播。 益生元和益生菌 精密部署的益生元能够刺激特定的微生物菌株生长从而帮助身体恢复肠道微生物菌群的平衡。同样，更好的了解患者个体微生物菌群的特征，例如患者的微生物菌群和常人的区别以及如何操纵这些微生物菌群，可以帮助研究人员开发更有效的益生菌产品。 医疗不健全的社区差异 一些健康问题,包括肥胖和哮喘，已经严重影响到在经济水平低下和医疗不健全社区所生活的居民。据调查，这些健康问题与微生物菌群失衡相互联系。这样的社区可以大大受益于未来的相关研究，即个体特定的生活环境和生活方式可以影响微生物菌群并且有可能导致疾病的发生。 由于人类微生物菌群在个体间是极其复杂并且动态变化的，它为开发高度个性化的精准医疗提供了一个绝佳的机会。 芝加哥大学微生物中心的主任Jack Gilbert指出：我们应该利用这些记录建立一个完整的数据库，允许适当的荟萃分析，以便我们都能从中受益。 作者： vironia 转载自： 转化医学网

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[转载]疾病治疗的新“窗口”：肠道微生物 | GEN

热度 1 hongkuan15 2016-11-2 09:57

生物探索 2016年5月中旬，美国白宫宣布启动“国家微生物组计划”（National Microbiome Initiative, NMI），旨在推动微生物科学的发展，使个体、社区乃至全人类在卫生保健、食品生产和环境恢复等领域受益。 一时间，微生物组的研究热情空前高涨。这主要是因为我们越来越清楚认知，微生物广泛存在于我们自身以及赖以生存的环境中，与我们的健康息息相关。仅仅肠道微生物系统，其中的细菌种类就超1000种，DNA容量是人类基因组的150倍。 1 微生物群的重要性 “微生物群”（microbiota）的概念由著名微生物学家、1958年诺贝尔生理学或医学奖获得者乔舒亚•莱德伯格（Joshua Lederberg）创建，它泛指居住于特定生态圈的微生物群落。同时，Lederberg团队还提出了“微生物组”（microbiome）一词，专指群落里微生物遗传信息的总和。这两个概念常常互换着使用。 过去针对肠道微生物的研究受限于我们不能在实验室环境下培养它们，现在快速、低廉的DNA测序技术让我们对肠道微生物的认知跨过了培养的步骤。 以往十年关于微生物的研究揭示，它们与我们之间的共生关系远远超出想象。胃肠道中特定的微生物群对健康或者疾病有着重要影响，包括免疫系统、新陈代谢、神经和心血管系统以及癌症风险等等。相反，当宿主体内的微生物群种类和结构遭到破坏，紊乱的微生物系统易引发肥胖、糖尿病、肝脏疾病、炎症性肠病、肠易激综合征、腹泻、哮喘、自闭症、多发性硬化症甚至于衰老。 最典型的例子是治疗严重甚至于会致命的腹泻疾病，它由艰难梭状芽胞杆菌(C. diff)感染引发。而抗生素却能够清除致病性细菌。但是，不幸的是，抗生素使用过度使得细菌耐药性问题凸显，艰难梭状芽胞杆菌感染复发问题频出。 相反，移植健康的排泄物，即“粪菌移植”（Fecal microbiota transplantation，FMT）却能够有效规避的抗生素的使用。通过将健康人粪便中的功能菌群移植至患者胃肠道内，使其肠道菌群重新恢复，最终实现肠道及肠道外疾病的治疗。 2 肠道微生物与肥胖 相关研究已经表明，婴幼儿时期抗生素的频繁使用会增加肥胖的风险。此外，科学家们发现相比于正常小鼠，肥胖小鼠的微生物组显著不同。他们认为，这种差异同样存在于人类身上。 早在2013年，以同卵双胞胎为受试对象（1个肥胖、1个纤瘦），研究人员分别提取他们的粪便，并将其移植至实验小鼠体内。结果发现，体重轻的人的粪便会让小鼠也同样保持苗条的身材，而来源于胖子的粪便会让小鼠也变胖。随后，《Open Forum Infectious Diseases》期刊发表文章揭示了一个有趣的现象：原本，研究人员是想利用粪菌移植方法治疗艰难梭状芽胞杆菌感染，可是结果发现原本一直纤瘦的患者在接受微生物移植后变胖了！ 虽然现在断定微生物与肥胖的关系还为时尚早，但是很明显这是合理的推测。肠道微生物和肥胖之间易构成“恶性循环”：肥胖会影响部分肠道微生物组成，而微生物会通过改变消化效率等方式进一步导致体重增加。当然，这一推测还需要更多的研究进一步证实。不少技术公司真正探索粪菌移植治疗疾病的可行性，这其中自然包括肥胖。 但是，需要警惕的是，既然肠道菌群关联很多生理功能，所以粪菌移植或者其他干扰微生物的手段可能会对健康产生意料之外的负面影响。 肠道微生物与中枢神经系统 除了肥胖，围绕肠道微生物研究的第二大热点是中枢神经系统。胃肠道是唯一由中枢神经、肠神经和自主神经共同支配的系统。医学上将胃肠道与中枢神经系统之间的神经网络称为“脑肠轴”（gut-brain-axis），这一网络是双向的，牵扯很多信号因素，包括细胞因子、免疫细胞、激素以及活性生物小分子。 研究发现，相比于野生小鼠，无菌小鼠对面对外界压力时的行为会出现明显的夸大和不同。此外，利用抗生素干扰正常小鼠的肠道菌群同样也会改变它们的行为。值得注意的，这种影响是双向的：微生物系统的紊乱会改变小鼠大脑突触模式，而大脑接收到胁迫后同样也会改变肠道微生物结构和功能。 此外，对小鼠进行粪菌移植处理，捐赠者的行为模式会在移植小鼠身上重现。更重要的是，越来越多的数据表明，精神类疾病会影响患者的肠道微生物组成。不少研究团队正在探索抑郁症、自闭症、精神分裂症、上瘾、多发性硬化症等多种疾病与微生物群的关系。虽然现在还处于初期，但是未来治疗精神类疾病或许可以通过改变肠道菌群来实现。 当然，基于微生物的疾病治疗方案面临着很多未知，真正投入临床之前需要解决以下问题： 1、如何定义健康的微生物组？ 健康微生物组的标准是什么？至今没有明确答案。科学家们认为，健康的考核标准应该是多样性，包括微生物种类及遗传信息。当然，多样性越丰富越好。但是过去几十年，伴随着卫生的改善、抗生素的使用，微生物组的多样性已经受到了很大的消减。这一界定同样意味着，微生物多样性的改变可能会增加某些疾病发生的概率。 2、什么影响微生物群？ 对于微生物群的影响因素，可以追溯至婴幼儿时期，甚至于胎儿时期，包括孕妇微生物、出生方式（顺产和剖腹产）、抗生素（包括是否接受过多种抗生素治疗）等典型因素。这些因素会对肠道微生物的组成、功能产生影响，例如顺产会增加新生儿体内乳酸菌等阴道细菌的建成，而剖腹产易让新生儿肠道菌群结构较为单一。 第二个影响因素是饮食。之前的研究证实，相比于奶粉喂养，母乳喂养的孩子其肠道菌群更为丰富，特别是富含双歧杆菌。但是有意思的是，幼儿并不能消化、吸收母乳中含有的多糖。科学家们推测，这些多糖物质是用来“喂养”幼儿肠道菌群的。 通常即便轻微改变饮食，成年人的微生物群也会相对稳定。但是，它却有着明显的地域差异，所以一旦一个西方人开始长期摄取非洲食物，他体内的微生物结构也会逐渐发生大的变化。 第三个影响因素是宿主。胃肠道负责监控共生的微生物群，防御病原体的入侵和感染。先天性免疫系统通过TLR、NOD受体调控胃肠道环境。肠道上皮及粘膜细胞会分泌许多多肽（防御素、碱性磷酸酶、细胞因子等），用于调节肠道微生物。同时，肠相关淋巴组织（GALT）也会通过炎症、T细胞干扰微生物群。通过这些因素的相互作用，宿主和微生物群达到一个稳定的平衡。 第四个影响因素是微生物本身。微生物之间也会通过竞争达到平衡。微生物会通过进化、抗菌性、群体感应、依从性等方面的努力增加自己的生存能力。所以，粪菌移植并不容易，因为微生物之间同样存在竞争。 或许最重要的影响因素是抗生素的滥用。虽然过去80年间，抗生素的出现挽救了数百万人的生命。但是抗生素的过度使用大大威胁着很多肠道微生物的生存。通常，患者接受一次抗生素疗程后，体内微生物群结构需要数周时间才得以恢复，且恢复时间会随着治疗次数叠加而延长。最终，一些细菌种类可能会永远消失。此外，抗生素的使用会导致耐药性病原体的过度扩增。抗生素滥用还易增加肥胖、糖尿病、哮喘等疾病的发生概率。 为了解决问题，生物科技公司试图通过清除肠道上游的抗生素，实现保护肠道微生物的目标。其中，有科研团队研发出富含β-内酰胺酶的药物，通过口服使得β-内酰胺酶进入体内并在小肠处释放，快速降解青霉素、头孢菌素两大最常用抗生素。这一新型药物目前已经顺利通过了临床Ⅱ期。 3、微生物群如何干扰宿主？ 已有的研究还不足以彻底回答这一问题。最常见的机制是微生物易促进肠漏综合征的发生。消化系统的职责是识别、吸收营养物质，同时阻止细菌和炎症因子的入侵。但是这一肠道保护功能并不完善。细菌及其代谢物进入循环会导致慢性炎症发生，最终引发一系列疾病。因此，增强肠道屏障将对健康产生积极的影响。 4、微生物学本身存在的局限有哪些？ 微生物组学伴随着下一代测序技术的更新而逐渐被科学家们重视。但是测序并不是完成精确的。对微生物组数据的分析需要排除宿主遗传信息的干扰，且对菌种的鉴定还受细菌基因数据库的限制。此外，对微生物组的研究通常会产生数十亿的数据，需要借助复杂的分析方法读取信息。 除了遗传信息，动物模型的构建同样也影响着微生物学的研究。动物建模是验证推测、提供临床前数据的重要步骤，同时它也是规避临床惨败的有效手段。 5、如何利用微生物组治疗疾病？ 除了粪菌移植，最显而易见的策略是将细菌作为药用，例如补充益生菌。但是，关于益生菌对疾病的影响一直存在怀疑。此外，重组技术也是改造细菌的重要手段，科学家们可以将细菌改造成药物转载工具，让它们表面表达出能够与上皮细胞结合的蛋白，从而延长其释放药物的时间。此外，科学家们还希望通过摄入机体本身并不吸收的化合物，改变肠道微生物结构。 很多基于微生物组的治疗方案依然处于研究中。值得注意的是，这类治疗策略必须在相关部门的监管下有序进行，并确保其安全性和有效性，例如规避细菌污染、环境传播等问题。 备注：文章编译、整理自GEN网站，原文“ Tapping the Human Gut Microbiome, Part 1 ”、“ Tapping the Human Gut Microbiome, Part 2 ”。 转载自：生物探索

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共生与共存

hongkuan15 2016-9-28 21:26

我们和我们体内的微生物一起，作为一个整体，共同经营着不断进化演变的人类-微生物集居地。在人体的许多部位都生活着细菌。我们一出生，细菌就进入了我们体内，它们几乎无孔不入，占据着我们的消化道、呼吸道，生活在我们的牙齿上、皮肤里，它们在我们体内建立起日益复杂的细菌群落“栖息地”，并且像森林那样蔓延开来，当我们长到几岁时，这些细菌群落“栖息地”已经将我们体内的几乎所有“空地”都覆盖了，我们一生都将携带这些细菌一起生活，或多或少，相伴相随，不离不弃。 居住在我们体内的细菌数量十分惊人，尤以肠道中数量最多——超过100万亿个，这个数字大约是人体细胞总数的10倍！然而，这个惊人的事实往往引不起我们的注意——人体细菌尽管数量庞大，但个体十分微小，总重量很轻，几千克而已，而且我们用肉眼是看不到它们的。正因此，人体细菌对人体的作用以及影响很容易被我们所忽视。长期以来，对于少数传染性细菌的破坏性影响的研究显得更为重要和迫切，而科学家对那些“好”的微生物的研究似乎就不那么重视了。 然而，运用各种新的检测手段，现在科学家已经能够对生活在我们身体表面和内部的微生物进行观察检测和分析研究，并且取得了共识：人体内的细菌虽然微小，却是一个个强大的“化学工厂”，能够从根本上影响人体的各项机能。它们在我们体内不是简单地、随机性地择地而居，而是形成了一个个有组织的细菌“社区”，与我们一起进化，并代代传承。那些生活在人体肠道内的数以百万亿计的小小微生物，它们将在几十年时间里与我们人体共生共存。更重要的是，它们将永不懈怠地行使帮助我们消化和防止感染等职能。可以说，它们是长期生活在我们身体里的“嘉宾”。 现在，医疗微生物学和环境微生物学之间的界限正日趋模糊。科学家认识到，人体就是这些微生物群落的生存环境，它们被迫适应了我们的饮食习惯和生活方式；反过来也成为我们生存环境的一部分，我们的身体也在适应它们。 此外，随着人类和微生物之间深刻的相互关系日趋明显，宿主和寄生生物体之间的区别和界限也显得越来越不那么重要了。2011年6月，在美国波士顿召开的第108届微生物学大会上，微生物学家玛格丽特·麦克福尔·尼盖指出：人类与微生物共生的研究是一门新兴科学，其重大意义在于，人类不是一个个独立的个体，而是由各种有机体构成的生态群落。也就是说，我们的身体并不只是为其他生物体提供了一个可以共生的栖息地，我们也和其他生物体一起，组成一个整体，共同经营着一个不断进化演变的人类-微生物集居地。 我们的身体不断地与体内共生的微生物进行着沟通，健康或疾病或许正是我们和微生物之间的复杂关系变化的结果。人类基因组的30亿碱基对序列图谱在2000年成功绘制后，被誉为“人类生命的蓝图”。然而，不过十年的时间，大多数科学家现在不得不承认，在我们的基因组里，只有一部分是真正属于我们自己的。过去，研究人员发现了多种表观遗传现象（如胚胎发育、基因沉默等）对遗传物质的最终表达所起的作用。而如今，在这些影响因素中，还应该加上小小的人体微生物。 科学家现在已经无法忽略人体微生物在人类基因库中所起的作用，有科学家甚至将人体称为“超有机体”。所谓“超有机体”，指一群相互依赖并以共同行为构成一个单位的有机体, 如像群居的昆虫，其复杂程度远远超出单一的基因编码。“超有机体”理论与传统的人体理论有着很大的不同。举例来说，在生理机能上，某些人体功能被看作是共生伙伴之间协调的结果，而疾病则被看作是沟通失败的结果。 最近有证据表明，人体的肥胖可能与人体消化道微生物有关——消化道微生物不只是直接帮助处理食物，还对能量最终是否以脂肪形式储存在体内产生影响。科学家发现，在实验小鼠的消化系统中，体瘦小鼠和体胖小鼠体内的各种微生物的比例是不同的，体胖小鼠体内的某些微生物似乎更擅长于从食物中获取能量，如果将这类微生物转移到体瘦小鼠体内，它们的体重就会很快增加。类似的模式在人体研究也发现了。一项最新研究结果显示，胖瘦不同的双胞胎兄弟，其体内的细菌群落明显不同。 人们越来越清楚地认识到，我们的身体在不断地与体内的微生物进行着沟通，健康或疾病可能正是我们和我们的共生微生物之间的复杂关系变化的结果。科学家曾猜测，动物体与其共生细菌之间通过分子“语言”进行沟通。而现在，有科学家进一步指出，我们与有害或有益细菌之间的互动关系如何，不在于使用的沟通“语言”不同，而在于“语气”不同——是争论的“语气”，还是友好交谈的“语气”。细菌产生的一些被称为“致病因素”或“毒素”的产物不一定就是进攻信号，它们有可能只是微生物和宿主之间“对话”的一部分。 微生物研究的发展 对人体微生物群落的研究始于1683年。当时，荷兰博物学家、显微镜发明者安东尼·范列文虎克在写给英国皇家学会的一封信中说，他在显微镜下观察自己的牙菌斑时，看到了许多活动着的微生物。但是，在接下来的三个世纪里，对人体微生物群落的研究兴趣主要限于如何将细菌从其天然生存环境中移出来，在实验室的培养皿中进行培养。这或许是当时唯一的观察和了解细菌的方法，但却极大地限制了科学家对细菌真实生活的了解，因为他们了解到的只是培养皿中的微生物，而忽略了在真实生存环境中微生物与宿主之间产生的高度复杂和多样化的共生形式。这种研究方法就好比是将人困在斗室里进行研究，而忽略了人的自然生存环境——城市和社会。 直到基因测序技术问世之后，情况才有所改变。研究人员获得了对大量基因迅速测序的能力，可以从提取的环境样本中，对成千上万的基因片段进行测序，从中直接获取关于微生物的信息，而无需将它们与环境隔离开来。这类研究显示，微生物世界之大，完全超乎人们的想象。 如今，环境微生物学家使用新的研究手段，开始涉足于一些之前未曾涉足的领域——生命可能存在的一些极端之地（如酸性湖泊、深海热液口、冻土地带等），以及人类和其他生物体共生的环境生态（从后臼齿、鼻腔到肠道……）。随着这些研究项目的推出，医学研究和环境微生物学领域已经渐渐开始融合。或许有一天，一个人的体内微生物生态会成为他（她）的天然识别标签。正如有科学家所说：它“是你的身份和身世的签名”。 人体微生物研究具有一些特别的意义——在我们服用抗生素后，胃部的不适是否是体内一场内战开始的信号？我们往牲畜饲料中加入了大量的抗生素，它们最终去了哪里？这些抗生素是否会破坏微妙的生态平衡？在整个进化史上，我们都与微生物生活在一起，而且使用了大量的会杀死这些微生物的化学物质，这是否会改变我们与它们长期形成的共同进化关系？…… 1683年，荷兰博物学家、显微镜发明者安东尼·范列文虎克在显微镜下观察自己的牙菌斑时，发现了微生物。当代微生物学家的任务之一，就是区分哪些微生物是与我们共同进化的，哪些只是我们身体中的匆匆“过客”。然而，人体微生物的种类之多令人惊讶，而且因人而异。不同的人体以及人体的不同部位，为细菌提供了一个个多样化的栖息地，比如营养丰富的人体肠道是相对稳定的细菌“社区”，而生存环境较为严酷的皮肤则是细菌们匆匆来去的“流动社区”。而且，与罕有流动的深海栖息环境不同的是，人体微生物群落还会不断受到外部环境微生物的影响，比如肠道微生物会与随同食物一起进来的其他微生物产生交集，这些新来者代表着巨大而不可预知的因素。如此看来，微生物是一种不断变化的动态生命形式，科学家很难对他们所看到的微生物进行分类，发现并界定人类微生物的种类是一项异常艰难的工作。 不过，在人体微生物的个性化因素使人类与微生物关系的研究变得相当复杂的同时，也给我们带来了极大的机遇。在未来，医生或许可以根据每个人体内特定的微生物生态环境来制定出有针对性的治疗方案。届时，人体的微生物生态就如一份份遗传基因档案，成为每个人的天然识别标签。正如有科学家所说：它“是你的身份和身世的签名” 。 细菌往往被认为是简单低级的生命体，除了其传染性外，我们很少去重视它们的存在。现在，科学家指出，微生物以不同寻常的机制，在进化之路上取得了很大的成功，微生物群落中充满了为群体利益而自甘牺牲的例子，一些细胞的存在仅仅只是为其他细胞提供结构支撑或保护。这种“命运的相互交织”值得人类借鉴和考虑，人类是否应该向它们学习，更注重人类社会的整体发展，而不是只热衷于个人的身份地位和事业成功？ 以硫化氢为食的深海微生物，科学家于1977年首次发现了生活在深海热液口附近的生机勃勃的生命形式，包括生活在高温并弥漫着硫化氢气体环境中的巨大管状蠕虫。科学家无法解释这些在极端条件下生存的生命形式。过去，所有的生命都被认为只能依靠来自太阳的能量才能生存下去。那么，在远离任何光线的海底栖息地，管状蠕虫等生物是如何生存的呢？科学家发现，在管状蠕虫的体内，共生着一些以硫化氢为食的微生物，它们将硫化氢这种“毒药”变为其他生命形式可以接受的能量。这一发现表明，所有的生命形式都离不开微生物，无论是在深海底，还是在人体肠道内。我们曾经忽略了我们身体内那些微不足道的成员，现在是该抛弃这种一叶障目偏见的时候了。 在人类的世界里我们可能通常没有太多的敏感来体会共生，因而忽略了共生的意义。 人类连身边飞来飞去的麻雀都不放过，成为人类的盘中餐，甚至稻田里害虫的天地——青蛙也是餐桌上的常见菜肴。浸泡在酒里的动物大到蟒蛇，小到蚂蚁在亚洲都是常见的。骨瘦如柴的小型水鸟，虽然几乎没有什么肉，也成了广东广西地方名菜。人们身边能够抓到的动物几乎都出现在餐桌上了。 霸气的人类把捕食野生动物和保护动物看作是一种权利和自豪。而在动物世界里，动物甚至比人具有更清晰的价值观，它们知道对方对于自己的重要性，饥饿的鲨鱼在海里得不到事物也不会对贴附在自己身上的小鱼下毒手。因为它们是自己的贴身“清洁工”或口腔“保健医”。没有这些贴身清洁工，饱食后的鲨鱼口腔里可能会溃烂。共生才能共存。 作者：金锋， 中科院心理所行为生物学研究室

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[转载]微美 唯美——看微生物的私家美拍 美图 值得收藏

热度 1 CASMART 2016-9-6 20:52

微美，唯美！ 2016-09-06 ASM 微生物研究所 微生物研究所 微生物研究所 微信号 tkwsws 功能介绍 浙江省微生物研究所，直属于浙江省科技厅，是一家集技术研发、技术服务、成果转化为一体的研究型技术服务机构。 本文素材源自美国微生物学会（ASM）网站，详情可点击文末“阅读原文” 编辑整理：小静 今年6月美国微生物学会（ASM）举办了第二届微生物培养皿艺术大赛，精选出的图片不禁让人感叹原来培养皿也可以做出如此精美的画作，来欣赏下吧。 第一名 “第一次的竞速”（The First Race） 来自Md Zohorul Islam of University of Copenhagen 这幅画描绘的就是受精的过程了，虽然看起来似乎有点抽象…… 这里选用了一种特殊的选择性培养基，红色的菌落是金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，说好的金黄色呢？这里应该是因为培养基加了选择性显色的成分），绿色的是木糖葡萄球菌（Staphylococcus xylosus），黄色来自谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum，它可以用来生产味精），白色的是猪葡萄球菌（Staphylococcushyicus）。 第二名 “这不是一杯啤酒”（This is not a beer!） 来自：MariarosaiaMarinaro from Rome 虽然看起来图案很简单但这个创意很有趣。这里用到的是过氧化氢酶阳性的MRSA（耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌）。细菌的菌落画出了酒杯的图案，啤酒泡沫则是过氧化氢酶分解双氧水的结果，在局部产生了氧气泡泡。 第三名 Twelve Years of Yuck， 来自：Elena Gart and Laura Bryan from Texas AM University 这个是在一组培养皿上描绘了一系列近些年来爆发的病原微生物，构思巧妙，结合实际，组成了一部病原编年史了。 另外本届大赛还有经大众投票选出的创意作品：“细菌狼”， 来自：Baris Halac and Sevgin Canof Istanbul University 各位有没有被这些脑洞大开的创意加巧妙的设计所折服呢，其实在2015年下半年ASM举办的第一届大赛也产生过很多精美的作品，且看： 蝶恋花 梵高的星夜 水母 花非花 手掌 极简主义 抽象主义 想象 丰收季 人物肖像 纽约曼哈顿 神经元 还有一些其它作品： “黑暗面”（The Dark Side）， 来自：Jeremy Weiszand Stephanie Beyer of Linfield College in McMinnville, Oregon 樱花树下的粉色火烈鸟 （AlexanderFlamingo Under a Cherry Tree） 来自：Tatsuya Akiyama and Rhonda Craver of Montana State University 怎么样，有没有想立马冲进实验室自己来创作一幅的冲动？如果你有什么创意的作品的话，欢迎通过后台发送给我们分享哦。 Visit the Agar Art Gallery during ASM Microbe 2016 in Boston (Boston Convention Exhibition Center, Level 2, Southeast Lobby) Washington, DC – June 8, 2016 – Following the success of the American Society for Microbiology’s vastly popular Agar Art contest last year, the winners of ASM’s second Agar Art contest have been announced. The contest drew widespread public interest last fall for its stunning and innovative submissions of artwork created using only microbes on agar plates. This year’s contest, enticing more entrants with the theme “plate a little culture,” has attracted even more inventive works of both art and science. “My passion for learning about microbes inspired me to participate in the contest. I am inspired by the advancement of fast-moving science and technology, and I wanted to reveal how diverse the microbial world is. We have come to realize that how delicate and diverse the relationship between microbes and hosts,” said 1st place winner Md. Zohorul Islam, DVM, University of Copenhagen, Denmark. In this artwork, The First Race , Islam used four bacteria as paint and a selective agar medium as canvas. The red colored paint was Staphylococcus aureus, which is an opportunistic pathogen in both humans and animals. The green color was Staphylococcus xylosus , a commensal organism in human skin, and the white was Staphylococcus hyicus , an animal pathogen responsible for grassy pig disease. The yellow colored organism was Corynebacterium glutamicum , a non-pathogenic but industrially important bacterium. “The entries for this year's agar art contest showed a really amazing level of creativity and artistry. It's particularly impressive to me because the scientist-artists were working on such a small surface - a standard petri dish is just over 3 inches across - with pigments that want to keep growing and not stay put. I particularly admired the entries where the artists incorporated the specific types of bacteria they used into the theme of the artwork to make it more meaningful,” said one of the contest’s judges, Michele Banks , Watercolor and Collage Artist. The second place winner, This is not a beer! , took inspiration from the scientist and philosopher Alfred Korzybski (“The map is not the territory it represents,” 1931) and from the surrealist painter René Magritte who drew a pipe with the caption ‘Ceci n’est pas une pipe.’ “The work presented here stems from a simple catalase reaction; nonetheless it expands Korzybski’s and Magritte’s work to the bacterial world,” said the creator of the piece Mariarosaria Marinaro, Ph.D., Istituto Superiore di Sanita, Rome, Italy. “It also represents our attempt to reach a synthesis between Science and Abstraction, Metalanguage and Microbiology,” she said. In this piece of agar artwork, the catalase-positive MRSA was used to evoke a beer through its image. Staphylococci possess an enzyme, called catalase, which converts hydrogen peroxide into water and oxygen. In particular, the MRSA isolated in Marinaro’s lab was grown on agar and then treated with hydrogen peroxide to produce foam (i.e., oxygen production). The entrants in this year’s ASM Agar Art Contest have combined canvases of agar with a colorful microbial palette to produce stunning depictions of the world around us. From a simple snowflake to our complex gut microbiome, these artists creatively use bacteria to paint and sculpt amazing and unforgettable creations that make you smile in recognition, or exclaim in appreciation, said another judge of the contest Vincent Racaniello, Ph.D., Higgins Professor, Department of Microbiology Immunology Columbia University. Third place went Elena Gart, DVM, MS, Laura Bryan, DVM, and their group from Texas AM University for their submission Twelve Years of Yuck , an image of a twelve-year calendar which represents significant human outbreaks that occurred from 2005-2016. The People’s Choice award went to Bacterial Shadow of Wolf , created by Baris Halac, DVM and Sevgin Can of the Veterinary Faculty at Istanbul University. Popular artwork from both years’ contests will be on display in an art gallery at the ASM Microbe meeting on June 16th in Boston. More artwork from this year’s contest can be viewed on the Facebook album and on microbeworld.org/art .

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“电动“生物：颠覆常识的新物种，完全依靠电力来生存

热度 5 SciLondon 2016-8-29 18:55

（ London-science.com 原创，网页转载请附带原文链接： http://www.london-science.com/archives/1460 ，微信转载请联系我们） 神秘的研究 2015年的一天，生物物理学家Moh El-Naggar和他的学生 Yamini Jangir 来到了美国南达科他州的黑山（Black Hill），并深入到当地一座古老的金矿中-这里作为暗物质的观测地之一，在物理学界颇负盛名。他们在蜿蜒曲折的地下通道中摸索了许久，设法找到了几根金属质导水管道。随后，他们将管道中残留的水吸到了一个特殊容器中，又把许多种电极插入到这些”古老的“水中。最后，他们耐心地等待”猎物“上钩。 不远万里来到地壳深处，架设了这些奇怪的仪器—这次令人费解的行动可不是在寻找新的暗物质粒子，而是在 捕获一种鲜为人知的生命体：噬电微生物 。长期以来，它们的存在都被忽视了。直到近几年，科学家们才开始对这些微生物有所了解。不是因为人们太粗心，而是这些微生物太奇特，以至于颠覆了人们的常识：它们纯粹依靠电力来维生。 这意味着它们不需要任何光合作用，硝化反应，只需要得到电流，就可以进行生命活动。 打一个形象的比喻：你可以把这个微生物看成是一个电饭锅，只要插上电源，它就开始工作了。这确实打破了传统意义上”生命“的形象。 许多调查显示， 这些微生物其实是一个很大潜在种群，广泛分布在矿物质丰富并且缺少氧气的地方 ，比如：深海火山口，富含矿物质的地质层以及海底的岩床。科学家们已经开始积极地搜寻这些微生物了。然而，它们却极难被转移到实验室环境中进行培养。最近一份样本取自加州西海岸群岛的海底，科学家们正是利用这些样本发现了噬电微生物的奇妙属性：可以通过从金属和矿物质上获得电流，从而维持生命活动。如今，EI-Naggar在黑山金矿取得的研究数据也进一步证实了此项发现。 如图所示，橙色和红色部分为这种特别的噬电微生物，附着在电极表面（灰色纤维）。图片来源：Moh El-Naggar 你也在靠“吃电”维生 不进行任何传统意义上的同化和异化作用，不分解有机物，而是如同电子设备一般直接利用电流来维持生命活动-这听起来虽然怪异，但却完全符合科学原理。事实上，电流，也就是电子的转移，一直都是生命活动的核心要素，所有生物都在利用电子的传递来制造和存储能量。诺贝尔生理学奖得主 Albert Szent-Györgyi 就曾经说过： “生命只不过是电子在寻找归宿。” 通过下面这张图，我们可以来简单探究一下电子如何为生命活动提供动力。以人体为例，摄入氧气和食物是必不可少的。首先，食物将在体内被分解为葡萄糖-能量的基本来源。随后，葡萄糖被人体细胞吸收，并在细胞内通过糖酵解作用，被转化为丙酮酸-它们随之被转运到细胞内的线粒体中。在这个“能量工厂”里，丙酮酸将进入TCA循环（即柠檬酸循环，也被称为Krebs循环），电子将在这个过程中传递。来自食物中的电子（蕴含在丙酮酸中）将首先被传递到一位“中间人”-NADH身上。随后，NADH被分解为一个氢离子和一个电子。吸入的氧气，将在此时与氢离子结合，成为水，随着呼吸和代谢排出。而电子，将进入线粒体膜内的“电子传递链”，沿着细胞膜传递。在这个过程中，电子的自由能（可以简单理解成电流所蕴含的能量）将不断降低，如同一个“下楼梯”的过程。能量降低到最底端的电子，将与氧原子和氢离子共同组成水-细胞可不是蓄电池！通过这个过程，电子最终会被排出体外（另一部分电子也会用于二氧化碳的合成，随着多余的碳原子一起被排出）。线粒体是通过膜上的离子通道蛋白，排出“中间人”携带的氢离子，形成电势差，从而驱动电子的移动。可是，电子损失的那部分能量去哪里了？不用担心，能量守恒法则是十分可靠的。这部分能量会被ATP合成酶利用，来驱动它产生ATP分子-这便是生命活动的“硬通货”了：所有细胞活动的能量，必须通过ATP分子来获取。 通过上面的例子，我们便可以了解这种微生物的本质了： 它们实际上也是依靠电子的传递来产生电流，从而把电子的能量转移给细胞内的酶，从而为生命活动提供动力。 但是，它们却不需要食物作为介质，直接获取电子，同时不需要借助氧气，排出电子。在自然环境中，一些富含矿物质的岩层和矿石，便是绝佳的“电极”，它们可以为这些生物提供充足的电子来源。 曲折的探索 不过，这些噬电生物的存在似乎违背了生物物理学： 包裹细胞的脂质细胞膜是良好的绝缘体，可以创造出一个电中性的区域，使电子无法穿过。所以，电子想要直接跨域细胞膜，貌似是不可能的 。在过去，不少学者对这种生物的存在持有怀疑态度。 正是因为这种颠覆常识的特点，它们的发现过程也就十分曲折-噬电生物一直没有被人们正确地认识和理解。在上世纪80年代，南加州大学的地理生物学家Kenneth Nealson发现了一个令人意想不到的细菌种群：它们能够直接将电子排出细胞，转移到固态金属上【1】。然而，直到2006年，这种细菌的分子生物学原理才被人发现-一组位于细胞表面的特殊蛋白，会形成一个导电结构，可以直接将电子排出。 这种结构的发现，很好地解释了上文提到的生物物理学悖论-电子直接穿越细胞膜，是完全可以实现的。 受到这项研究的启发，一些科学家开始思考：既然微生物能够充当电子的贡献者（donator），那么微生物能不能作为电子的接受者（acceptor），从而直接从电子出获得能量？因为从经验上来看，生物学上的很多原理，逆向也能够成立。在2009年，美国科学家Bruce Logan率先发现了一种叫做 methanogen的细菌可以单纯依靠电极提供的能量生存 【2】。然而，关于这种电子吸收的分子生物学机理，他们还没有得到可靠的结论。 直到2015年，来自斯坦福大学的Alfred Spormann终于揭示了这些噬电细菌是如何吸收电子的： 它们释放出一种特殊的酶，靠近电极表面，然后从电极上捕获一个电子，同时从周围的水环境中捕获一个质子，结合为氢原子，然后转移回细胞当中 【3】。它们的细胞表面并没有形成任何导电结构，完全是依靠这种酶来携带电子。因此，这是一种间接摄取电子的方式（如下图）。这些酶的特性也令人吃惊：一般来说，细胞内的酶在分泌后会被迅速的降解，及其不稳定，一般只能存在几个小时。而Spormann的实验结果显示，这些携带电子的酶竟然可以在细胞外活跃6个星期！ Spormann表示，除了这种间接摄取的方式，他还证实了人们苦苦探寻的直接摄取方式： 某种微生物可以不借助任何媒介，直接吸收裸电子-这是真正类似电饭锅的工作方式了 （如下图）。然而，他的论文尚未发表，具体的分子机理还未透露，我们只能拭目以待了。 重大的意义 在今天，噬电生物的谜团终于被揭开了一角，人们的“常识”也得到了扩充：越来越多的微生物学家开始关注这个令人惊奇的生命群体。对于噬电生物的研究，可不仅仅是为了满足人类的好奇心，这对于微生物学，生态学以至外太空生命学都有深刻的意义。 首先，这些微生物的研究开辟了一种新型的微生物培养方式-利用电极提供能量。 要知道，地球上存在这么多中微生物，却只有2%能够在实验室中被培养，这就极大地限制了微生物的研究。而这种新型的培养方式，可以被应用到其它难以培养的微生物上，从而使它们可以在实验室中被培养和研究。一些科学家已经利用这种方式，在实验室中得到了许多过去不可能被培养的微生物种群。 其次，这种微生物的发现以及分子机理的研究，有助于人们解开地球生命起源的谜题。 对于生命起源，一种学说认为，最初的生命是由一些附着在矿物质表层的生物分子所组成，可以催化各种生命所必须的化学反应。噬电生物的研究将为这种假说提供一定的理论基础：细胞可以与固态矿物质表层进行交互，并通过摄取电子来获得能量，促成生命的繁衍。 最后，这对于外太空生命的探索也提供了重要的参考。 在火星这种环境下，普通的生命是无法生存的。然而，对于噬电生物来说，只需要有矿石这种电子来源，并能够获得一定水分，它们就可以生存。因此，外星球上很可能存在这种靠电力生存的生命-我们探索宇宙生命的思维定式将被打破。当我们登上一颗环境恶劣地外行星，第一个要探索的区域就是矿岩和水分交汇的地区-这里很可能存在未知的生命！现在，NASA对噬电生物的项研究十分重视。Moh El-Naggar和他的学生在金矿中的研究活动就是由NASA所资助-足以见得这项研究的对于宇宙探索的重要性！ 在文章的最后，小小的脑洞一下：在不久的将来，我们能否改造人体的基因，将这种微生物的分子机理“嫁接”到人类身上？到时候，人类也可以不借助食物，而是靠电力获得能量了！随身带一个充电宝，手臂上植入一个插销，饿了就插上插头，开始充电-还有直流电和交流电两种口味可供选择！ 参考资料： https://www.quantamagazine.org/20160621-electron-eating-microbes-found-in-odd-places/ 【1】 Gorby Y A, Yanina S, McLean J S, et al. Electrically conductive bacterial nanowires produced by Shewanella oneidensis strain MR1 and other microorganisms . Proceedings of the National Academy of Sciences, 2006, 103(30): 11358-11363. 【2】Cheng S, Xing D, Call D F, et al. Direct biological conversion of electrical current into methane by electromethanogenesis . Environmental Science Technology, 2009, 43(10): 3953-3958. 【3】Deutzmann J S, Sahin M, Spormann A M. Extracellular enzymes facilitate electron uptake in biocorrosion and bioelectrosynthesis . MBio, 2015, 6(2): e00496-15.

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[转载]免疫系统不能“娇生惯养”

热度 1 hongkuan15 2016-8-20 14:33

插图为作者手绘 原作者：刘永波 俗语说：“不干不净，吃了没病”。这并非没有一点科学道理。还记得儿时任性玩泥巴、 菜地里打滚、小河里抓鱼摸虾时脏兮兮的样子吗？那个时候我们似乎很少生病。如今的小朋友们卫生条件好了，却更容易生病了。当然你会说环境变了，但也不全是环境的影响，还可能与我们的生活方式——刻意追求无菌环境有关，原因还得从人体免疫系统开始说起。 认识复杂的免疫系统 免疫是人体的一种生理功能，人体依靠这种功能识别“敌我”，从而破坏和排斥进入体内的病原微生物和异物，及人体本身所产生的损伤衰老细胞和肿瘤细胞等，以维持人体的稳态和健康。免疫系统是毫无争议的人体健康“忠诚护卫队”。 免疫分为先天性免疫和适应性免疫两种。 先天性免疫是一种无选择性排斥、清除功能，是免疫系统的“先遣队”，它包括外部屏障和内部屏障。外部屏障如皮肤及其附属物以及皮肤黏膜分泌物等起到机械隔离清除，杀灭病原微生物的作用。当外部屏障受损时，内部屏障就发挥作用。内部屏障主要由单核吞噬细胞系统、体液中的非特异性杀菌物质、血脑屏障和胎盘屏障等组成。内部屏障发挥作用时，中性粒细胞与单核吞噬细胞往往作为一对“黄金搭档”，对入侵的微生物和大分子物质有吞噬、消化和消除的作用。 适应性免疫则发生在先天性免疫之后，是免疫系统的“王牌军”。淋巴细胞在抗原的刺激下对抗原作出的特异性反应，能够产生免疫记忆效应，在彻底消灭病原体以及防止再感染方面起着关键和主导作用。适应性免疫主要由B淋巴细胞和T淋巴细胞执行，其中B淋巴细胞的主要功能是产生抗体，介导体液免疫应答和提呈可溶性抗原；而T淋巴细胞的主要功能是介导细胞免疫。T淋巴细胞根据功能的不同可分为几个不同亚群，如辅助性T细胞、杀伤性T细胞和调节性T细胞等。当病原微生物冲破先天性免疫的各个屏障之后，就需要适应性免疫高特异性、高强度的杀灭作用，最终彻底消灭病原微生物，从而保护人体的健康。 “明星”免疫细胞遇强则强 记忆性CD8阳性T细胞在适应性免疫中扮演重要角色，是免疫系统的“得力战将”之一，其数量原本很少，在儿童时期，当身体接受到外界病原微生物或者人工疫苗的免疫刺激时，这些细胞才会逐渐成熟并增加，以对抗和清除未来生活中病毒和癌变细胞对人体的侵袭。 明尼苏达大学免疫学家Masopust做过一项有趣的实验：他们将野生成年小鼠和无菌环境下饲养的实验室成年小鼠在自然环境中共同饲养两个月后发现，野生成年小鼠一直保持强壮的身体状态，免疫系统复杂且强大，而来自实验室的小鼠在这期间经历了一段艰难时光，它们中许多很快生病，其中20%死亡，但是生存下来的实验室小鼠随后变得强壮起来。当给这些“幸运儿”感染李斯特菌时，这些实验小鼠可以很好地应对细菌的感染，而未经过自然环境刺激锻炼的实验室小鼠则不能。免疫学分析发现，这些实验室小鼠和野生小鼠在共饲养后免疫功能有了明显改善，包括高水平的 CD8 阳性T淋巴细胞。 免疫系统需要历练 在免疫系统整体实力提升中，外界环境刺激作用往往被人们所忽视。在奶牧场长大的孩子们更不容易发生枯草热、哮喘等过敏性疾病，这一现象引起了比利时根特大学Hamida Hammad团队的好奇。他们将实验小鼠分别饲养在含低浓度内毒素、牧场粉尘或洁净空气环境中一段时间，再通过家庭尘螨诱发出哮喘疾病模型。结果发现，饲养在有低浓度内毒素和牧场粉尘环境中的小鼠得到了很好的保护，而饲养在洁净环境中的小鼠得了严重的哮喘。进一步研究发现，由于这些内毒素和牧场粉尘刺激，小鼠呼吸道上皮细胞分泌激活树突状细胞的细胞因子减少，进而抑制了家庭尘螨诱导产生的过度的适应性免疫反应，从而保护机体免受过敏反应。 此外，瑞典哥德堡大学团队在2014年也做过一项人群研究：他们调查了瑞典哥德堡地区约1000名幼儿及其父母的生活习惯，发现在用手洗碗的家庭中长大的孩子发生过敏的概率是用洗碗机洗碗家庭的一半。虽然研究者声明，这些发现只是表明一种联系，而非因果关系，但他们还是认为，用手洗碗的方式可能会留下一些有益细菌，过度清洁的环境容易引起孩子过敏，让孩子接触些无害细菌，可以提高免疫力。可见，适度的“脏”环境对于我们免疫系统的改善是至关重要的。 无菌真的有必要吗？ 随着社会经济的不断发展和生活水平的提高，我们越来越有条件和精力去改善卫生状况，避免病菌侵袭，但有时候我们似乎“防卫过当”，尤其是年轻的父母会不遗余力地给孩子创造“一尘不染”的生长环境，认为越干净就会越健康。于是各种名目的杀菌剂、消毒剂轮番上阵，却发现“更安全”的身体反而会被一个小小的感冒病毒击垮。我们不禁反问：无菌真的有必要吗？ 其实免疫系统也需要历练，需要一个锻炼后成长强大的过程。对人体免疫系统的“溺爱”会使免疫系统变得越来越脆弱敏感，甚至不堪一击。也许让身体适当“任性”，特别是接触些无害细菌，接受环境的适度刺激，我们的免疫系统才会更“坚强”，身体会更健康。 作者系中科院上海生科院营养科学研究所研究生

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用粪便治疗疾病

热度 5 xiang1838 2016-7-13 08:17

作者：王小乐 来源：微信公众号“生物医药行业动态”（ID: Biomed24） Science子刊《Science Translational Medicine》刊登了一篇关于婴儿肠道微生物菌群的文章。该项目由哈佛大学麻省总医院Ramnik Xavier教授带领的团队完成。研究成果揭示了肠道菌群随着婴儿生长发育过程中的变化情况，以及出生方式和抗生素对肠道菌群的影响。DOI: 10.1126/scitranslmed.aad0917 肠道菌群 肠道菌群是 生存在人肠道里的大量细菌构成的集体，它 号称人类第二套基因组，人体健康状况晴雨表。肠道菌群的总数是人体细胞总数的10倍。从功能上可以将肠道菌群分为三类： 共生菌群（有益菌）、条件致病菌群（中性菌）、致病菌群（致病菌）。 有关肠道菌群的研究 大肠癌 2015 年《Nature》刊登了一篇综述，详细描述了肠道菌群与大肠癌直接的研究进展以及相互关系。文章提到，相比正常人而言，大肠癌患者肠道被拥有更多的大肠杆菌。同时，高脂高蛋白饮食导致肠道菌群改变，从而增加小鼠大肠癌的发病风险。 doi:10.1038/521S10a 肥胖 《Science》2013年刊登一项研究表明：肠道菌群可以改变小鼠的新生代谢速度，从而调节体重。在这项研究中， 研究人员从双胞胎小鼠身上取出细菌，双胞胎中有一只肥胖，另外一只不胖。然后，他们将细菌移植到不同的小鼠身上。在进食量没有增加的情况下，接受了肥胖小鼠菌群的小鼠体重增加了，其他小鼠则不然。 doi: 10.1126/science.1241214 2016 年6月刊登在《Nature》上的一项研究揭示了肠道菌群、乙酸水平和胰岛素构成一种反馈回路，这种反馈调解导致了肥胖产生。 doi: 10.1038/nature18309 糖尿病 《Nature》刊登的一项研究表明：通过深度测序，研究人员发现2型糖尿病与肠道微生物菌群失调有关。 doi: 10.1038/nature11450 帕金森（老年痴呆） 在一项针对72名帕金森患者的研究中，芬兰的科学家发现：相比正常人而言，帕金森病患者肠道中有比较少的普雷沃氏菌家族细菌。而且，肠道中肠杆菌科的量与患者平衡和行走问题的严重程度相关联。患者有越多的肠杆菌科，就会有更严重的姿势不稳定以及行动困难症状。 doi:10.1002/mds.26069 粪便移植 肠道菌群与人体疾病关系的逐步明确为粪便移植提供了更多的科学性和合理性。粪便移植fecal microbiota transplantation (FMT)是一种将健康人粪便移植至患者肠道，以达到治愈疾病的方法。 艰难梭菌感染 目前粪便移植最成功的案例是针对艰难梭菌感染，相关治疗方案和疗效已经有了许多报道。2013年著名的医学杂志《新英格兰医学》刊登一项临床实验结果：在针对43人 艰难梭菌反复感染的患者试验中，粪便移植治愈感染的效果比抗生素万古霉素好3倍。这也是第一次针对粪便移植的公开临床对照试验。 DOI: 10.1056/NEJMoa1205037 除了艰难梭菌以外，粪便移植在治愈其他疾病方面也有了一些案例积累。2011年《 New Scientist 》报道了粪便移植缓解帕金森症状的案例；2016年，澳大利亚研究人员在 一项针对81名 溃疡性结肠炎患者的试验中，通过粪便移植对患者病情进行了有效的缓解。 粪便(菌群)移植已经成为新兴的治疗手段。目前已有Open Biome、Maat Pharma和Rebiotix这类前沿的公司开始尝试通过菌群移植来治疗疾病。但是美国FDA对“粪便移植”定义为“一种未经批准的药品进行监管，所有粪便移植操作流程和临床试验开展前都需要获得研究性新药批准”。2013年FDA同意了“粪便移植”公司Rebiotix开发的有益菌群混合物进行II期临床试验，以期了解菌群对艰难感染梭菌患者的治疗效果。 粪便移植的临床之路还很漫长，最后送上一张网上找来的图：粪便悬浮液。 转载必须附上二维码！

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中国6所高校进入ESI微生物学全球前1%

热度 7 wanyuehua 2016-6-5 07:52

汤森路透（ Thomson Reuters ）基本科学指标数据库（ Essential ScienceIndicators ，简称 ESI ）， 2016 年 5 月 26 日公布了根据全球研究机构于 2006 年 1 月 1 日至 2016 年 2 月 29 日在 Webof Science 数据库的 SCI 、 SSCI 收录期刊上发表的论文，统计分析出微生物学共有 387 个研究机构进入 ESI 全球前 1% ，本期中国大陆（不含港澳台）共有 6 所高校进入 ESI 微生物学全球前 1% ，本次 ESI 微生物学学科新晋高校为上海交通大学。 中国6所高校 （不含港澳台） 进入ESI微生物学全球前1% 国内排名 学校名称 全球排名 5 月 全球排名 3 月 排名变化 论文数 总被引频次 篇均被引频次 高被引论文篇数 热点论文篇数 1 浙江大学 245 250 +5 817 7,568 9.26 6 0 2 中国农业大学 252 260 +12 792 7,370 9.31 6 0 3 中山大学 322 333 +11 641 5,355 8.35 0 0 4 中国医学科学院北京协和医学院 331 366 +35 522 5,207 9.98 8 0 5 复旦大学 351 371 +20 477 4,845 10.16 4 0 6 上海交通大学 381 492 4,425 8.99 6 0

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肠菌也能克隆？造个肠道来研究肠菌与人的相互作用

热度 4 hongkuan15 2016-5-6 12:24

原创 2016-05-06 Doctor D 肠菌与健康 目前，人体微生物与疾病和健康的关系研究正在全球开展的如火如荼，你不知道相关的研究，都不好意思说自己是搞研究的。现在，你能想到的疾病几乎都与人体微生物有关系。人体微生物的重要作用已经差不多与空气，水，食物相当，我把它们当作人或者动物生存的第四大要素。 BUT！此处转折了，我们对人体微生物的认识还如此肤浅。不知道它们咋就能影响人的健康，情绪；也不知道为啥你的菌和我的菌咋就差别辣么大；更不知道菌和人体是如何交流沟通的。 现在的技术手段还达不到嘛！扒开肚子，取点样分析分析 ？没人敢，也不能。 咋办？不如搞个肠道微生物的克隆，让这些克隆来代表人的肠菌做研究？ 宿主-微生物互作模块 （HMI ） 两年前有个发明，为我们深入研究微生物与人体的相互作用提供了可参考的思路。这个东西就是宿主-微生物互作模块（The Host-Microbiota Interaction（HMI ）module）。其实原理非常简单，就是模拟动物肠道，建一个管道，里面通上菌液，管壁上种上肠壁细胞，两者之间用个半透膜隔开（见下图）。 光有这个还不够，还需要把整个消化道都模拟了才更接近，于是就给这个模块再通上模拟的胃，小肠，结肠，还人工配制了消化液。这样这个系统就比较完美了。 好不好使，拿出来练练！让它工作一个月，试试好使不。于是就被“虐”了一个月。不过效果还不错，无论是粘膜还是腔体里面的微生物都长得不错。 模拟效果还不错哟 这还不够，还是眼见为实！FISH一下，看看到底这些菌长得啥样！经过荧光染色，发现两种菌长得都很好，并且它们生活的位置还不太一样，氧气浓度越低，双歧杆菌（红色）越多，F. Prausnitzii（黄色）越少 。并且，经过长时间的培养，这两种菌的比例还是比较稳定的。 让它来替我试试药？！ 这样的系统能够较好的模拟人的消化系统，特别是结肠，是研究肠道微生物和人相互作用的利器。当然，它的应用前景还是非常广的，药物筛选，功能食品研究等。比如，你想知道某种药物对你肠道微生物的影响。那就把你的粪便菌培养了，直接取你的肠细胞或者诱导干细胞生成肠细胞定植在模块中，再把药物放进去，看看微生物和你的细胞的反应。相当于让它来替你试药！人体微生物克隆的意味，有没有？ 然而，这样的设备还是比较庞大，复杂，通量低，稳定性差等不足。 在此，希望国内的研究机构或厂商，加紧这方面的研究，争取开发出更好的模拟消化道的模块。 参考文献： Marzorati et al. BMC Microbiology 2014, 14:133 http://bmcmicrobiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1471-2180-14-133 现在测测自己的 肠脑健康状况吧 ，提前 了解自己的肠脑健康状况，给肠道菌群来个评估 。点击如下链接，或扫描下方二维码： https://www.wenjuan.com/s/FFFRN3/

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[转载]肠道菌群遥控大脑？你所不知道的“头脑特工队”

hongkuan15 2016-4-20 08:18

编者按 ： 肠道菌群与人类的行为、情绪有着奇妙的关联。科学家正在考虑通过改变肠道微生物来直接治疗部分心理疾病。未来人们或许可以通过吃某种益生菌从而来改善情绪，这些听上去是不是都很奇妙？尽管有许多未解之谜仍需解答，但科学家已经在通过肠道菌群调控大脑之路上迈开步伐。 编译 | 华梦艺 责编 | 叶水送 ● 　 ● 　 ● 上世纪70年代美国盛行这句谚语“You are what you eat”（你的身体由你的食物决定），随着近些年来人们对健康生活理念的关注，这句话也越来越多地被重提起。这句话翻译过来，大概就是你的饮食结构决定你的性格。不过，我们今天的主题并不是讨论各个地区的美食与文化，也不是讨论如何健康地吃喝，而是从另一个方面去解读这句话——“You are what kind of bacterial you have“（你体内的细菌决定了你的性格）。 这句话是有出处的，实际上来源于《美国国家科学院院刊》（PNAS）2015年发表的一篇新闻特稿——“细菌影响大脑”（Microbes on the mind），文章的主角就是“肠道内的菌群军团”。 用“军团”这样的词语来定义我们肠道菌群，绝不是危言耸听。定居在肠道中的菌群数量惊人，它们是人体自身细胞总数的10倍多，而这些菌群编码的基因数也远超人体基因总数。这些体积微小的细菌，几乎占据了胃肠道表面粘膜的每一寸“领土”。研究显示，胃以及其内容物中所含有的微生物细胞约为1000个/克，盘区折叠的小肠中的微生物高达每克 10 3 - 10 7 个细胞的水平，而产生和储存粪便的结肠则俨然是这些微生物生活的“乐园”，这里的微生物数量高达 10 12 个/克。难怪有人戏称，我们=10%的人体细胞+90%的细菌，更有人认为，也许这些菌群才是人身体真正的主宰。尽管这些都是玩笑，近期一系列的研究发现：肠道菌群与人类的行为情绪有着奇妙的关联。 曲径通幽——肠道菌群与大脑有着奇妙的关联 2014年，美国神经科学学会围绕“大脑-微生物组关系”主题，召开了一次史无前例的研讨会。美国国立精神卫生研究所（NIHM）拨款100万美元用以资助这一研究项目，而美国海军研究局则计划在2016年9月之前，将此项研究资金增加至330万美元。有了经费的支持，相关研究者们都“鼓足干劲、力争上游”，形式一片大好。不过在大家真正接受“体内微生物影响大脑”这个“前卫”的观点之前，先驱者们的探索之路并没有现在这样顺利。 2013年，加拿大麦克玛斯特大学精神病和运动神经学系简·福斯特（Jane Foster）教授在《Neuroastroenterology and Motility》杂志上发表了一篇肠道微生物相关的文章。关于这篇文章，Foster教授是这样描述的，“迄今为止，这是在我所有发表的文章中，经历最为曲折的一篇。”这篇名为《无菌小鼠表现出焦虑行为的减轻症状与中枢神经中化学物质改变的关系研究》文章，从2011年接收到正式发表，花了整整两年时间，期间也是争议不断，受到很多审稿人的质疑。对大部分中规中矩的神经学以及微生物学研究者来说，肠道微生物直接影响大脑的推断，实在令他们难以接受。 不过，好在科学家们通常都随时准备拥抱惊世骇俗的科学新发现。在这之后，关于“肠内菌群影响大脑”的研究，大部分论文发表都比较顺利。“时代一直在进步，”福斯特教授表示。目前她的大部分文章在经过严格审查后，一般只需4至6个月就能顺利刊发。 越来越多的科学探索者寻找到了“菌群-大脑”关系网络的蛛丝马迹，各种各样的研究结果都暗示着细菌以及它们的附属产物可能对大脑有着不可忽视的影响。“肠道微生物影响我们身体代谢这个观点对于很多人来说，直觉上都是可以接受的。”美国人肠道菌群工程（American Gut Project）的创始人罗伯·奈特（Rob Knight）这样认为。不同于大部分实验抽样调查的原则，该项目接收所有志愿者提供的信息。参与的志愿者需如实填写饮食、健康和抗生素使用情况的调查表，并使用实验室提供的试剂盒挑取口腔、面部以及排泄物中的微生物。当他们将这些邮寄到实验室后，会得到一份关于体内微生物的报告，一个属于他们自己的“二维码”，用来存储和读取自身的微生物信息。 肠道菌群怎样对大脑“发号施令” 大部分对肠道微生物-脑的研究受到2004年日本九州大学Nobuyuki Sudo等人研究的启发。他们发现，在无菌状态下出生以及成长的小鼠面对压力时通常会更敏感。 研究人员将无菌小鼠和正常小鼠暂时性放置于同一个封闭空间中一段时间后，检测两组小鼠血浆中应激激素水平发现，面对暂时的压力，和人类相似，两组小鼠血浆中的应激激素-促肾上腺皮质激素和皮质酮水平都有显著提升。不过相比于正常的小鼠，无菌小鼠体内应激激素水平升高将近两倍。 从出生就一直生活在无菌环境中的小鼠，是研究细菌对大脑影响的理想模型。图片来自Caroline Westwater 这些有趣的实验引起了广泛的关注。一些研究结果表明，无菌小鼠大脑皮质以及海马区的神经生长因子（BDNF）低于正常小鼠的水平，其他相关的神经化学系统在无菌小鼠中似乎也受到一些影响，但这些系统究竟发生了怎样的变化，研究者还不能给出一致的结论。这些零碎却有力的实验结果，已经让大脑与肠道菌群连接的通路依稀可见，然而行为学实验结果却成了这条轮廓初现道路上的新障碍。 尽管在之前的应激实验中，无菌小鼠体内的应激激素水平显著高于正常小鼠，但在行为学实验中，这些小鼠却表现的更加“气定神闲”，它们似乎更喜欢待在暴露的场所。这对天性谨慎胆小的小鼠来说，算是“无菌小鼠不怕虎”。 为了更好地理解肠道菌群这个“庞大的军团”究竟如何给远在“千里之外”的大脑“发号施令”，研究者通过细菌转染实验人为地改变了肠道菌群的组成。在众多的相关实验中，麦克马斯特大学的约翰·克莱恩（John Cryan）研究团队通过给肠道菌群军团 “大换血”，让几只胆小羞怯的小鼠成功转型为骁勇善战的“冒险家”，例如将生性胆大的NIH Swiss型小鼠的肠道细菌移植到天生纠结犹豫的BALB/c型小鼠体内，三个星期后，BALB/c型小鼠摇身一变成了果断骁勇的“骑士”。更有趣的是，当NIH Swiss型小鼠移植了胆小的BALB/c型小鼠细菌后，前者居然花了比平时三倍多的时间才谨慎地从实验台上走下来。 除了将不同菌群转染至小鼠，研究者们还进行了一种更“偷懒”的方法：直接给小鼠喂食不同种类的菌株，这样“简单粗暴”的实验方法很快有了收获：喂食长双歧杆菌以及短双歧杆菌的小鼠面对焦虑时，应激反应强度均会出现不同程度的降低。当然这两种细菌对小鼠性情进行了不同的改造：短双歧杆菌让小鼠变得更加勇敢，而长双歧杆菌则让小鼠在面对压力时，体温不至于变化过快。 为什么科学家们要如此大费周章去解开细菌、行为以及生化过程改变之间的种种谜团？ 其中一个重要的动机应该是科学家想通过改变体内微生物从而直接治疗部分心理疾病。当然，相关的体内微生物学研究已经有一些发现：微生物对于和压力与焦虑相关的神经回路的影响可能集中在一些关键的发育阶段。巧合的是，在干预治疗部分心理健康疾病时，也有几个非常关键的时期。例如，自闭症的发生很有可能源于大脑早期发育过程中的一些尚未解决的问题，而精神分裂症的发生（至少一部分）是由青少年以及成年早期脑部成熟过程中的缺陷引起。如果体内微生物确实被证明在大脑发育的敏感阶段扮演了重要的角色，那么微生物未来作为治疗心理健康疾病靶点的可能性也将大大提升。 事实上，已有证据证明细菌可能影响早期脑部回路及功能。研究者们发现，在无菌小鼠中转入相应的肠道细菌可改变一些异常的行为，但这种处理只有在10周龄前才能起作用。Sudo等人的研究发现，无菌小鼠体内过高的应激激素也可以被小鼠6周龄时转入的细菌逆转，但同样的处理，对14周龄的小鼠就已失效了。这些结果在提示我们，体内菌群的存在或缺失对塑造与焦虑压力相关的神经回路起到非常关键的作用。然而，一旦这些回路在无菌小鼠体内以错误的方式建立，即使后期再使用相关细菌进行干预恐怕也是无力回天。 当然，小鼠宝宝和我们人类一样，大部分肠内菌群来自于分娩时母亲阴道中的微生物。因此，我们不难想到，孕期母亲体内的菌群结构会影响到后代脑部发育等过程。宾夕法尼亚大学的神经生物学家特蕾丝·贝尔（Tracy Bale）通过研究发现，当小鼠在怀孕早期承担较大压力时，它们阴道中的乳酸杆菌数量会有所降低，所产下幼鼠的肠道中的菌群也会表现出相同的变化，而这些鼠宝宝的大脑中，一些和神经发育相关的氨基酸也会“减少供应”。 想要好情绪，得先填饱你的胃 除了Bale团队的实验，加州理工学院的Sarkis Mazmanian团队的实验也有不小的收获。他们给一群有类似人类抑郁症症状的小鼠喂食一种人类肠道特殊的菌株：脆弱拟杆菌，饲养一段时间后发现它们肠漏气状况（部分患有自闭症的人也会有此症状）有所好转，同时一些明显的焦虑行为（如不断的重复性行为）也会减轻。不过，加州理工学院的马兹马尼扬（Sarkis Mazmanian）也表示“谁知道这些小鼠是不是真的有自闭症呢，也许我们只是被表面现象欺骗了。” 其实，即使弄清楚小鼠是不是真的有自闭症，我们还需要解决一个更加关键的问题——这些从小鼠实验中得到的数据，要用到人类身上还有千里之遥。不过，科学家们的辛勤工作也获得了一些诱人的成果。在一项实验中，55名志愿者在连续服用瑞士乳杆菌和长双歧杆菌混合的益生菌一个月后，相对于只服用安慰剂的志愿者来说，他们的沮丧、愤怒以及不友好的情绪都有所降低。 看到这样的结果，如笔者这样脾气不够温和的吃货简直坐立不安——也许可以通过吃吃吃来让自己变得温柔些。不过，严谨的科学家立刻告诉你我——先别急着去吃益生菌啦，也许这只是由于益生菌的过渡宣传引起的安慰剂效应。而且他们还告诉我们一个更残忍的现实，目前很难有证据去证明现有的益生菌对身体健康有显而易见的好处。“大部分的细菌实际上对于我们的行为举止都没有积极作用，不过这并不代表它们对我们有害，只是没啥作用罢了。”爱尔兰科克大学的克莱恩教授表示，“想要知道哪些益生菌是如何发挥功效的，我们必须要弄清楚这些细菌会产生什么物质以及它们细胞壁的成分。” 事实上，要想弄明白体内的细菌究竟是如何“遥控”大脑，我们仍需要克服很多困难。不过，这样研究有积跬步至千里之感，仅仅解决这些问题中的一小部分，都足以让我们在“肠-脑”研究之路上迈出一大步。 参考文献： 1.Shen, H. H. (2015). News feature: microbes on the mind.. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 112(30), 9143-5. 2.Foster, J. A., Neufeld, M. V. (2013). Gut–brain axis: how the microbiome influences anxiety and depression. Trends in Neurosciences, 36(5), 305–312. 3.Felix, S., Fredrik, B. (2013). The gut microbiota--masters of host development and physiology.. Nature Reviews Microbiology, 11(4), 227-238. 您也可以现在测测自己的 肠脑健康状况 哟，提前 了解自己的肠脑健康状况，预防帕金森 的发生吧。点击如下链接，或扫描下方二维码： https://www.wenjuan.com/s/FFFRN3/

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随地大小便要三思！肠道微生物能鉴别亚美欧人种

热度 12 hongkuan15 2016-3-28 09:01

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单身狗居然最爱吃猪肉香菜馅的饺子－猴年饺子馅调查

hongkuan15 2016-2-26 00:53

过年时，很好奇中国这么大，饮食文化这么博大精深，与过年关系最密切的美食非饺子莫属，于是组织了这次猴年饺子馅调查。 还记得年前的一篇文章不，来自不同地域，不同饮食习惯的人肠道微生物组成和代谢产物差别很大，非洲土著人和意大利人肠道微生物和短链脂肪酸存在巨大差异。在地大物博的中国，南北方饮食差异巨大，毫不夸张的说，间隔百里，饮食习惯也各不相同，相信肠道微生物组成也会有较大差别。 经过半个多月的调查，发现了一些有意思的结果，现在跟大家分享一下： 首先，我们比较了单身狗和已婚人士偏好的饺子，发现，单身狗更喜欢猪肉和鸡蛋陷的饺子，并且独爱香菜陷的饺子，也比较偏爱茴香陷。难道单身狗偏爱“重口味”？他们更喜欢带有特色味道的香菜和茴香？此外，单身狗很少吃虾肉，鸡肉，羊肉陷的饺子，难道单身狗懒得换花样，亦或经济拮据？ 已婚人士则比较喜欢各种肉类，尤其是羊肉和猪肉，吃韭菜，芹菜和白菜馅的比例也很高，也喜欢蘑菇，豆腐，花生馅。有家的人就是不一样啊，吃的肉品种类更多，蔬菜品种也更多。 调查完了单身狗，我们又看了看美女和帅哥喜欢的饺子馅是不是一样。调查发现，美女最爱吃猪肉馅的饺子，帅哥更喜欢羊肉，韭菜和白菜馅的。看起来是美女更爱吃肉，帅哥吃菜的比例高。另外，美女也爱吃木耳，豆角和胡萝卜馅的饺子。 此次调查，共涉及到6个省市，还有一些海外朋友，其中多数数据来自与我的老家河北。由于调查人数有限，结果准确性和代表性并不好，大家权当做个参考，不必太较真。也期待各位的继续支持。

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[转载]生物活性多肽的概述

ontores001 2016-2-23 10:47

肽 由氨基酸构成，但它具有氨基酸所不能代替的功用，肽的研讨已成为现在研讨的热点。 肽由氨基酸构成，但它具有氨基酸所不能代替的功用，肽的研讨已成为现在研讨的热点。传统观念以为蛋白质养分实际是氨基酸的养分，蛋白质有必要被消化成游离氨基酸以后才可被动物吸使用，因而，动物饲粮中大都以增加很多粗蛋白质来满意动物正常成长需求，这不只形成很多蛋白质资本糟蹋，还带来环境污染。生物活性肽（Biologically Active Peptides，BAPs）是对生物机体的生命活动有裨益或具有生理效果的肽类，它具有免疫调理、抗菌、抗肿瘤等效果，并能进步机体免疫，而且，因为其自身是动物生理活性调理物，对环境无污染，能够代替某些抗生素和促成长剂，是一种安全高效的绿色饲料增加剂。 1、概括 生物活性肽（Bioactive peptide）是对生物机体的生命活动有利或具有生理效果的肽类，其分子结构的杂乱程度纷歧，可从简略的二肽到较大的环状分子结构，而且这些肽可经过磷酸化、糖基化或酰基化而被润饰。按其来历能够分为内源性生物活性肽和外源性生物活性肽。外源性活性肽与内源性活性肽的活性中心序列一样或相似，它们在动物消化过程中被开释出来，经过直接与肠道受体联系，参与机体的生理调理效果或被完好吸收进入循环，然后表现与内源性活性肽一样的功用。 生物活性肽散布很广，多来历于动植物体。内源性生物活性肽首要包含体内一些主要内排泄腺排泄的肽类激素，如促成长激素开释激素（GHRH）、促甲状腺素 （TSH）；由血液或安排中的蛋白质经专注的蛋白水解酶效果而发生的安排激肽，如缓激肽、胰激肽；作为神经递质或神经活动调理因子的神经多肽；以及由昆虫、微生物、植物等生物体发生的抗菌肽。外源性生物活性肽直接或直接来历于动物食物蛋白质，如神经成长因子（NGF）等；动物饲料蛋白质质料，如牛乳酪蛋白等在动物胃肠道消化后可直接提供多种生物活性肽。此外，有研讨报导，饲料在加工过程中也会发生生物活性肽。 原文地址： http://blog.tianya.cn/post-7092494-111985960-1.shtml

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或许你离吃屎不远了？

热度 1 lifescience1 2016-2-21 21:46

生活中，有人惹你生气或令你不爽的时候，你可能就会脱口而出，你去吃屎吧！你去屎吧 说完之后浑身酸爽哈。 如今肠道微生物研究时风生水起，全世界越来越多的研究人员加入到研究肠道微生物与人类疾病的关系的队伍中来。人体肠道内寄生着数以万亿的细菌，它们能影响人的体重，消化能力，抵御感染和自体免疫疾病的患病风险，还能影响人体对药物药效等。人体肠道内的正常微生物，如大家熟知的双歧杆菌，乳酸杆菌等能合成多种人体生长发育必需的维生素，还能帮助铁镁锌等矿物元素的吸收。可见，肠道菌对于人体的健康时多么的重要。 根据之前研究人员的研究发现，发现肠道微生物失衡（异常变化）与许多疾病（肠道内炎症，肠道外疾病，肥胖，糖尿病，精神疾病，癌症等疾病）都有着密切的关系；研究人员还发现肠道菌群还与儿童大脑发育及人的心情好坏有关。全世界的研究人员正在试图找到某些细菌（或菌群）与特定疾病的关系或者一类疾病或多种疾病的关系。但对于是肠道菌群失衡与疾病的因果关系目前还无确定，即是疾病引起的菌群结构变化还是菌缺结构变化引发的疾病。也许它们互为因果，且又相互促进变化。 人体的排泄物——粪便，含有大量的微生物（肠道菌）。研究人员发现多种疾病患者的粪便里的肠道菌组成与健康人有很大的差别，它们就提出了一个设想，将健康人的肠道菌移植到患者肠道中，患者肠道菌结构可能会恢复到正常水平。目前全世界的研究人员正努力找到疾病与肠道菌的特定关系，找出它们的致病机制。试图通过分离正常人粪便中的细菌，进行培养，包装，移植到病人的肠道中，以此来恢复病人肠道中的菌落，维持一个肠道菌落的生态平衡，最终使病人恢复健康。 随着肠道菌的进一步研究，健康人肠道菌移植到患者肠道中或许会成为治疗相关疾病的好的医疗技术。在古代医学书籍中就有关于粪便治疗疾病的记载：中国东晋时期葛洪所著的《肘后备急方》就提及“饮粪一升，即活”；李时珍的《本草纲目》中也记载了用发酵粪便的上清液、新鲜粪汁喝小儿粪来治疗严重腹泻、发热、疼痛和呕吐等。 我们可以大胆的展望未来，或许如果有一天你患了某种与肠道菌相关的疾病，你就会有选择的条件下饮用健康人粪便里分离出来的肠道菌制成的药丸了。 因此保持健康事多么的重要。如果无法避免，有一天你可能会感叹，有便便吃也是一件幸运的事！

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奶水中的益生元可通过肠道微生物影响紧张焦虑情绪

热度 2 hongkuan15 2015-12-30 10:44

作者：Doctor D 邻居家那个一岁多的宝贝每天午夜时分总是要哭一会，墙不够隔音，那个哭声听得我啊，都快哭了。。。。。。 最近的一项研究很有意思，研究发现奶水中的两种低聚糖有助于缓解紧张焦虑情绪。难怪嚎啕大哭的孩子吃两口妈妈的奶就能平静很多，看来奶水除了解饿，还能减压！ 我们已经知道大脑和肠道菌群之间通过菌-肠-脑轴连接，压力和应激会引起肠道微生物的改变。人的奶水中存在多种低聚糖（至今还没搞清楚有多少种），这些低聚糖能够影响大脑发育，促进肠道中有益菌的增殖。那是不是这些 低聚糖也能影响肠道微生物并且对抗压力和应激呢？ 来自美国俄亥俄州立大学大研究人员，通过分别给 小鼠吃标准实验室饮食，以及含有人乳寡糖：3-唾液乳糖（3'SL）或6-唾液乳糖（6'SL）2周，之后分成两组，一组施加社会混乱应激（SDR，social disruption stressor ），另一组作为对照 。结果发现 应激能够显著改变小鼠结肠黏膜微生物群的结构，并且引起大脑齿状回部位 未成熟的神经元的减少。而 喂养3'SL或6'SL的小鼠对应激的抵抗能力较强，微生物群落结构并没有显著改变。 此外，3'SL和6'SL有助于减缓小鼠的焦虑样的行为和维持未成熟的神经元数量的正常。 表明 奶中的低聚糖有助于维持正常的微生物群落和对应激的反应。 我们来详细唠唠啥是 社会混乱（SDR） 模型 ，SDR就是把一个笼子的老鼠扔到另一个笼子里，引起这个笼子里老鼠的紧张和焦虑。说白了就是人为操纵的 坏人进家里暴力打人模型 。还是有点拗口，古惑仔看过吧，再明白点就是黑社会老大指使小弟到你家里削你。坏人（小弟）被称为引起压力的入侵者，被打的人就是遭受压力的房子的主人。这还了得，坏人太猖狂，明目张胆的进入人家家里给人胖揍一顿，临走还问服不服！这种事情基本上只有社会混乱时才出现，所以称为社会混乱模型。 这个模型都是用老鼠来做，而且不是做一次，往往要重复多次，也就是让房子的主人被多次殴打和认怂！想想，这也太残忍，太虐心了！ 感谢参与实验的老鼠们，你们受苦了！ 这么BT的模型主要用来干啥的呢？研究心理和精神压力对主人的影响的，目的是人为的制造压力，引起被虐的老鼠的紧张焦虑，不安情绪。 光引起焦虑还不行，还得知道是不是引起了焦虑和焦虑到啥地步了。这就得介绍俩实验，第一个是 矿场实验（open field test） ，也叫敞箱实验，就是整个没顶的大箱子(见下图)，把地板铺成国际象棋似的黑白格子的，上面整个摄像头监控着。把那个被虐了N次的老鼠，放进这个大箱子里，看看它有啥反应。正常的老鼠一般好奇心比较重，来到陌生环境里喜欢东看看西看看，而焦虑的老鼠被虐怕了，来到陌生的环境可不敢轻举妄动，一般不敢有大动作，也不敢到箱子中间去，大多躲在角落里，靠着边走，有的还吓得屁滚尿流。越焦虑的老鼠活动越少，越不敢进入箱子中间，而这个老鼠所有的动作都会被上边的摄像头记录下来。 第二个实验是 光/暗偏好（light/dark preference） 实验，是在第一个实验的基础上，把箱子分成两部分，一半有光照，另一半是黑暗的，看看老鼠更喜欢到那个区域里面玩耍。正常老鼠一般都会两边都看看，而紧张焦虑的老鼠喜欢黑暗的一边躲起来。 下面我们来看看，吃了俩星期实验餐和添加了低聚糖的老鼠们被虐后都有什么反应。首先， 被虐六次后的老鼠往箱子中心活动的次数明显减少，而吃了3,6-唾液乳糖的老鼠活动次数相比吃实验餐的老鼠到中心活动的次数要多 （见下图）。说明奶水中的低聚糖确实有助于抚慰被虐老鼠那受伤的心灵，帮助他们缓解紧张和焦虑。 它们敢到空阔地活动了，那是不是也敢光明正大的出来晒晒呢？随后的光/暗偏好实验显示， 被虐过的老鼠明显不敢到光亮的地方溜达 （见下图，红框），但是 吃了两周3,6-唾液乳糖的老鼠则勇敢了很多，明暗都敢去，甚至吃了 3-唾液乳糖的老鼠比没被虐过的还乐意在光亮区玩耍 （药量太大了？！）（见下图，右下角图）。 上面检测了老鼠的行为，下面看看肠道微生物有啥变化。一比较发现， 被虐的老鼠和对照老鼠肠道微生物组成明显不同 （见下图A），而 吃过低聚糖的老鼠肠道微生物差别不大 （见下图B，C）。 吃不吃低聚糖对肠道微生物产生的影响确实不小 ，没吃低聚糖（下图A红圈）的老鼠和吃了低聚糖的老鼠肠道微生物多样性明显不一样。无论是3-唾液乳糖还是6 -唾液乳糖都与对照存在差异，而这两种低聚糖之间差别不大（见下图B-D）。 进一步分析，发现在主要的门水平的肠道微生物中，拟杆菌门，厚壁菌门，变形菌门等都存在明显差异（见下图） 。说明 奶水中的低聚糖的确改变了肠道微生物的组成 。 紧张焦虑行为改变，那大脑是否也发生了改变？研究发现， 被虐的确会减少老鼠大脑中未成熟的神经元的数量，而低聚糖能够维持这种神经元细胞的数量的稳定 （见下图）。 如此看来，我们可能低估了母乳的作用，还是那句话， 母乳喂养最好，不光管饱，还能让孩子大脑发育正常，减少不良情绪的影响。 由于至今还未能搞清楚母乳中的低聚糖的种类（据估计超过千种），以人类目前的技术水平，仍需不少时间才能搞清楚，即使搞清楚了，把它们生产出来再添加到配方奶中不知道要到啥时候。所以， 配方奶再好也不如天然的母乳好 ，正所谓“一直被模仿，从未被超越”，奶粉厂家们加油吧！争取早日造出更接近母乳的配方，让那些吃不上母乳的娃娃们能够健康快乐的成长。 最后，我想跟隔壁的娃说：娃呀，别哭了，赶紧找妈妈喝点奶吧！管用！ 参考文章：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0889159115002342 文献详情：The prebiotics 3′Sialyllactose and 6′Sialyllactose diminish stressor-induced anxiety-like behavior and colonic microbiota alterations: Evidence for effects on the gut–brain axis，Brain, Behavior, and Immunity，50：166–177，2015

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社会科学生态化大趋势

热度 1 lulingkxw 2015-11-14 21:40

社会科学生态化大趋势/陆玲 科学的生态化表现为生态学的原理向自然与社会科学一系列研究“对象”渗透、交叉、混合、融合的过程，它是把特定主体的学科转变为“特定主体与环境关系”的学科，形成新的综合科学系统的过程。如：哲学和数学的生态化形成了生态哲学和生态数学；生物学系列学科的生态化形成了微生物生态学、植物生态学和动物生态学等生态学理论系统；社会科学的生态化形成了社会生态学、企业生态学、城市生态学，等等。 科学是人的思维对自然的反映，人类科学发展史呈现着自然的规律性：从低级到高级发展的过程——从物理、化学到生物运动，从低级生物到高级生物，从自然科学向社会科学推进。生态学原理来自人们对自然生态运动规律的抽象，它必然地发挥着科学综合的强大理论功能，不仅推动了自然科学的生态化，也推动了社会科学的生态化。 自然 - 社会科学生态化趋势（学科趋势） 当代科学的“生态化”表现为自然科学初级的“生态化”，它向社会科学的生态化推进，科学的综合与新一轮的分化同时进行，社会科学必然地将与自然科学将综合为一个整体。 年代 学科形态趋势 启动标志或事例 现象和趋势 古代 从分化趋向综合 中国古生态学建立 形成哲学原理统一的学科群落。 近代 从综合走向分化 自然数学建立 形成自然与社会等分支学科群落。 现代 从分化趋向综合 现代生态学建立 形成哲学原理统一的生态学科群落。 当代 从综合趋向分化 生态数学建立 延续现代科学发展趋势，形成哲学原理统一的新一代学科群落。 提示：任何学科研究对象都必然契合“生态学”原理的，只是过去人们习惯了把环境因素忽略、或省略了，但环境因素始终存在。这就是生态学存在强大生命力的真谛。诚然，生态学本身也需要不断升级、完善，才能更好地担负起实现当代科学系统持续生态化发展的伟大使命。 现代生态学从动物学中分化而来，并将各类生物理论进行“生态化”，甚至进入到数学和哲学；各类生物所处的环境难免存在人类影响，这必然把社会因素纳入其中；当生态学的研究范畴。从生物与其环境的关系，递进到高级的生物——人与环境关系的研究中，或者把生物系统与社会环境的主体和环境关系互相置换开展研究，使其显示揭示人与环境关系规律的理论功能；当生态学融合社会科学时，社会科学表现为高级的自然科学形态。 较高级的自然科学系统，需要对应较高级的语言形式，对处于较高级的自然生物分支系统——人类而言，采用机械运动的理论形态已经力不从心。生态化运动在社会强烈需求的驱动下，正如企业理论与生态学的综合呈现着从低级到高级的发展过程，即从“机械运动”发展到“生物运动”形态；以两个系统的局部交叉、混合为主要形式；逐步发展到仿生学，仿生态学，再到生态学的理论形态。 目前，生态学对社会科学进行“生态化”更多地表现在社会科学的基础理论建设，更广泛的影响将表现在其应用理论形成阶段。 科学生态化将表现为生态学自我完善的过程，它将会全面地推动社会科学与自然科学系统的全面综合而成为一门学科。正如马克思曾经在 1844 作出的伟大预言那样：“自然科学往后将包括关于人的科学，正像关于人的科学包括自然科学一样：这将是一门科学。” 【《 马克思恩格斯全集》第 1 版第 42 卷第 128 ～ 129 页。人民出版社 1979 年版】

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[转载]科学家发现以塑料为食虫子 或可用于治白色污染

redtree 2015-10-2 05:20

科学家发现以塑料为食虫子 或可用于治白色污染 2015-10-02 01:09:05　来源: 京华时报 (北京) 据新华社电 中美研究人员在新一期美国《环境科学与技术》杂志上报告说，黄粉虫可以吞食和完全降解塑料，他们已在黄粉虫体内分离出靠聚苯乙烯生存的细菌，并将其保存。这项研究首次提供了微生物有效降解聚苯乙烯的科学证据，为用生物降解方法治理“白色污染”提供了新思路。 黄粉虫又名面包虫，被人工大量养殖用作动物饲料。以前有研究人员宣称分离出降解聚苯乙烯的细菌，但缺乏有力的物理化学分析证据支持聚苯乙烯被微生物降解，而且有关微生物也没有被国际上承认的微生物中心收藏，因此这类研究成果并不被学术界认可。 美国斯坦福大学和北京航空航天大学的研究人员在实验室观察到，100条黄粉虫每天可以吞食34至39毫克的聚苯乙烯塑料，相当于一小片药片的重量。这些塑料在黄粉虫肠道内停留不到24小时，其中约48%被降解成二氧化碳，小部分被吸收。研究显示，以聚苯乙烯为食物来源的黄粉虫与正常取食的黄粉虫一样健康，其排泄物还能用于农作物土壤育肥。黄粉虫肠道微生物在塑料分解过程中起到决定性作用。研究人员首次从黄粉虫肠道中分离出一株可以利用聚苯乙烯作为唯一生长营养物的细菌，并将这种细菌保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。 中美联合团队的最新研究成果不仅首次为微生物降解塑料提供了有力的科学证据，也为开发生物降解聚苯乙烯塑料制品的技术提供了全新思路。中美联合团队还将进一步研究黄粉虫及其他昆虫对不同塑料的降解，为开发治理塑料污染的酶制剂和其他生物降解技术提供基础。

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吃卤味儿 你要知道的几件事

热度 3 andydong 2015-9-10 19:46

Part I 答记者问 1 、我们常吃或者市面上常买到的卤制品有哪些？ 卤制品一般指的是通过特定方法调制卤汁，再将食品原料如家禽、家畜的肉和内脏及野味、部分水产品、蔬菜等，通过反复煮制而形成的一类味美香浓的熟制食品，在我国历史悠久，深受消费者喜爱。卤制品实质上属于腌渍类、烧烤类、油炸类的混合型食品。 2 、卤制品的加工工艺，有什么口感和营养？ 卤制品从加工工艺上看，由于采用了长时间的煮制，卤汁中的风味成分会与食品原料充分的接触，从而使卤制后的食品呈现浓郁的口感，并通过复杂的化学反应使卤制品呈现诱人的色泽。传统上的老卤一般长期反复的使用，并有越陈越香的说法，比如我国的一种著名烧鸡，有 “ 要想烧鸡好，八料加老汤 ” ，这个老汤就有反复利用的卤汁的意味，可在烧鸡的腌制过程中发挥重要作用，最终对成品的口感和营养具有显著影响。 卤制品的营养价值一般认为食品原料经过长久的煮制、浸泡等加工工艺，与普通食品的营养成分有一定的差异。有些科学研究通过化学分析，对比卤制后的食品表明比普通食品的氨基酸含量（是蛋白质的主要组成）略有升高。但卤制品主要体现在还是风味口感方面的。 3 、吃卤制品要注意哪些问题：（比如：卤制品吃之前要再次加热吗？哪些卤制品要买回来就吃？如果吃不完是放在冷藏室还是冷冻室？冷藏放了两天的卤制品可能表面发黏了，这样的还能吃吗？建议多久之内尽量吃完？ 卤制品除了风味和营养方面，在安全性方面近些年来也受到很多关注。一般认为卤制品在加工过程中反复使用的老卤或老汤可能存在菌落超标问题，同时为了便于长久存放老卤或老汤，一般使用过量的食盐，已有很多研究证实，过量摄入食盐和导致高血压等疾病具有一定的相关性。这些安全上的问题需要开展对卤制品的传统工艺优化，在保持原有的色香味等质量特征的前提下，摈弃或改良为适合现代人饮食健康需求的加工方式。 建议卤制品购买后尽快食用，如果不能一次性吃完，建议冷藏并尽量在一天内加热后再食用，因长期贮藏可能滋生腐败微生物甚至致病微生物，如果表面发黏，原因常为腐败菌或霉菌污染，建议不食为宜。另外，有很多消费者以为卤制品放冰箱就安全了，这是不对的，因低温条件下的微生物生长并未完全停止，也有很多嗜冷型微生物可以在冷藏甚至冷冻的条件下缓慢生长，给食品安全带来一定潜在风险。所以尽快食用是较好的卤制品饮食建议。 4 、卤制品建议买真空包装的还是散装的？或者各有什么优劣势？真空包装上的保质期可靠吗？ 真空包装是一类通过隔绝空气，抑制有害微生物或环境污染物侵入的食品保藏方式，在食品质量保持和安全控制方面比散装食品的安全性要高。当前还有一类食品包装方式是气调包装，就是对食品包装内的气体成分进行调节（常见的是氧气、二氧化碳和氮气等），然后可通过科学实验获知哪些组成可以最好的保持食品品质。 食品包装，也包括真空包装，标注的保质期在商业上也称为货架期（意为可摆在货架上进行销售的时期），一般认为在这个时期内食品安全性可以得到保证，同时食品的质量如色香味也能保持在良好的状态下。只要食品来源合法合规，保质期内可以放心使用。在卤制品的选购时建议消费者也能关注下食品的生产日期和保质期（这些标示是有国家强制标准规定的），根据家庭的食用习惯，合理选择食品。 5 、您认为吃卤制品还有哪些小窍门和建议？（比如，卤制品大多是肉和动物内脏，较油腻，是不是要搭配果蔬一起吃？或不要频繁吃等。） 卤制品是中国的传统食品，一般可直接入口，风味独特，食材来源丰富。工艺上和 “ 卤 ” 近似的方法是 “ 浸 ” ， “卤”味重而“浸”味轻，我国地理辽阔，南北风味差异较大，有“南浸北卤”之说：北方的卤制品常以“味重”、“多油脂”为主；西北地区则以“辛香”、“麻辣”见长；华南一带又以口味“清淡”、“爽口”著称。因此卤制品的食用可根据不同地区和不同人群口味差异来搭配不同的佐料或配餐。如油腻类卤制品建议辅以清淡型食品可减少油腻感，爽口类卤制品建议加之卤汤风味更佳。总之适量为主，不建议一次性摄入过多，合理搭配其他食物，保证营养全面均衡。 Part II 刊出稿 （熟食易被致病微生物污染，馋卤味必知 6 件事 http://www.lifetimes.cn/czdy/2015-09/7422920.html ） 卤肉、卤鸡翅、卤豆干……这些方便、美味的卤制品是不少人的最爱。不过，这些常在街边或超市散装出售的熟食，也很容易被致病微生物污染。《生命时报》采访专家，告诉你吃卤味时必须要注意的六件事。 散装卤味最好当天吃完 。因为气温高时，卤制的肉类和豆干等室温易变质走味儿，即使在冰箱内过夜，也很容易被霉菌“盯上”。有很多嗜冷型微生物在冷藏甚至冷冻的条件下均可缓慢生长。因此，卤味放冰箱贮藏并非绝对“保险”，最好当天吃完。 一次吃不完加热再食用 。卤制品一次性吃不完，储存在冷冻室相对安全些。但是取出食用前应充分加热，用高温、热透的方式杀死多数微生物，防止吃完出现腹泻等症状。如果卤制品表面发黏，颜色、气味有变化，可能已经腐败，建议不要吃。 搭配食用口感好 。油腻类卤制品如卤猪蹄、卤肉、卤内脏，建议搭配清淡口味、维生素 C 含量多的食物吃，减少油腻感；爽口类卤制品如卤豆干、卤藕片，建议搭配卤汤则风味更佳。吃的时候要以适量为主，不要一次性吃过多。此外，部分卤制品的辣椒、花椒和红油含量多，皮肤有炎症的人应少吃。 真空包装比散装的安全系数高 。真空包装可抑制有害微生物或环境污染物侵入。购买时要看清包装上的营养标签和生产日期、保质期，检查包装是否漏气。一般情况下，保质期内的食品不会有微生物超标的问题。董庆利提醒，卤制品要挑生产日期较新的，离保质期较近的不建议购买。 到正规卤菜店购买 。范志红建议，在购买卤制品时，要选择正规的店面，店内应悬挂经营许可证和卫生许可证。相对街头小摊，这样的食品更有安全保证。 尽量少吃卤味 。卤制品在加工过程中，蛋白质氨基酸和调味料中的硝酸盐、亚硝酸盐等成分会溶入到汤里，并逐渐浓缩，因此反复使用的卤或汤可能存在亚硝胺含量升高的问题。同时，过度依赖大量食盐、香料和增鲜剂制作的卤味食物，长期食用容易让人味觉敏感度下降，对日常的清淡食物失去兴趣，不利于整体膳食健康。（生命时报记者 单祺雯）

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[转载]废气变柴油，可行

热度 1 redtree 2015-8-6 22:36

废气变柴油，可行 作者：潘玉 来源： 中国科学报 发布时间：2015/7/7 8:35:34 图片来源：百度图片 一般而言，从钢铁厂排放的一氧化碳气体仅可在轻微程度上进行能源或热量回收。但是，欧洲最大的应用科学研究机构——弗劳恩霍夫应用研究促进协会的研究人员已经从这种未被完全利用的碳循环过程中开发出一种新的能源回收方法，成功地从钢铁厂排放的废气中生产出了实验室规模的燃料和化学品。 钢铁厂产生的废气是巨大的：仅德国杜伊斯堡炼钢厂就能释放出几百万吨的二氧化碳。上述研究团队借助转基因的细菌菌株，将气体转化为醇类和丙酮，并在两种催化剂的作用下，制成了一种中介柴油产品，并借此生产出了煤油和特殊化学品。 据研究人员介绍，以杜伊斯堡钢铁厂排放的废气为原料，生产出的煤油足以供应一个大型航空飞机能源需求。当然，这仍然需要研究人员的继续努力。该研究已经证明了从废气到实验室规模能源实现的可能性，且能实现一定的商业利益。以后，从家庭和工业废物焚烧产生的类似气体混合物也可以用于能源生产 。（潘玉编译） 《中国科学报》 (2015-07-07 第6版 能源)

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这是一个“吃人”的世界——关于“菌心说”的最为通俗的解释之一

zcgweb 2015-8-1 19:12

这是一个“吃人”的世界——关于“菌心说”的最为通俗的解释之一：我们人类以及动物的世界，从生物学角度来看，应该是一个“吃人（或者吃动物）”的世界。胃肠道微生物以菌群为代表，终生生活在人和动物体内（胃肠道之中），通过吃人肉或动物肉（胃肠道粘膜），导致人体或动物产生饥饿感，从而驱动人或动物摄食，这样的自然界设计，奇怪么 其实并不奇怪。通常所认为的胃排空后胃粘膜摩擦导致饥饿感、大脑摄食中枢产生饥饿感、血糖降低产生饥饿感等已有关于饥饿感的认识，貌似是一种错误的常识，在“菌心说”面前，将会被显著更新，这是人类对于吃饭这一基本问题的进步，因为“民以食为天”已经可以被我们的研究更新为“菌以食为天”了，尤其重要的是，我们已经通过泛临床试验证明，通过给人体提供天然植物多糖和膳食纤维等食品，即可进入到只喝水、不吃饭的“柔性辟谷”状态，正常工作生活7-14天没问题，体重可以自然减轻5-10kg。因此，可以说，“菌心说”是“柔性辟谷”的思想根基和理论基础，而“柔性辟谷”则是“菌心说”学说的科学实践。人们将会逐步发现，“菌心说”、“柔性辟谷”对于人类社会，必将产生系列重大影响。（张成岗♡菌心说·柔性辟谷·云医院）

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[转载]微生物代谢图

热度 1 kongfanming2050 2015-7-2 09:35

微生物代谢图

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中国大陆研究机构进入ESI全球前1%学科排名——微生物学

热度 1 wanyuehua 2015-7-1 09:36

汤森路透（ Thomson Reuters ）基本科学指标数据库（ Essential Science Indicators ，简称 ESI ）， 2015 年 5 月 7 日公布了根据全球研究机构于 2005 年 1 月 1 日至 2015 年 2 月 28 日在 Web ofScience 数据库的 SCI 、 SSCI 收录微生物学领域期刊上发表的论文，统计分析出微生物学领域共有 362 个研究机构进入 ESI 全球前 1% 。排名参照指标为总被引次数（ Citations ）、论文数（ Papers ）和篇均被引次数（ Citations Per Paper ）。 中国大陆共有 6 个科研机构（不包括香港、澳门和台湾地区的研究机构）进入 ESI 微生物学领域，论文数超过千篇的有中国科学院 2,517 篇、中国农业科学院 1,113 篇。 中国大陆共有 6 个科研机构进入 ESI 微生物学领域全球前 1% 序号 学校名称 论文数 总被引频次 篇均被引频次 ESI 微生物学全球排名（按总被引频次） 1 中国科学院（ CHINESE ACAD SCI ） 2,517 23,813 9.46 35/362 2 中国农业科学院（ CHINESE ACAD AGR SCI ） 1,113 8,142 7.32 209/362 3 浙江大学（ ZHEJIANG UNIV ） 707 6,341 8.97 259/362 4 中国疾病预防控制中（ CHINESE CTR DIS CONTROL PREVENT ） 580 5,660 9.76 285/362 5 中国农业大学（ CHINA AGR UNIV ） 684 5,621 8.22 288/362 6 中山大学（ SUN YAT SEN UNIV ） 541 4,525 8.36 345/362

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南京土壤所揭示气候条件变化对土壤微生物群落结构的影响

YF2015 2015-6-23 22:44

我要分享 新浪微博 微信 QQ好友 人人网 !-- 更多... -- 文章来源：南京土壤研究所 发布时间：2015-05-26 在中国科学院战略性先导科技专项(B)“土壤-微生物系统功能及其调控”和国家自然科学基金重点项目(41430856)的资助下，中国科学院南京土壤研究所孙波课题组基于中科院鹰潭、封丘、海伦、封丘农田生态系统国家野外科学观测研究站建立的我国东部温度梯度带的土壤置换试验（2005－），首次揭示了跨气候带土壤微生物群落演替及功能基因组对气候条件变化的响应机制，建立了功能基因与土壤硝化潜势和呼吸强度的定量关系。 研究结果表明，气候变暖（土壤南移）和气候变冷（土壤北移）显著改变了潮土中土壤微生物群落结构，群落相似性表现出显著的时间衰减关系（time –decay relationship）。相比潮土原位的演替速率（w=0.046，P0.001），土壤南移对微生物群落演替速率的促进作用（w=0.094, P0.001））高于土壤北移(w=0.058, P0.001），说明温度促进微生物的演替和竞争（代谢理论）。不同微生物对气候变化敏感性分异，放线菌门与厚壁菌门最敏感，变形菌门抗性最强。气候变暖对微生物群落结构演替的影响更为显著，与温度升高后微生物的代谢速率与种群间竞争关系增加有关 (Liang Y, et al. The ISME Journal , 2015)。气候变暖（土壤南移）显著增加了功能基因的多样性。氮循环功能基因丰度显著增加，且氮循环功能基因与土壤硝化显著正相关（r 0.56, P 0.001）；碳循环功能基因(如碳固定、碳降解、甲烷循环等)丰度显著增加，且与土壤二氧化碳呼吸通量显著正相关（r = 0.72, P 0.020）(Zhao et al. The ISME Journal , 2014)。气候变冷（土壤北移），土壤微生物生物量、群落结构都显著改变。气候条件（年平均温度、相对湿度）、土壤理化性质（pH、氨氮、有效氮）及植被是影响微生物群落结构的主要因素。氨氧化过程功能基因（amoA及amoB）的平均丰度均与土壤硝化潜势呈显著正相关(Yang et al. Environmental Microbiology , 2014)。于此同时，发现与裸地相比，种植作物增加了核心（Core）氮转化基因丰度和网络（fMENs）交互作用，关键基因由固氮基因转变为固氮+反硝化+硝化基因（汪峰，科学通报，2014）。上述结果为丰富跨气候带土壤微生物功能多样性对气候变化的响应提供了理论依据。 　　论文链接： 1 2 3 跨气候带微生物群落结构和功能基因演替

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Lokiarchaeota—弥补原核与真核生物进化上的裂隙

热度 1 BJQXKY 2015-5-9 23:48

沿北冰洋大洋中脊(ArcticMid-Ocean Ridge)的沉积物中发现了一组新的古菌（archaea），一种新的生命形式可能有助于解决困惑现代生物界最持久的一个谜团。 地球上的生物皆可以被分成原核生物和真核生物两大类，前者结构简单，后者常更加复杂。这两类生物细胞间存在差别的显著，对于如何通过进化实现两者间的跨越这一问题，生物学家一直迷惑未解。这类被命名为Lokiarchaeota的新微生物，就可能构成搭建两者间桥梁的作用。 原核生物包括所有细菌和古菌(archaea)，它们都是单细胞物种，最初将古菌也归为细菌，后来将其单独分列了出来。真核生物除了一些单细胞生命形式外，更多是多细胞生物，包括动物，植物和真菌等。 原核生物和真核生物这两类生命形式间差距巨大，真核细胞拥有被脂外层包裹的细胞结构，细胞核中含细胞的遗传物质；另一个重要的结构是线粒体，多数真核细胞中都存在这种细胞器，它是细胞的电厂，负责供应能量。根据广泛接受的理论，线粒体原来是细菌，逐渐掺入真核细胞中，可能是一种互惠(mutualbenefit)共存的形式。 来自瑞典乌普萨拉大学(UppsalaUniversity)的Thijs Ettema说：古菌与真核细胞是姐妹，她们拥有共同的祖先，这已经是20年来的流行模式。一些年前，在进化树上真核生物的起源归到了古菌支上，更详细一些的话，附属于一个叫做TACK古菌的组。 Lokiarchaeota就归属于TACK组，且是与真核关系最接近的原核生物类。据Ettema的研究，在大约20亿年前，Lokiarchaeota与真核生物拥有共同的祖先。这一祖先拥有一个基因的“起始套件”(starterkit)，拥有这一特性容其不断增加细胞的复杂性，进化形成今天缤纷的真核生物界。 Lokiarchaeota拥有部分编码仅在真核细胞中才出现的蛋白的基因，如支撑细胞形状和细胞运动的骨架蛋白基因。研究人员在黄石生态系统的热泉中寻找其它的Loki样(Loki-like)微生物，Lokiarchaeota中发现的这些与真核生物相同的基因并不证明它们就具有类似的功能。他们需要更多这类生物细胞，通过实验弄清楚这些基因在Lokiarchaeota中执行的功能。 “在海洋沉积物中获取这类样品并不容易，如此艰苦的环境下营养尤其匮乏，所以这些沉积物中细胞量尤其低。有些人预测在这种环境下的细胞可能要10年才分裂增殖一次，因此无法在实验室通过培养获取所需的细胞用量。” 研究人员正在其它地方寻找Loki样物种，包括在美国黄石的热泉中，和在新西兰。Ettema说他们甚至可能找到与真核生物之间拥有更近亲缘关系的Loki样物种。他们正努力重建这类物种的基因组序列，并发现复杂生命如何起源相关的其它的更多科学问题。 真核细胞进化的一个关键问题是线粒体的获取。Lokiarchaeota与其它的原核生物一样，也没有线粒体。因此，细胞何时与“能量工厂“的祖先发生了融合还是一个悬而未决的问题。 ThijsEttema说：“获得线粒体才意味者事件的起始开始，我们在Loki中发现的这些基因给提供了一些提示”，真核生物中一个十分重要的基因是肌动蛋白(actin)。 肌动蛋白具有多种功能，其中一个就是吞噬(phagocytosis)，有了这种能力细胞才能吃掉其它细胞。ThijsEttema说他们在Loki中也找到了编码肌动蛋白的一些基因。虽然他们现在还不清楚它们在Loki中的功能，但是可以推断出Loki与真核生物共同的祖先也拥有这类基因。 http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14447.html Complex archaea that bridge the gap betweenprokaryotes and eukaryotes The origin of the eukaryotic cell remains oneof the most contentious puzzles in modern biology. Recent studies have providedsupport for the emergence of the eukaryotic host cell from within the archaealdomain of life, but the identity and nature of the putative archaeal ancestorremain a subject of debate. Here we describe the discovery of ‘Lokiarchaeota’,a novel candidate archaeal phylum, which forms a monophyletic group witheukaryotes in phylogenomic analyses, and whose genomes encode an expanded repertoireof eukaryotic signature proteins that are suggestive of sophisticated membraneremodelling capabilities. Our results provide strong support for hypotheses inwhich the eukaryotic host evolved from a bona fide archaeon, and demonstratethat many components that underpin eukaryote-specific features were alreadypresent in that ancestor. This provided the host with a rich genomic‘starter-kit’ to support the increase in the cellular and genomic complexitythat is characteristic of eukaryotes. 群晓科苑 Qbioscience.com

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月宫一号里的小精灵—固废转化微生物_中国科协首席科学传播专家

lunarpalace1 2015-5-8 14:00

小编语：还有这么一群微生物，在月宫一号中发挥着非常关键的作用，它们就是固体废物处理转化的微生物。 月宫一号里的小精灵—固废转化微生物 文：刘佃磊（博士研究生） 微 生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。人们通常要借助光学显微镜或者电子显微镜才能看清它们的形态和结构。微生物包括原核生物，真核生物(原生生物，真菌)，非细胞生物等。原核生物包括细菌，蓝藻，放线菌，支原体，衣原体，立克次氏体等；原生生物包括原生动物(变形虫，喇叭虫等)和原生植物(衣藻等)等单细胞真核生物，真菌有酵母菌，霉菌，木耳，蘑菇等；非细胞生物主要是病毒和亚病毒等。 图1显微镜下看到的几种微生物形状（图片来自微生物学教材） 微 生物在人类的生活中起着至关重要的作用，有些微生物可以为人类创造价值，广泛的应用在食品和制药行业，例如面包、乳酪、啤酒中的酵母，抗生素、维生素、各种酶的生产都需要微生物的参与；还有一些微生物会扰乱社会，如一些病毒等，目前正在流行的埃博拉病毒就是一种危害人类健康的微生物，它是一种能引起人类和灵长类动物产生埃博拉出血热的烈性传染病病毒，有很高的死亡率，在50%至90%之间。埃博拉病毒的名称出自非洲扎伊尔的“埃博拉河”。 典型症状和体征包括突起发热、极度乏力、肌肉疼痛、头痛和咽喉痛。随后会出现呕吐、腹泻、 皮疹 、肾脏和肝脏功能受损，某些病例会同时有内出血和外出血。为了预防这种病毒，在疫情严重的地方注意做好自身防护，如果发现上述症状应该马上去医院检查。 图2 显微镜下埃博拉病毒的形状（图片来自网络） 而 有这么一群微生物在月宫一号中发挥着非常关键的作用，它们就是废物处理转化的微生物。 这 些微生物可以被比作小精灵，每天都在勤劳的工作着，它们主要的任务是处理月宫一号产生的固体废物，把这些固体废物转化为有用的再生资源。具体处理过程如下：月宫一号里产生的植物秸秆和舱内人员排泄的粪便按照一定的比例混合在一起，加入能够降解纤维素的微生物菌群，这些微生物以真菌和细菌为主，它们之间协同作用，在一定的温度和湿度条件下共同降解秸秆纤维素。通过一段时间的降解发酵作用，这些秸秆和粪便的混合物就会成为一种种植植物的肥料，这些肥料可以用来种植各种植物。在混合发酵的同时，会产生大量的二氧化碳气体，这些气体还可以作为植物光合作用的原料，为植物生长提供充足的二氧化碳，保证了舱内人员的食物供应。 月 宫一号舱内降解秸秆的微生物不仅处理了秸秆和粪便，还将其转化成了一种肥料，同时发酵过程中产生的二氧化碳为植物光合作用提供了原料，在月宫一号中起到了至关重要的作用，不愧是废物处理转化的小精灵。 图3 月宫一号中的固体废物处理与循环（图作者：付玉明） （责任编辑：李乐园 博士研究生） 【版权信息】本文属于月宫一号团队原创文章，版权所有，转载请注明出处。 ——————————————————— 欢迎关注“月宫一号”微信公众号，由 北京航空航天大学生物与医学工程学院 环境生物学与生命保障技术研究所 月宫一号 刘红教授科研团队 中国生物医学工程学会-全国空间基地生命保障首席科学传播专家团队 创建并维护。 带您了解载人深空探测生命保障系统科普知识和最新研究动向。 如有帮助请点赞 环境生物学与生命保障技术研究所主页： http://www.lss-lab.bme.buaa.edu.cn/

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由‘属’到‘种’，体验菌群鉴定新标准

ljnliu 2015-4-22 22:35

菌群多样性鉴定首选 16SrDNA 测序 在原核微生物中，16S rDNA因其序列在物种间的高度多样性，成为细菌分类学研究的“分子钟”。16SrDNA指的是基因组中编码核糖体16SrRNA分子的对应的DNA序列,基因全长1542 bp，由9个可变区和10个保守区组成。其中保守区反映了生物物种间的亲缘关系，而可变区则表明物种间的差异，且变异程度与细菌的系统发育密切相关。16S rDNA测序即是对16S rDNA特定可变区（可选择单可变区或是多可变区）进行PCR扩增，再结合高通量测序和生物信息分析，帮助研究人员进行大规模鉴定群落组成，表达丰度，以及开展系统进化分析的方案。该方案因其无需分离培养细菌，实验操作简单，并可大规模鉴定特定生境中全部菌群而成为研究微生物群落多样性的首选方案。 菌群鉴定到“种”具有重要应用价值 基于丰富的数据库， 16SrDNA 测序配合专门开发的数据分析程序可以将菌群鉴定到分类学上“种”的级别。在医学研究中，将菌群鉴定到种的级别具有重要的临床应用价值，因为这不仅可以鉴定出某种传染病的关键致病菌种，还可以帮助临床医生选择适合的抗生素，以及确定治疗持续的时间和制定传染控制程序。在农业生产中，牲畜、农作物的生长既离不开与菌群的共生作用，也时常受到多种不同病菌的侵染而影响发育，减产，甚至造成死亡，如鉴定出引起某一病害的关键或是占主导的菌种，缩小致病菌范围，将显著促进开发出更有针对性的控制策略。 联川生物率先将菌群鉴定精细到种 联川生物（美国 LCSCIENCES 中国公司）依托丰富的项目研发经验，勇于创新的精神，率先将行业通行的 16S rDNA 测序菌群从鉴定到“属（ Genus ）”的级别，提升至鉴定到“种（ Species ）”的级别，帮助科研人员更精细地定位关键菌种，利于快速开展后续的功能研究。 技术优势 1. 国内首家提供16S rDNA测序菌群鉴定到“种”。 基于最新版Greengene和自建数据库，结合自主开发的分析注释工具，鉴定菌种多达4414个种，覆盖2106个属。 2. 国内率先提供16S rDNA双可变区（V3+V4）测序，扩增引物经过反复优化可以扩增出绝大部分已报道的细菌和古生菌，使菌种鉴定更丰富更准确 3. 群落多样性分析内容丰富，菌群鉴定、丰度与结构分析，系统进化分析等，通通齐备 研究实例 实例一 16S rDNA 测序鉴定肠道菌群中与急性呼吸窘迫综合征密切相关的菌种 肠屏障功能障碍可引起细菌和内毒素迁移，导致脓毒症，最终导致肺损伤，这些是引发急性呼吸窘迫综合征（ ARDS ）的最重要因素。然而，在 ARDS 过程中，肠道改变粘膜屏障和微生物群落的机制仍不清楚。本研究中，研究人员 采用 16S rDNA 测序 对健康和疾病状态下的肠道菌群的丰度和多样性进行研究。测序结果揭示在 ARDS 组和对照组中分别存在 4142 个和 3780 个菌种，约有 18.8% 的菌种是两者共有的。相比于对照组， ARDS 组具有更高的多样性指数，在 Fusobacteria ， Helicobacter 和 Roseburia 下具有较少数量的种。该结果暗示，对特定菌进行检测可进行 ARDS 的早期诊断。 Yan Li, Xiang Yong Liu, Ming-Ming Ma, et al . (2014) Changes in intestinalmicroflora in rats with acute respiratory distress syndrome. World JGastroenterol 20(19): 5849-5858. 实例二 16S rDNA 测序研究 2 型糖尿病对 龈下菌斑特定菌群 的作用 糖尿病是慢性牙周炎的主要危险因素。本研究中，研究人员采用 16S rDNA 测序对 2 型糖尿病对患者的龈下菌斑细菌成分进行鉴定和分析。实验样本来自四组志愿者：非糖尿病也未患牙周炎，非糖尿病患牙周炎， 2 型糖尿病患者未患牙周炎，和 2 型糖尿病患者患牙周炎。 16S rDNA 序列被分为 16 个门， 27 个纲， 48 个目， 85 个科， 126 个属， 1141 个种级别的 OTU 。将牙周健康样本与牙周炎样本比较，鉴定出 20 个牙周健康相关的 OTUs 和 15 个牙周炎相关的 OTUs 。在牙周健康的受试者中，三个属（ Prevotella ， Pseudomonas ， Tannerella ）和 9 个 OTUs 的丰度在糖尿病患者与非糖尿病对照者间存在显著差异。在患有牙周炎的受试者中， 3 个门丰度（ Actinobacteria ， Proteobacteria ，和 Bacteriodetes ）， 2 个属（ Actinomyces ， Aggregatibacter ），以及 6 个 OTUs 的丰度在糖尿病患者与非糖尿病患者间也存在显著不同。该研究结果表明， 2 型糖尿病可以改变龈下菌斑的细菌组成。 Zhou M, Rong R, Munro D, Zhu C, Gao X, etal. (2013) Investigation of the Effect of Type 2 Diabetes Mellitus onSubgingival Plaque Microbiota by HighThroughput 16S rDNA Pyrosequencing. PLoSONE 8(4): e61516. 联川生物-16S rDNA测序报告导读v1.5.pdf

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植物微生物的“好”与“坏”_中国科协首席科学传播专家团队

lunarpalace1 2015-4-11 10:45

植物微生物的“好”与“坏” 文：秦有才（博士研究生） 上 一期介绍了植物和微生物之间的“房东”与“房客”关系，那现在给大家再深入一点介绍它们之间的相互作用关系。 我 们知道流行性感冒是由流感病毒引起的疾病，那类似的，植物的病害是不是也是由病原菌引起的呢？嗯，是的，植物病原菌（ plant pathogen ）的过量生长会引起植物的病害发生。 植 物病原菌可以从植物叶面和根部入侵宿主植物 ，它们还能够躲在植物种子里面。当条件适合时，这些病原菌会大量生长，从而导致植物病害的发生，严重时甚至会导致植物的死亡。这些病原菌并不是固定在某处上不动的，它们会随着空气的流动而到处溜达，寻找“猎物”并伺机占领之。 图片来自文献 (Hirano and Upper2000) （略有修改） 植 物病原菌会导致植物的不正常生长或者死亡，这必然会影响其它的微生物的生长环境，那其它的微生物就不乐意了。所以，就有一些微生物与植物联合起来，保护它们的“家园”，我们称这类微生物为植物生防有益菌（ plant beneficial microorganisms ）。这类有益菌不仅能够产生抑制病原菌生长的物质（ pathogen inhibitory compound ），还能够诱导植物的抗病性（ induce resistance , IR ）。在植物受到病原菌的入侵时，植物开始召集这类有益菌，与有益菌相互联合来对抗病原菌。 图片来自文献 (Roeland, Corene et al. 2012) 除 了这两大类微生物外，还存在着很大一部分的共生微生物。它们对植物或者病原菌不产生直接的影响，属于那种看戏不嫌热闹的家伙。当然了，并不说它们完全不起作用。这类微生物通过代谢产物或营养物质消化等来影响其他共生微生物的生长，这些共生微生物之间复杂的相互作用会形成多种多样的环境，而这可能会间接地影响植物或者病原菌。 这 样看来，微生物虽然是小小的生物，可是它们的世界也很复杂热闹着呢。 扩展阅读 Hirano, S. S.and C. D. Upper (2000). Bacteria in the leaf ecosytem with emphasis on Pseudomonas syringae -a pathogen, icenucleus, and epiphyte. Microbiol Mol Biol Rev 64 (3): 624-653. Roeland, L. B.,M. J. P. Corene and A. H. M. B. Peter (2012). The rhizosphere microbiome and plant health. Trends Plant Sci 17 (8): 478-486. ——————————————————— 欢迎关注“月宫一号”微信公众号，由 北京航空航天大学生物与医学工程学院 环境生物学与生命保障技术研究所 月宫一号 刘红教授科研团队 中国生物医学工程学会-全国空间基地生命保障首席科学传播专家团队 创建并维护。 带您了解载人深空探测生命保障系统科普知识和最新研究动向。 如有帮助请点赞~

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为什么出家人很少生癌

热度 28 何裕民 2015-3-30 16:02

都是素食之功    研究提示，和尚和尼姑患癌的比率很低。导师何裕民教授就曾经分析过这种现象，认为一方面与其长期念佛和诵经，能较好保持清净宁和的心态有关；另一方面则与其长期素食也有密切的关联性。 科学家们则对此进行了大量研究。如英国研究人员在对饮食习惯与癌症关系的研究显示：吃素者患血液型癌症的几率比吃肉者低45％，而患实体癌瘤的几率也要比后者低12%。英国研究人员对6.1万名英国男女进行了长达12年的跟踪调查。在研究期间，有3350人被诊断出癌症，其中有68%的人是肉食者，22.5%的人是素食者，9.5%只吃鱼不吃肉。换算后，素食者患胃癌、膀胱癌等实体癌症和血液型癌症的几率都要远远低于肉食者。 素食/非素食者肠道菌群不同  英美科学家联手研究还发现：素食者与非素食者肠道内的微生物菌群明显不同，当人的消化液与上述肠道微生物作用时，所产生的化学物质也不尽相同，这可能是非素食者更易患癌症的原因之一。 苏格兰科学家研究发现，多吃蔬菜和水果，可摄入大量的水杨酸，素食者血液中水杨酸含量较高，而水杨酸可降低素食者患心脏病和癌症的风险。 宗教典籍中的禁肉食告诫 不仅如此，宗教典籍中也有诸多关于肉食有害的论述。相传2500年前释迦牟尼所留下的许多佛经中，便指出了肉食的弊端。如《楞伽经》中，指出肉食有18种害处，除了从因果报应和慈悲善心的角度来论述外，其危害还涉及对身心健康不利影响。例如“不净气分所生长故，不应食肉”“凡愚所嗜，臭秽不净，无善名称故，不应食肉”“令口气臭故，不应食肉”“多恶梦故，不应食肉”“令饮食无节故，不应食肉”。 其他宗教也大同小异。如《旧约·创世纪》中上帝说：“我把遍地上一切蔬菜，和一切树上所有的果实，全赐给你们做食物。”，“但是动物的肉与血你们不得吃！” 也许，现代人普遍吃肉，就像亚当和夏娃偷吃禁果一样，由此会带来灾难。 中外哲人的教诲 儒家《孟子·梁惠王上》曰：“君子之于禽兽也，见其生，不忍见其死，闻其声，不忍食其肉，是以君子远庖厨也。” 希腊哲学家布鲁达克说：“我想到就觉得很震惊！到底是什么样的欲望让人类开始吃死尸肉！又是什么样的动机，造成人类非要用动物的肉来养肥自己不可。想想看，不久之前你还听到这些动物哀号、咆哮、踱步，并看到它们注视着你。” 综上所述，几大宗教的创始者都不主张世人吃肉，他们大多出于仁慈悲悯之善心，佛教则还加上因果报应、污染不净，身心不安和增长贪欲等。哲学家、思想家柏拉图和塞涅卡则明确指出肉食和疾病瘟疫流行及环境污染之关联性。 可见，素食不仅仅是教徒的宗教性行为，也不只是环境保护主义者的偏激行为，而是超越宗教、超越种族、超越地域、超越文化的一种健康的生活方式。 本人现已开通微信公共账号，在微信公众号中搜索“何裕民”即可，欢迎关注，也可以扫一扫二维码：

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[转载]卫计委食品司关于餐饮环节生肉类食材微生物检测有关问题的复函

gdn 2015-1-25 01:59

国家卫生计生委食品司关于餐饮环节生肉类食材微生物检测有关问题的复函 中国烹饪协会： 你协会《关于 餐饮 环节生 肉类 食材 微生物检测 事项适用标准的函》收悉。经研究，现答复如下： 《 食品中致病菌限量 》（GB 29921-2013）规定了即食生 肉制品 和 熟肉制品 中 沙门氏菌 、单核细胞增生李斯特氏菌等致病微 生物 限量 要求，不适用于餐饮环节非即食生肉；《 速冻面米制品 》（GB 19295-2011）适用于 预包装 速冻 面米制品 的 管理 ，不适用于生肉类 食品 。 专此函复。 国家 卫生 计生委食品司 2014年8月19日

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惜命的人都该懂的“二八法则”

热度 24 何裕民 2014-10-28 16:25

二分细八分粗 “要想不得病，最好吃粗粮”成了近年来的一种流行观点。其实，粗粮和细粮各有好处，就像两个“秘书”一样，共同协助人体消化系统工作。粗粮含有大量不溶性膳食纤维，能改善胃肠微生物菌落，产生的热量也比较低；细粮里的膳食纤维是可溶的，热量较高，但它的蛋白质、氨基酸等含量要比粗粮高。 之所以提倡大家吃粗粮，是因为我们以往吃的细粮太多，导致了便秘、肥胖、高血脂、动脉硬化、糖尿病、等一大堆“富贵病”。而粗粮在防治这些疾病的作用上，远远超过细粮，它甚至能起到防治抑郁症、止喘和抗癌的作用。 粗粮和细粮最好的搭配是“二分细八分粗”，比如8份黑米或小米，加上2份大米一起煮粥蒸饭；8份玉米面加2份白面一起蒸馒头。如果不喜欢粗粮的口感，可以这样：一是发酵后吃，加点酵母能让粗粮变软；二是打磨粉碎后吃，尤其豆类、麦麸等，磨成浆能让蛋白质的吸收率增加到90%以上；三是加点豆浆或奶，让口味更香甜，还能补钙。 不过，平时爱吃肉的人刚开始吃粗粮，一定要循序渐进，一下吃太多会让肠道无法适应；吃完粗粮一定要记得多喝水，粗粮中的纤维素需要充足的水分做后盾，才能保证肠道正常工作、帮助消化。豆类最适合治便秘，醋泡黄豆效果显著；小米是健脾和胃的最好食物；玉米、赤小豆、白扁豆中的烟酸能够起到一定的降血糖作用；荞麦、燕麦、大豆中的芦丁等成分可降血脂和软化血管。 要提醒的是，千万别把“粗粮热”理解为粗粮吃得越多越好，粗粮里的植酸容易和纤维素溶合形成沉淀，影响人体对蛋白质和钙、铁等矿物质的吸收，因此吃粗粮的同时最好多补充点海鲜、豆浆、牛奶、鸡蛋、冬瓜、黄瓜等食物。 二分饥八分饱 “一不小心就吃撑了”成了很多人的常态。国际病理学研究表明，经常如此不仅会让消化系统负担过重，还会引起内脏器官过早衰老和免疫力下降。总结起来，人会“撑”出以下几种病：肠胃病、胰腺炎、心血管疾病、老年痴呆症、糖尿病和癌症，还会加重慢性呼吸系统疾病。 最好的饮食原则是：早餐不要吃太饱，五成饱即可；中餐要吃好，但只能吃八成饱；晚饭前最好喝半碗汤，这样可以减少进食量。 如果你觉得自制力不够，不妨尝试以下办法：一是感觉有点饿就要吃，千万别等非常饿的时候再吃饭，以免吃得过快。二是饭前最好喝碗汤，可以让饭量自动减少1/3；也可以在饭前30—40分钟喝杯果汁或吃点水果，最好是苹果、梨或橙子等好消化的水果。三是每顿饭至少吃20分钟。因为从吃饭开始，大脑要20分钟之后才能接到吃饱的信号，吃得过快，大脑还来不及反应就已经吃撑了。四是一定要细嚼慢咽。多咀嚼能让唾液腺分泌一种叫腮腺激素的物质，它具有抗衰老作用。此外，细嚼慢咽还能让唾液与食物充分混合，起到促进消化、避免餐后出现高血糖、降低胆固醇和血压的作用。 二分寒八分暖 你知道吗？把自己裹得像球一样并不是最好的保暖方法。冬天穿衣原则是“二分寒八分暖”，适当受点冻，可以让皮肤绷紧后面积缩小，减少热量损失；寒冷空气还能刺激毛细血管收缩，减少散热；在寒冷的刺激下也能促进血液循环，让人抗寒能力不断增强。相反，总是穿得过多的人比普通人更爱生病，因为厚衣服让身体没法及时散热，导致体温过高，一旦气温变化，非常容易感冒。 四季都有穿衣重点。春天最讲究下厚上薄，因为人体下半部血液循环比上半部差，很容易遭受风寒侵袭，尤其腿部要充分保暖。夏天防晒要穿深色衣服，颜色越深，紫外线防护性能越高。“秋冻”最适合身体健康的年轻人，穿多了出汗过多容易导致阳气外泄，不利于养生；体质弱的人和老人孩子则要及时增减衣服，避免着凉感冒。冬天要做到“八分暖”，腰腹保暖最重要，因为这里一旦受寒，会影响全身脏腑气血运行。尤其患有心脑血管、胃及十二指肠溃疡、支气管炎、哮喘等疾病的人，还有身体较虚弱的老年人，最好白天戴个腹带，晚上用热水袋暖暖腰腹部，都有助于提高抗病能力。 二分治八分防 世界卫生组织一项全球调查曾显示，只有5%的人完全健康，20%的人患有疾病，75%的人都处于亚健康状态。也就是说，全世界有近八成人最需要做的，不是治病，而是防病。对于一个人来说，生活中如果能把八分力气用在防病上，就能避免很多与生活方式有关的慢性病的发生。任何疾病都不是突然到来的，研究显示，脑中风、心肌梗死、癌症、糖尿病等死亡率最高的慢性病，往往要经过10—30年的积累才能发作。也就是说，如果一个人今天突发了脑中风，那么他一定是在10—30年前就已经开始了动脉硬化。在这么长的时间内，如果他能采取有效的防病措施，也许就会改变最后的结局。 你知道吗？对于人体来说，水是最好的防病“守护神”。它能预防高血压、脑溢血、脑血栓、气喘、过敏、胃溃疡、抑郁在内的多种疾病，国外权威医学研究还发现，摄入水分充足的人，患癌症的概率能降低79%。但多喝水并不意味着乱喝，除了大家熟知的早晨起床最好喝杯水外，医学研究还证明，餐前喝水比餐后喝好，但最好只喝一杯，喝完休息片刻再进食。睡前两小时最好喝杯水，以补充夜晚人体对水分的消耗。此外，人的各个器官都有自己的防病秘诀。胃最喜欢的是饮食规律，不仅定时更要定量。平时要少吃刺激性食物、注意保暖，适当按摩或运动能加强胃肠道蠕动，增强消化功能。肝最怕酒精和大鱼大肉，多吃山楂、黑木耳和蘑菇等有一定的护肝作用。此外，熬夜也是伤肝的重要因素。心血管疾病大多与高胆固醇和高脂肪食物有关，多吃蔬菜、水果和粗粮能起到防病作用。 二分重八分轻 有统计学研究表明，人遇到的事情中，只有5％是非常重要或紧迫的，70%—80%的事都不像我们想象的那么重要和紧迫。如果我们用“二分重八分轻”的态度去看待事物，就会放下心中许多烦恼，变得更轻松、更快乐。 要想将事物真正“放下”，最好做到5种淡泊。首先，淡泊名利。如果成功了就喜笑颜开，失败了就像受到致命打击，名利就成了包袱。换个角度看，即使失败了，但你尝试过，尽力过，也就无悔了，享受过程要好于担忧结果。其次，淡忘年龄。人往往在一年要过完的时候产生恐惧心理，这种情绪会给身体带来消极的暗示。其实，只要你时刻都开开心心地活在当下，不管年龄有多大，都拥有一个快乐的人生。第三，淡忘疾病。把疾病看成一个普通朋友，你越不把它当回事、淡化它，它会越早地逃之夭夭。第四，淡薄情怀。一切喜怒哀乐都淡然若忘，不自扰、不自卑、不沉沦，才是真正的豁然大度。第五，淡然交友。真正好的朋友在于互相之间的取长补短、真诚交流，而不是每天推杯换盏的应酬。“二分重八分轻”教给我们的，是一个人对待事情应有的态度，它决定了人的一生究竟快乐还是不快乐。▲

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地球演化之我见（11）

热度 2 jiangjiping 2014-10-28 03:00

地球演化之我见（ 11 ） （十一） 给地球移植最低等自养型生物 蒋继平 2014 年 10 月 27 日 在特殊微生物的作用下， 地球的大气组分和地表环境慢慢地发生变化， 这种变化使得地球的大气层的二氧化碳比例慢慢地下降， 氧气比例慢慢地升高。 与此同时， 地表的水分越来越多。 当然， 这种变化过程是非常缓慢的。 这种缓慢的变化过程使得地球的大气温度也慢慢地降下来。 地球表面的温度越低， 形成的水分就会越多。 这是一个冷却凝结效应。 当地球的温度降到一定的临界点后， 火星人就从火星向地球移植最低等的自养型生物。 这种最低等的自养型生物必须具备下列特性。 可以利用阳光， 水，二氧化碳和一些无机盐进行有效的光合作用，产生氧气和碳水化合物。 能够在高温恶劣的环境下生存， 具有繁殖快， 自我修复能力强等特点。 能够生活在水中。 具有这些特性的低等自养型微生物主要是一些藻类。因而， 藻类微生物就成为早期开发地球的第二梯队。 为什么一定要选择最低等的自养型微生物呢？ 假如您是一个善于观察和思考的人， 那么您自己一定会得到答案的。 让我们一起来回顾大自然的现象。 让我们从人类自身开始来回顾。 我们 日常生活必须吃喝， 除了水和空气外， 我们平时吃喝的都是动植物， 或者说动植物的加工品。 所以， 我们人类属于异养型动物， 就是必须依靠外界提供食物来制造我们身体的能量。 事实上， 除了人类外， 世界上几乎所有的动物都是属于异养型 生物。 换句话说， 就是所有的动物必须依靠外界提供食物来制造能量， 而不能通过自身的合成来获得能量。这是动物与植物之间的最大区别。 说到这里， 聪明的读者一定会想到， 世界上没有植物， 就不可能有动物。 其中的道理很简单。 尽管动物可分为肉食性的动物和植食性的动物，但是，没有了植物， 植食性的动物就不能生存， 没有植食性的动物， 所有肉食性的动物就没有食品， 就得饿死。 因而， 要想动物在地球上生存和繁殖， 就必须先有充足的植物资源。 世界上除了极少数几种 寄生植物外， 绝大多数植物都是自养型 ， 就是能够通过自身的光合作用来制造本身需要的能量。 但是， 高等植物的生长繁殖需要适宜的环境条件。 这些环境条件主要是温度， 湿度， 土壤水分和肥料。 当时的地球， 不但温度很高， 湿度很低， 土壤中更没有有机质。 地球的水分大多数都集中在低洼处。在这样的环境条件下， 向地球移植高等植物是行不通的。 也就是说， 在这种情况下，高等植物到达地球后不能适应地球的环境， 会自然死亡的。 鉴于这样的自然现实， 只有最能耐恶劣环境的最低等级的自养型生物才是最佳候选物种。 我估计当时的火星人将蓝藻一类的微生物通过宇宙飞船的方式投放到地球的一些大洋之中。 这些微生物通过自身的光合作用， 在地球的海洋中制造了大量的有机物。 与此同时， 也从地球的大气层中吸收了大量的二氧化碳， 释放出大量的氧气。 这样的结果， 大大地改善了地球的大气环境，也改变了地球的水文环境， 使得地球的海洋中充满着有机质，为高档次的异养型生物的到来打下了坚实的基础， 使得地球朝着有利于高等生物生存的方向发展。

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『读文献』（二十一）嗜铁细菌在类火星环境下的存活率和存活时间

qianlivan 2014-7-27 21:07

为了长久的存在，走向太空是人类文明的必由之路。走向太空的最初步骤就是到达太阳系的其他行星，报告我们的近邻——火星。火星是环境和地球最为相近的太阳系行星，但仍然不适合（至少就目前而言）生命（至少是普通生命）存在。如果有一天人类要到火星开辟新的生存空间，那么探索和改造火星环境就是必须进行的活动。 到目前为止并没有在火星上明确发现生命或生命迹象。但这并不能表明，如果把生命放到火星上，这些生命是否能存活并繁衍。探索这个问题的一个可能思路如下： 找地球上和火星环境类似的地方-提取此地的微生物-实验室模拟火星环境，放入这些微生物，看存活率、适应性、以及对环境的改变-如果不能成活，看修改什么实验条件能成活（水？温度？改造微生物基因）-找到改造火星的微生物及操作方法 目前科学家已经完成了这些步骤的一半——在模拟的火星环境下研究了一种细菌Acidithiobacillus ferrooxidans的存活率和存活时间（Bauermeister et al 2014）。研究显示七日成活率接近50%。当然，这些实验距离最终目标还很远，现在还不清楚这种细菌能否在模拟的火星环境中繁衍、进化，至于改正火星环境，那就差得更远。但是，毕竟这是第一步，已经很不错了。 参考文献 Anja Bauermeister, Petra Rettberg, Hans-Curt Flemming 2014, Planetary and Space Science, 98, 205

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假如地球上没有微生物

热度 20 wangdh 2014-6-21 10:24

假如地球上没有微生物 王德华 （ 注：此文应《科学画报》之约而写，经编辑修改。接编辑通知，将于近期刊出。虽在大学时学过微生物课程，但对这个学科发展的了解连皮毛都谈不上。难以推辞，硬着头皮写了点文字。因想从食物链生态关系角度说明微生物在大自然中的地位，多涉及生态学原则，生态学又是我之所学，想必不会出现严重的科学问题。学者说外行话是很尴尬的事情，更为难堪的是出了错自己一直意识不到，自以为正确而日趋膨胀起来。术业有专攻，隔行如隔山。深知此理，但还是犯忌而写，属于不自量了。自嘲一点，也是请教行家之机。如能获得行家指点，也是幸运。2014.6.21 ） 假如地球上没有微生物，就不会有今天丰富多彩的生物世界。地球上没有了生命，也就没有了生机。看不到百花盛开，听不到鸟儿歌唱，美丽的大自然也将不再存在。地球是当今认为唯一确定有如此丰富多彩生命的星球。没有了生命，星球也会依然存在，但恐怕就不是今天这个样子了。如果地球上没有出现生命，那么也就不会有我们人类了。 生物界逐步建立 科学研究告诉我们，生命起源是宇宙物质演化的一个部分，是宇宙演化在特定条件下的必然结果。地球已经存在 45 ～ 48 亿年了，早期的生命在 38 亿年已经出现。也就是说 40 多亿年前，地球上只存在构成生命的化学元素。时至今日，其他星球上也还没有发现与我们生存的地球上一样丰富多彩的生命。那么，生命是怎么来的？生命是进化而来的，今天的多姿多彩的生物界是逐渐演变而来的。 地球这个系统发展到今天，有大气圈、水圈、生物圈、岩石圈支撑着，通过物质循环和能量流动，使得这个系统能够生生不息。在这个系统中，从不同的地理尺度上看生物类群的组织结构，有景观、区域、生态系统、群落、种群和生物个体。相同的个体在一个区域内组成了种群，如蚂蚁种群、田鼠种群和大象种群等；不同的物种种群组成了群落，不同的生物群落与物理化学环境组成了生态系统，如草原生态系统、森林生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统等。不同的组织层次有不同的生命现象，如个体表现出的适应环境的行为和生理学特征，种群数量的动态消长，群落内不同种群之间的相互关系，群落的组织结构，不同营养级生物组成的食物网和食物链，以及生物地球化学循环过程等，这些都是决定生态系统功能的因素。我们也知道，五彩缤纷的生物多样性的维持，主要是生态系统和生态关系的维持。 食物链是生态系统中物种之间的重要的营养联系，通过食物链可以把不同的生物群连成一个整体，不同的食物链相互交叉组成食物网。生态系统中有两类主要的食物链，一种是牧食食物链，主要以植食性动物吃植物开始，如植物－兔子－黄鼬，植物－吃草的昆虫－食肉的昆虫－蛙类－蛇类－猫头鹰等；另一种是碎屑食物链，主要从分解动物植物的尸体或粪便中死的有机物开始。这条食物链对于系统的稳定和更新是至关重要的。可以想象，如果没有这类食物链，地球上死亡的动植物的尸体和排出的粪便会堆积如山。 我们重点谈谈微生物这个生命类群。通常，微生物是指包括细菌、病毒、真菌和一些小型原生动物等在内的生物群体。微生物个体虽小，但无处不在、无处不有，与人类的生活密切相关。从生命演化上看，大约 30 多亿年前，最早的微生物生态系统就开始建立了，真核细胞生物约在 27 亿年前也出现了，陆生动植物的多样化开始于 2 亿多年前，人类的出现则是几百万年的事情。从生物界的发展演化历史看，新物种不断出现，有些物种也不断灭绝。 微生物不可或缺 人类机体内也有微生物，如肠道微生物菌群。肠道微生物群的改变可作为宿主健康和功能的一个标志。人体正常的肠道微生物菌团主要由细菌、古菌和真核生物等构成。根据人类肠道微生物的宏基因组可以分为以拟杆菌属、普里沃菌属和瘤胃球菌属等三大类。有研究发现，肠道菌群中的一些内毒素产生菌是肥胖的致病菌，而肥胖可以被看作是这类肠道细菌引起的疾病。通过比较相关及不相关个体的全部微生物基因组，发现家庭成员共同拥有某些相同的微生物株，说明在很早的时候通过父母而得到的微生物株能够为人们的一生提供代谢产物。肠道微生物还可影响人类的行为和中枢神经系统的功能。也有研究表明，致病微生物感染与自闭症和精神分裂症等常见神经发育障碍之间的关系密切。 肠道微生物在动物的生长发育过程中同样具有重要的作用，其平衡状态关系到动物机体的健康。如在鱼类的研究中发现，正常的肠道微生物菌群可以帮助鱼类更好地消化吸收营养物质，同时还能调节其免疫功能。健康鱼类的肠道微生物可以分泌消化酶、合成维生素等，在鱼类的营养、消化吸收等方面有重要的作用。健康鱼类的肠道微生物可以分泌多种消化酶，如蛋白酶、磷酸酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等。 有一类特殊的微生物分布在南北极地、高山冰川、盐湖、碱湖、酸性热泉、海底热海、地下厌氧环境和高辐射环境等极端环境中，被称为极端微生物。这类极端微生物有能在高温环境中生存的嗜热微生物，如曾有报道在温度高达 350 ℃ 的海底中发现了包括嗜热菌和古细菌的特殊深海生物群落；有可在冰川、深海等低温环境中生存的嗜冷微生物，如极端嗜冷菌可在零下 60 ℃以下；还有耐受高盐度的嗜盐微生物，还有嗜碱微生物、嗜酸微生物、嗜压微生物和抗强辐射微生物等。这些微生物的存在，无疑给这些极端环境增添了生命的光彩，当然对这些环境的变化和演化也具有重要的功能作用。 国宝大熊猫是食肉动物，由于自身演化的原因，放弃了肉食的习性而改食竹子。竹子是纤维素含量很高的植物，大熊猫肉食性的消化道如何从营养物质含量低的竹子中获取能量呢？消化道内的微生物群起了关键性的作用。反刍动物，如牛、鹿等，具有发达的瘤胃，瘤胃中具有大量的细菌，可以分解纤维素、木糖等动物自己不能消化的物质。一些食草动物如兔子的盲肠中也有很多细菌，这些细菌通过对没有消化彻底的纤维素等进一步发酵，产生身体所需要的营养物质，可以再进入结肠内直接吸收利用，也可以通过兔类动物的吞食软便的行为，把菌类的代谢产物再摄入体内重新利用。真菌的菌丝体与高等植物的根组织形成的菌根，对于多数植物的生长具有关键作用。研究表明，如果没有菌根，许多高等植物是无法健康生长的。森林、草地等地区的多数优势植物都具有明显的菌根。固氮菌与豆科植物的根系等形成共生固氮菌，固氮的产物氨可以直接为共生体提供氮源。 如果没有微生物，世界会怎么样呢？没有了微生物这个群体，上面我们论述到的那些生命现象将不复存在。我们会看到到处是粪便垃圾，尸横遍野，那种景象是无法想象的。大熊猫需要开发新的食物资源，或者再返回到肉食性。那些反刍动物的瘤胃等身体结构估计也会发生变化，也需要改变食物。可是食草动物不能消化纤维素，那地球上的可利用的食物资源是不是更缺乏呢？当然，我们也可以想象很多通过细菌、病毒传染的危害人类健康的疾病可能就不会发生了，这是一个好消息。假设毕竟是假设，地球的演化和生物的进化是不可逆转的一个过程。大自然是一个充满各种生态关系、物种间和谐共存的整体，有学者把地球看作一个超生命体看待是有道理的。既然是一个生命体，那么这个生命体的生理学功能就会受到体内各种功能系统的配合和约束，微生物作为一个重要的功能类群，其地位是不可替代的，其作用更是不可忽视的，也是不可缺少的。进一步说，如果没有微生物，人类就不能发现青霉素。如果没有青霉素，后果会怎么样呢？还有，如果没有微生物，我们人类也就没有机会享受酸奶，没有机会在酒吧享受各种美味的啤酒了。我们还能享受到《舌尖上的中国》里描绘的北方草原上那美味的蘑菇、云南的野生菌吗？我们自然也不会看到冬虫夏草了。 （参考文献 略）

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人体微生物群落：原生态、健康态和病态

热度 12 qpzeng 2014-6-14 09:34

人体微生物是与生俱来的，不管你喜不喜欢，它们都在那里。人体内寄居的微生物与人体免疫系统是一个相互对立的统一体，而微生物对健康的影响程度既取决于免疫功能的强弱，也与微生物的多样性有关。如果把微生物比作“邪气”，免疫功能比作“正气”，那么正气压倒邪气就代表健康，而邪气压倒正气则代表疾病。 人体微生物群落（microbiota）主要由细菌、真菌、病毒和寄生虫等组成，它们共存于人体管腔及内外表面，构成了一 整 套 微观生态系统。这些微生物之间互相制约，各有各的“地盘”，谁也不能“越雷池半步”。因此，每种微生物的种群规模都不会发展得太大，也就不至于严重影响人体健康，这时我们的免疫系统可以容忍微生物的存在，形成某种程度的免疫耐受性。 然而，由于各种各样的原因，那种微生物种群之间“势均力敌”的状态随时都有可能被打破，从而导致种群分布的不平衡。比如，某人因感冒继发咽喉炎、支气管炎和肺炎时，必须服用抗生素消除病原细菌在呼吸道内造成的感染，这样就会杀死体内原有的一些“无辜”细菌，并把占有的地盘拱手交给其他病原体，这样就会引发微生物群落失调（dysbiosis），并可能最终引发疾病。 婴儿从母亲体内自然分娩时，其拥有的微生物群落均来自母体，可以形象地称之为“原生态”，但若为剖腹产，则婴儿会被医院的环境微生物“污染”，而不再是纯粹的原生态。我们之所以强调原生态，是因为它的微生物组成是协同人体共同进化的产物，不会对人体健康产生不良影响。拥有原生态微生物群落的人，只有当他们步入老年后免疫功能逐渐衰弱时才会显示出疾病症状。 不过，在现代社会中，真正的原生态实际上早已不复存在了，因而只有“健康态”与“病态”两种形态之分，至于是否存在“过渡态”还有待商榷。在我看来，理想的健康态是“无菌”状态，但在这个充满微生物的世界里，人体内是不可能无菌的，我们只能追求并达到“少菌”状态。至于病态，应该是“多菌”（指数量而不是多样性）造成的，因为它打破了人体的免疫耐受性，就像“撕毁”了“停战协定”一样，敌我双方已经进入“战争”状态。 面对这种“混战”局面，即使智力高度发达的人类，所能使出的“镇压”手段也不多。首选方案当然是使用抗生素这一“杀手锏”，但会遭遇抗药性及“二次感染”（非目标微生物过度繁殖）两大难题。因此，真正能彻底解决问题的是“换菌”，就是用 健康态菌群替换 病态菌群。另外就是通过饮食和锻炼增大微生物群落 多样性 及增加益生菌数量 。以下就分别 介绍这几个制服有害微生物 的招术。 第一招 粪菌移植，你接受吗？ 粪菌移植就是把健康人提供的大便中的1000多种细菌移植给菌群失调的患者，将其病态微生物群落“彻底打倒”，并“重建”健康态微生物群落。粪菌移植在我国有着悠久历史，《肘后方》及《本草纲目》中就有“金汁”的记载，而国外也已开展了数千例粪菌移植治疗。2013年，美国首次将粪菌移植写入治疗复发性难辨梭状芽孢杆菌感染的临床指南，美国食药监局（FDA）将粪菌移植纳入观察性新药监管，第一例粪菌移植治疗克罗恩合并肠内瘘获得成功。 最近，据媒体报道，我国已成功研制出全球首套标准化粪菌移植智能粪菌处理系统，可以实现粪菌的自动采集、分离和纯化，使得粪菌移植能够实现全程质量可控，有望纳入标准化粪菌移植的临床指南中。不过，粪菌移植显然是个新生事物，不到万不得已的时候，国人的接受程度应该不高。粪便供体的健康状况不一，如何定义？每位粪便供体的微生物菌群不同，如何规范？现在粪便移植仅涵盖细菌，不足以保证微生物群落平衡。 第二招 经常锻炼和蛋白质饮食增大肠道微生物多样性 爱尔兰科学家调查了40位平均年龄为29岁的男性爱尔兰橄榄球运动员肠道微生物群落的健康状况，通过高通量微生物基因测序发现，经常运动和多吃蛋白质类食物，可以增加肠道微生物的多样性。与普通人相比，运动员体内的炎症指标很低，而各项代谢指标极好。该研究结果近日发表于最新出版的《肠道》（Gut）杂志上。 The Irish rugby team has exceptional guts: Exercise and diet impact gut microbial diversity Date: June 10, 2014 Source: Teagasc Summary: Exercise and diet impact gut microbial diversity, according to recent research. The gut microbiota of athletes is more diverse than that of controls and this diversity is linked to exercise and protein consumption in athletes. Athletes also have lower inflammatory and improved metabolic markers relative to controls. Scientists at the Science Foundation Ireland-funded Alimentary Pharmabiotic Centre (APC) at University College Cork and Teagasc Food Research Centre, Moorepark, have carried out a study in conjunction with the Irish Rugby Football Union that has revealed that exercise and associated dietary changes influence gut microbial diversity. The research is published this week in the journal Gut. The importance of our gut microbes to health and defence against disease is becoming ever more apparent. In particular, high microbial diversity has been associated with increased health whereas a low diversity of gut microbes has been associated with several diseases and syndromes, including obesity. To investigate the impact of exercise and diet, scientists at the Alimentary Pharmabiotic Centre studied a group of elite athletes -- the Irish Rugby football team. The study was carried out with 40 male elite professional rugby players (mean age 29; mean BMI = 29.1) immediately prior to the last Rugby World Cup. Because of the physical size of modern rugby players, two groups of healthy male controls of similar age but with BMIs of 28 and 25 were used. This study highlighted that the gut microbiota of our National Rugby team had a very high diversity relative to the Irish general public (as revealed by High Throughput Sequencing). The athletes are an exceptional group in terms of their dietary intake, fitness/endurance and now we know, in relation to their gut microbiota! This high diversity is particularly linked with exercise and protein consumption and suggests that eating specific proteins and/or exercise can provide a means of increasing microbial diversity in the gut. This is the first report that exercise increases microbial diversity in humans. While we and others have previously shown that diet influences microbial diversity, we can now report that protein consumption, in particular, positively correlates with microbial diversity.The study poses new questions and the Cork team is now prospectively testing the impact of exercise on the microbiota in amateurs of various degrees of fitness and will distinguish the effects of exercise from associated dietary changes. Story Source: The above story is based on materials provided by Teagasc . Note: Materials may be edited for content and length. Journal Reference : S. F. Clarke, E. F. Murphy, O. O'Sullivan, A. J. Lucey, M. Humphreys, A. Hogan, P. Hayes, M. O'Reilly, I. B. Jeffery, R. Wood-Martin, D. M. Kerins, E. Quigley, R. P. Ross, P. W. O'Toole, M. G. Molloy, E. Falvey, F. Shanahan, P. D. Cotter. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity . Gut , 2014; DOI: 10.1136/gutjnl-2013-306541 第三招 面包增加益生菌数量 最新研究成果显示，柑橘类水果中的果胶与其他成分共同作用，可以杀死人体肠道中的益生菌，而多吃面包可以增加乳酸菌的数量，因而对健康有益。38位健康成人参与实验，饮食构成问卷调查与粪便微生物分析相结合。该研究结果发表在近日出版的《农业及食品化学杂志》（Journal of Agriculture and Food Chemistry）上。 White bread helps boost some of the gut's 'good' microbes Date: June 11, 2014 Source: American Chemical Society Summary: White-bread lovers take heart. Scientists are now reporting that this much-maligned food seems to encourage the growth of some of our most helpful inhabitants -- beneficial gut bacteria. In addition to this surprising find, a new study also revealed that when looking at effects of food on our 'microbiomes,' considering the whole diet, not just individual ingredients, is critical. White-bread lovers take heart. Scientists are now reporting that this much-maligned food seems to encourage the growth of some of our most helpful inhabitants -- beneficial gut bacteria. Credit: © Sasajo / Fotolia White-bread lovers take heart. Scientists are now reporting that this much-maligned food seems to encourage the growth of some of our most helpful inhabitants -- beneficial gut bacteria. In addition to this surprising find, their study in ACS' Journal of Agricultural and Food Chemistry also revealed that when looking at effects of food on our microbiomes, considering the whole diet, not just individual ingredients, is critical. Sonia González and colleagues note that the bacteria in our guts, or our microbiome, play an important role in our health. When certain populations of bacteria drop, people become more prone to disease. One of the most effective ways to maintain a good balance of the microbes living in our guts is through our diets. To figure out what dietary ingredients promote helpful bacteria, several studies have looked at the effects of individual fibers and probiotics. But few researchers had investigated the role of polyphenols, which are common in much of what we consume -- spices, teas, fruits and vegetables -- or how polyphenols and fibers together help balance our gut microbes. González's team wanted to fill that gap. To do so, they asked 38 healthy adults questions about their diets and figured out which bacteria were present in the participants' stool samples. Their analysis revealed that pectin, a compound in citrus fruits, lowers the levels of some helpful bacteria. This is contrary to previous research on pectin alone. The researchers suggest that pectin interacts with other substances in oranges, leading to this unexpected effect. Their most novel finding, they said, was that white bread boosted Lactobacillus , a group of beneficial bacteria. The authors acknowledge funding from the Spanish Ministry of Science and Innovation. Story Source: The above story is based on materials provided by American Chemical Society . Note: Materials may be edited for content and length. Journal Reference : Adriana Cuervo, Lorena Valdés, Nuria Salazar, Clara G. de los Reyes-Gavilán, Patricia Ruas-Madiedo, Miguel Gueimonde, Sonia González. Pilot Study of Diet and Microbiota: Interactive Associations of Fibers and Polyphenols with Human Intestinal Bacteria . Journal of Agricultural and Food Chemistry , 2014; 62 (23): 5330 DOI: 10.1021/jf501546a

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我们为什么会生病？

热度 13 xiazhi397288 2014-5-12 18:32

为什么同样的环境下，有的人三天两头生病，有的人身体倍儿棒吃嘛嘛香呢？为什么同一个人，在有的环境下神采飞扬，换个环境就病怏怏呢？对于这个问题，各个学科都有自己的答案：西医说生病是由于细菌病毒等微生物的影响；环境学家则说生病是空气污染对人体的影响；心理学家则认为不良情绪是让人生病的原因；而中医却说邪气侵袭阴阳失调是导致人生病的根本原因...... 基因出错了~ 有的疾病是遗传得来的，与我们的父母，以及遗传物质的传递有很大的关系。那些看似不可触摸，深藏在我们的基因密码里，一代一代的传下去的物质，在其中起了很大的作用，给我们的人体发育、成长、适应、调节，均造成了很大的影响。1998年出版的《我们为什么会生病》（密锡根大学医学院精神病学教授R.M.尼斯和美国科学院院士G.C.威廉斯所著）一书就从进化论和医学的角度，说明了疾病与基因以及进化的密切关系。书中的观点是：疾病是基因为了被传承而对病菌的妥协的副产品。 作者举了大量例子来说明疾病与基因进化的关系，认为疾病是对人的警示，比如咳嗽是为了引起人注意加以治疗，避免过度咳嗽而死于肺炎；近视基因则是因为石器时代并未发挥他的作用而没被淘汰；妊娠早期孕妇的呕吐反应是为了限制孕妇摄入食物，从而减少胎儿接触毒素的机会。 当然，有的科学研究也说明，虽然我们的基因有缺陷，但也有补偿性益处，他们是引起疾病的原因，也是预防其他疾病的因素。比如引起镰状细胞病的基因可以防止疟疾。 共生微生物的防与斗 如果我告诉你人体有数以万亿计的微生物，他们和我们共同生活在人体这座小岛上，休憩与共，荣辱共存，甚至时不时还会跳出来左右我们的“思想”，指挥我们的“行为”，你会不会很惊讶？不过，这即是，赤裸裸的现实。 有人说“我们=10%人+90%的细菌”，这并非无稽之谈。科学研究已经证实，人体中大概有500-1000种不同种类的细菌，他们在成人体内可繁殖出大约100万亿个体细胞，这大概是一个人全部体细胞的10倍。 随着微生物研究的不断深入，越来越多的科学家开始逐渐认识到，内因——人体共生的微生物对人体健康的作用。并且从某种程度上说来，共生微生物对人体的影响甚至比人自身基因的力量更大、更强、影响更为深远。 欧美的科学家通过统计发现，人体消化系统中细菌基因的总量几乎是人类基因的150倍，每个人的肠道细菌都不一样，甚至连双胞胎也是如此。这些微生物对人体的影响既有益处，也有害处，比如败血症是由细菌引起的，炎症则是由细菌、病毒等病原体引发的（也可能有由免疫性疾病造成），糖尿病也与肠道微生物有关。而幽门螺旋杆菌对大多数人的消化是有益的。纽约大学的微生物学教授Martin Blaser称，80%的上世纪美国人，都携带有耐酸的幽门螺旋杆菌，但现在只有不到6%的美国儿童有这种菌，Blaser教授认为幽门螺旋杆菌的减少导致了儿童肥胖症的增长。发表于Immunity的一项研究表明，共生细菌是对抗病毒感染的必要条件。 共生微生物还对药物治疗产生影响，由于个体之间肠道微生物的差异，影响他们对不同药物的反应，有科学家因此提出，个性化治疗在考虑基因因素之外，也要把肠道微生物纳入研究范围之内。 环境、饮食、生活习惯...... 除了基因和共生微生物的影响外，环境污染、饮食不当也会成为致病的原因。 “ 雾都”伦敦得名于繁荣的工业时代，常年雾霾导致多人患上结核病；不久前，一则新闻提到湖南一个村落由于雄黄矿对水质和空气的污染，多名村民因砷中毒而罹患癌症；SARS、H7N9病毒的传播引发多人患病...... 酗酒、抽烟、作息不规律、疏于锻炼、心情抑郁引发的免疫力低下，也会引发人体的基因突变，或是病菌的趁虚而入。 预防疾病的方法 世界癌症研究基金会在2013年发布的新版《食物、营养、身体活动与癌症预防》报告中提到了预防癌症的10条建议，也是日常预防疾病的好办法： 1、在正常体重范围内尽可能地瘦。 2、每天至少从事30分钟身体活动。 3、避免含糖饮料。限制摄入高能量密度的食物(尤其是高糖、或低纤维、或高脂肪的加工食品，如汉堡包、炸薯条和奶昔等)。 4、多吃各种蔬菜、水果、全麦和豆类。 5、限制红肉(猪肉、牛肉、羊肉)摄入，避免加工的肉制品。 6、如果喝酒，男性每天不超过两份，女性不超过1份。一份含酒精10至15克。 7、限制盐腌食品或用盐加工的食品。 8、不用膳食补充剂预防癌症。 9、母亲对婴儿最好进行6个月完全母乳喂养，而后添加其他液体和食物。 10、癌症患者治疗后应该遵循癌症预防的建议。 并且永远记住：不要吸烟。 正如我们在上文所讨论的那样，导致我们生病的原因有很多种，有时候是单一因素导致的，是几种因素的组合，无论是哪种因素，我们提高自身免疫力，是能够预防一些疾病的发生的。 而凡事皆有度，免疫力无需太强，也不能太弱，平衡最好。那些通过药物手段提高免疫力的做法我们不提倡，保持健康的生活习惯尤为重要。过午不食，饱不过七分，常吃玉米、红薯、西红柿等粗粮、青菜，并保持运动的习惯是一些健康长寿老人的经验之谈，心理学家说的保持良好心态，笑对每一天也很重要。

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微生物也可以用来防治煤矿瓦斯灾害事故

热度 1 sunshinetx 2014-5-4 04:28

就在前几天（2014.4.28），Andrew T. Crombie和J.Colin Murrel在Nature 上发表题为： Trace-gas metabolic versatility of the facultative methanotroph Methylocella silvestris (兼性甲烷菌的示踪气体代谢多样性)的文章。美国之音（VOA）和路透社（Reuters）分别给予题为 Microbes could help clean up oil spills 和 Natural gas-gobbling bacteria may help combat oil leaks 的相关跟进报道。 看到这则报道，瞬间让我想到这对于国内瓦斯灾害防治大有裨益。如果以后真能够实现工业化应用，对于煤矿瓦斯防治，天然气利用过程中的气体泄露，石油泄漏，和减少大气中碳排放将具有革命性的影响。但对于“生物技术”的使用还是要慎之又慎，生物技术对于环境的影响，必须要经过科学的判断和评估才好。 题目：Trace-gas metabolic versatility of the facultative methanotroph Methylocella silvestris 作者：Andrew T. Crombie J.Colin Murrel 摘要： The climate active gas methane is generated both by biological processes and by thermogenic decomposition of fossil organic material, which forms methane and short chain alkanes, principally ethane, propane and butane1, 2. In addition to natural sources, environments are exposed to anthropogenic inputs of all these gases from oil and gas extraction and distribution. The gases provide carbon and/or energy for a diverse range of microorganisms that can metabolize them in both anoxic3 and oxic zones. Aerobic methanotrophs, which can assimilate methane, have been considered to be entirely distinct from utilizers of shortchain alkanes, and studies of environments exposed to mixtures of methane and multicarbon alkanes have assumed that disparate groups of microorganisms are responsible for the metabolism of these gases. Here we describe the mechanism by which a single bacterial strain, Methylocella silvestris, can use methane or propane as a carbon and energy source, documenting a methanotroph that can utilize a shortchain alkane as an alternative to methane. Furthermore, during growth on a mixture of these gases, efficient consumption of both gases occurred at the same time. Two soluble diiron centre monooxygenase (SDIMO) gene clusters were identified and were found to be differentially expressed during bacterial growth on these gases, although both were required for efficient propaneutilization. This report of a methanotroph expressing an additional SDIMO that seems to be uniquely involved in shortchain alkane metabolism suggests that such metabolic flexibility may be important in many environments where methane and short-chain alkanes co-occur.

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微生物学领域论文发表前20名国家与地区排名：2003-2013年

热度 3 wanyuehua 2014-4-30 15:55

中国微生物学论文总被引次数排名第 8 位、论文数排名第 3 位、篇均被引次数排名第 80 位 检索汤森路透（ Thomson Reuters ）基本科学指标数据库（ Essential Science Indicators ，简称 ESI ），根据各个国家和地区于 2003 年 1 月 1 日至 2013 年 12 月 31 日在 Web ofScience 数据库的 SCI 、 SSCI 收录微生物学领域期刊上发表的论文，统计分析出前 20 名国家和地区排名（微生物领域共有 96 个国家和地区进入全球前 50% ）。排名前 20 名的国家和地区在这期间发表的微生物学论文数超过 2 千篇，排名参照指标为总被引次数（ Citations ）、文章数（ Papers ）和篇均被引次数（ Citations Per Paper ）。 美国微生物学领域论文的总被引次数 1,184,220 次和论文数 53,442 篇均排名第 1 位，篇均被引次数 22.16 排名第 8 位，中国微生物学领域论文的总被引次数 100,100 次排名在第 8 位、论文数1 2,805 篇排名在第 3 位、篇均被引次数 7.82 排名第 80 位，中国台湾地区论文的总被引次数 20,798 次排名在第 28 位、论文数 1,859 篇排名在第 26 位、篇均被引次数 11.19 排名第 63 位。 表 1 2003-2013 年微生物学领域论文按总被引次数排名 Country/Territory Papers Citations Citations Per Paper 1 USA 53,442 1,184,220 22.16 2 ENGLAND 11,604 269,375 23.21 3 GERMANY (FED REP GER) 13,903 267,014 19.21 4 FRANCE 11,590 215,364 18.58 5 JAPAN 11,745 159,859 13.61 6 CANADA 6,875 126,668 18.42 7 NETHERLANDS 4,652 107,108 23.02 8 CHINA MAINLAND 12,805 100,100 7.82 9 SPAIN 6,354 98,406 15.49 10 AUSTRALIA 5,288 94,901 17.95 11 SWITZERLAND 3,303 74,230 22.47 12 ITALY 5,252 74,060 14.10 13 SCOTLAND 3,095 69,753 22.54 14 BELGIUM 2,973 60,506 20.35 15 SWEDEN 2,804 58,731 20.95 16 SOUTH KOREA 7,152 57,507 8.04 17 BRAZIL 5,870 51,759 8.82 18 DENMARK 1,955 42,768 21.88 19 INDIA 6,270 42,263 6.74 20 AUSTRIA 1,665 29,512 17.72 表 2 2003-2013 年微生物学领域论文按论文总数排名 Country/Territory Papers Citations Citations Per Paper 1 USA 53,442 1,184,220 22.16 2 GERMANY (FED REP GER) 13,903 267,014 19.21 3 CHINA MAINLAND 12,805 100,100 7.82 4 JAPAN 11,745 159,859 13.61 5 ENGLAND 11,604 269,375 23.21 6 FRANCE 11,590 215,364 18.58 7 SOUTH KOREA 7,152 57,507 8.04 8 CANADA 6,875 126,668 18.42 9 SPAIN 6,354 98,406 15.49 10 INDIA 6,270 42,263 6.74 11 BRAZIL 5,870 51,759 8.82 12 AUSTRALIA 5,288 94,901 17.95 13 ITALY 5,252 74,060 14.10 14 NETHERLANDS 4,652 107,108 23.02 15 SWITZERLAND 3,303 74,230 22.47 16 SCOTLAND 3,095 69,753 22.54 17 BELGIUM 2,973 60,506 20.35 18 RUSSIA 2,825 24,553 8.69 19 SWEDEN 2,804 58,731 20.95 20 ARGENTINA 2,123 19,994 9.42

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写写论文，写写博文

热度 2 shn2010 2014-4-23 10:34

在科学网上面也混了三年有余。然而终归是看得多，写得少。为什么写得少呢？一来因为自己仅仅是博士生一枚，科研界的微生物，处在食物链的最底端，自然是人轻言微。绞尽脑汁挑灯熬夜写出来的东西未必能赚到几个点击率。二来自己还要指望多做实验早出成果多写论文毕业能够捧上个饭碗。时间精力有限，自然不能像科学网上那么多的成功人士们“日撰博文三百篇，不辞尝作博文人”。前几天恰好看到程宗明博主写的博文《从一个科学网博客的“娇人业绩”说说写论文发论文》 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1140979do=blogid=786750cid=3365073 里面把论文和博文进行比较，语言诙谐，内容深刻，深有感触，也跟着写点自己的感触。 论文和博文的主要功能都是交流学术思想。但是它“论文”这个概念从发明出来开始，也确实就被赋予了评价学者学术水平和社会贡献的功能了。论文不同于博文。按照道理，论文应该是一件严肃的而且严谨的艺术品，而博文是的自由度要大得多。从这种程度上，论文的价值是该高出博文许多的。然而，实际上不尽如此。当论文被赋予了除了“学术思想交流”这个基本功能外，还辅以了其他功能比如 “学生获取学位的工具”、“奖励的指标”、“基金申请的参照”、“职位晋升的指标”之后，各种滥竽充数、粗制滥造的论文大行其道，论文的价值远远下降了。发表博文的目的是为了让别人看，让别人了解自己的想法观点，而发表论文只是为了毕业评奖升职称，所以，从这种角度上看，博文也许比论文更具有价值。 不管是写论文还是博文，内容都是最为重要的。程博主认为博文的主题需要“跟进时尚写热点”，对此我是不大以为然的。我觉得不论是写论文还是博文，最重要的都是， 内容要有价值 。什么是有价值？一篇论文有价值，就一定是有贡献的发现，要么是在基础科学研究上拓宽了人类的认知，要么是在技术开发上对人类的可持续发展有所贡献。一篇论文有没有价值其实我们都能够做出基本正确的答案。博文也应该要有价值。既然博文也是要花心思写的，那么就该力求有所贡献，或者能够引起读者的思考，或者能够发人深思，或者能够让读者有所收获。如果别人读了你的文章，啥想法都没有，啥收获也都没有，那你不是即浪费自己的时间，也浪费人家读者的时间吗？此外，博文的内容不能偏离客观事实，观点不能极端。极端的观点基本都是错的。那些把小概率事件当作普遍事件对待甚至当作公理对待的人是愚蠢的。信口开河，误导别人，故意标新立异，胡乱放炮最后的结果只是自毁名声而已。 关于论文和博文的标题，程博主认为最好入个标题党，对此，我也略有微词吧。标题确实很重要，因为它的好坏决定了读者会不会选择阅读。但是，标题不论怎么“高端大气上档次”都必须要够紧扣主题，否则挂着羊头卖狗肉，取个惹人眼球的题目，别人带着万分好奇打开你的博文，结果却发现里面没啥好货，会让人觉得失望受骗，恐怕适得其反。比如，如果这篇博文题目改成“一个年仅 2X 岁的博士生对科学网博主们的殷殷期待”可能点击率会高一些，但是人家点进来一看，却发现根本不是那么回事儿，说不定以后就再也不看我的博文了呢。 知识分子是一个社会的良心，是社会的顶梁柱。虽然我们虽处于太平盛世，但是我们这个国家这个时期的社会风气并不好。特别是经常在各种网站上看到各种饱含负能量的新闻，简直以为中国的道德底线已经下滑到史无前例了。然而，其实各种媒体喜欢报道的新闻一般都是负面的、极端的，为什么呢？因为媒体人最喜欢的就是猎奇，吸引他人眼球。扶老奶奶过马路肯定上不了新闻，但是扶老奶奶过马路之后老奶奶讹诈你就肯定可以上新闻了。但是，却有许多极端的人居然把少数情况当作普遍情况，并且大肆宣传。知识分子作为社会的中坚力量，有义务去净化社会风气，匡扶社会正义，传播社会正能量，弘扬社会正义，抵制社会歪风邪气，遏制谣言传播。举几个还记得的例子吧。前一段时间科学网上许多博文讨论说高校里面如何如何黑暗。这些博文就给了我们这些想进高校当老师的后辈们带来了许多负能量，思想都动摇了。在这种情况下，李明阳老师指出了进高校当老师的一些好处，让我又燃气了以后去高校当老师的希望。再比如说，各种网络媒体都在报道扶起摔倒的老人却被讹诈的这类负面新闻的时候，科学网上某位博主就以亲身经历说自己曾经被别人撞倒并扶起来但是他没有去讹诈别人还说自己没有大碍（具体内容急不得了）。再比如马臻老师在他的一篇博文里面写到他如何去帮助别人。这些都是很好的宣扬社会正能量的博文。 上个世纪初期，在中华民族饱受外族欺凌的时候，无数具有强烈社会责任感和民族使命感的志士仁人通过创建发行报纸来启迪民智，播撒革命火种，凝聚民族精神，激励热血青年，从而彻底改变了中国一盘散沙被外族鲸吞蚕食的状况。如今我们国家在体制等各个方面还是存在太多的问题，需要社会精英们去改良，让创造一个更好的社会。科学博客上聚居了众多的中国知识分子精英。也许我们也能够在这个平台上发挥自己的一点点力量，如果能够像先辈们那样或针砭时弊，开发民智，净化社会风气，对社会的进步做出一点点贡献，也就算是功德无量了。 然而，博文终究也都是文化快餐而已。大多数的人每天也都只是像我这样打开首页，浏览下置顶博文、精选博文和热门博文。今天的置顶博文也许一个礼拜后就会无人问津，被埋在浩如烟海的新博文下面。论文亦是如此，十年以前的论文恐怕就已经鲜有人再去问津了。所以，如果要想让自己的思想更深刻地影响别人，也许还是著书立传来得更加深刻。 鄙人一介书生，二尺薄命。虽无济世之才，却有济世之心。但求能够写点论文推动人类认知的进步，写点博文净化一些社会风气，弘扬一下社会正义。若能为社会的进步略尽自己绵薄致之力，无愧此生，则足矣。

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做煎饼果子干嘛要用“油擦”？

热度 4 arthurw321 2014-3-27 13:59

煎饼果子是神马，估计没人不知道吧。虽然这煎饼果子是天津著名的小吃，天津人把其作为早点，不过现在大概全国人民都多多少少吃过听过这玩意了。连大白都吃过好几次，不过那都是学生时代，还是高中生。穷学生嘛，都没什么钱，尤其是饭钱，更是能省则省，买点小杂志小漫画，那看的叫一个安逸。但是你的胃呢？现在想想，学生时代还是吃点好的。至少要吃卫生的，不能街头小贩随便来点，不过即便现在，大学高中附近还是街头小贩云集之地。唉，食品安全问题很严重。 天津 这煎饼果子呢，原本是由绿豆面薄饼，鸡蛋，还有果子（油条）或者薄脆的“果篦儿”组成，配以面酱，葱末，辣椒酱（可选）作为佐料。各地做法有所不同，但是大概也都差不多，就是个面饼裹着东西。说起来，这玩意还真是学生时代的记忆。来回味一下当年吧。你是不是这样？ 图 这果子又叫馃，就是油炸食品。把面在油里炸脆了。这个过程中，可能产生一些有毒害作用的物质。比如油高温产生反式脂肪酸啦等等。煎饼都是现摊的。一个圆形的平面，下面可能是煤气罐，也没有平底锅，就那么摊。为啥要用油擦？就是因为这个锅是个圆形平面，没有边沿，你要是倒油有可能就溢出去引发点安全隐患火灾啥的。所以油擦就粉末登场。有擦呢就是比较简易地话，是用一个罐头盒子或者暖瓶盖子作为手持的部分，然后在里面塞进去布制的某些材料，比较吸油。 罐头盒子通常的椭圆形，如图： 尤其是左下角那种最多见。 暖瓶盖子通常是圆形的，如图： 对没错就是左上角那个。 小贩嘛，商业嘛，总是要考虑成本的。如果用正常的医用纱布往罐头或者暖瓶盖子里塞，花销还不少。据说可做油擦的罐头盒体积约为390立方厘米，能塞进10米长的纱布，这卷纱布的价格为27元。有商贩告诉记者，油擦是消耗品，最多两个星期就要换一个，这样一个月光纱布就要花54元。你想想，一个煎饼果子便宜不过五块，贵不过十来块钱，除去鸡蛋面糊煤气手工，商贩能赚多少钱？自然是能省则省。 这纱布啊比较吸油，但是本来没有油，还得往里灌油或者多擦擦油才行。最近爆出来的新闻，说3月21日早，城管队员在辖区内巡查时，发现万寿路附近的一个无照煎饼摊位。城管队员们介绍，以往的煎饼摊主要存在没有卫生防护措施、露天加工以及油烟直接排放等问题。经过正常的执法程序后，城管队员将摊位暂扣。 在整理暂扣物品时，一名队员发现，这名商贩使用的油擦有些特别。他告诉记者，在他的印象中油擦上部是罐头盒或者暖瓶盖子，中间填充纱布。这名商贩使用的油擦是用椭圆形的罐头盒做的，填充物看上去皱皱巴巴的，不像是纱布。 等会，皱皱巴巴？纱布一般比较软，不容易皱皱巴巴。这皱皱巴巴的东西，经城管同志检查，竟然是一T恤。还是一破旧、白色、纯棉T恤。 图 城管同志说，回忆以往的执法过程，每次对煎饼摊进行查抄时，小商贩经常用手紧紧地攥着油擦，“车可以暂时被扣，油擦不行。”此时大家才醒悟，油擦中藏有不可告人的秘密。 为何要用T恤呢？大白猜，这T恤估计是没洗的。大老爷们夏天穿T恤，身上出油啊。男孩子应该都有印象。出了油就得赶紧洗，要不然就是发臭或者长毛。这发臭的一般是细菌，长毛一般是真菌。你想，T恤浸满了人身上的油，这不就省油了么？一举两得。 说城管队员到库房拿出了过去执法时查抄的油擦，一共有7个。挨个打开后，队员们发现里面的填充物五花八门，有围巾、手套、秋衣秋裤残片。而其中两个油擦里竟然还有内裤和袜子。这秋衣秋裤内裤袜子，估计和T恤一样，因为大多是贴身穿，肯定本来就油腻腻。不过大白有点想不明白围巾手套干嘛往里面塞……围巾手套也吸油？ 其实说实在的，除了恶心，从科学和食品安全层面，不用医用纱布而用这些乱七八糟，最大的问题，就是微生物可能超标。正经的说法是菌群总数超标。什么大肠杆菌李斯特菌副溶血弧菌各种菌君都潜藏在这些脏衣服里，它们在里面是群魔乱舞啊。虽然煎饼果子摊煎饼的时候温度也不低，但是肯定无法杀灭所有微生物。只有一部分被杀死，还有一部分可能就粘附在了煎饼果子上。大白现在想想，当然我吃了煎饼果子就拉肚子，原来就是因为这啊。你想啊，大波细菌突然进入胃肠道，那胃肠道不奋起反抗才怪。肯定要排出来才罢休。所以，还是最严重的卫生问题。 其实微生物污染问题确实是最严重的食品安全问题。因为我们的身边有各种各样的微生物，它们潜藏在空气中，衣服里，皮肤上，几乎是任何地方。你逃不开，洗不掉，避不了，只能接受它们。不过环境细菌也有好处，它们可以锻炼你的免疫系统，让你少生病，少过敏。但是，一旦大量细菌进入人体，那就不是闹着玩的了。所以食品必须要控制微生物数量，要不然咱们为啥要吃熟食不吃生食？别提生鱼片多美味，你的胃肠道可不一定喜欢。当然，现在还有一类细菌叫益生菌，它们是人体的盟友，是咱们健康的保证。所以细菌也要分而治之。君不见，那酸奶就是益生菌做的。好喝吧？ 用旧衣服做油擦，根本不用花钱。可是商贩们，你们是省钱了，你们把消费者的健康往哪搁？消费者就这么不值一提？好吧，大白也知道，大家都是混日子的，但是，做人得有良心。做商贩也得有良心。伤害人的事，咱不能做啊。大白在这里提醒各位，最好不要在街头小贩那买吃的。实在是手头紧时间来不及，那就尽量找个熟人或者有保证的摊贩吧。毕竟健康，比什么都重要。 另外还想问问现在最出名的黄太吉煎饼，你们用油擦子吗？下回谁去吃的时候，仔细看看哦。

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读文献4：土壤中次生代谢产物生物合成基因簇的生物地理调查

huiee 2014-3-5 21:04

PNAS上的最近发的题为Chemical-biogeographic survey of secondary metabolism in soil （土壤中次生代谢的化学生物地理学调查，全文链接以及摘要和重要性见文后），是由Sean F. Brady实验组发表，他们组在从土壤宏基因组文库（metagenomic library）中发现新天然产物领域处于国际领先地位。 在这篇文章中，他们用生物合成为基础的基因型鉴定方法，比较了美国西南和东北不同生境中96份土壤微生物群系的次生代谢产物生物合成基因的丰富度和多样性。通过特异性的扩增两大重要微生物天然产物生物合成酶：非核糖体多肽合成酶（NRPS）的保守的A 结构域和聚酮合酶（PKS）的保守的KS结构域片段，然后测序扩增子（amplicon）序列分析，来评价不同土壤生境中次生代谢产物生物合成的多样性（这个方法跟读文献3中的类似）。一般来说， 干旱土壤的微生物群系产生了最大的生物合成多样性，而来自微咸水区和松树林的土壤表现出了最小的多样性 。这或许会给我们些启示：到干旱的地方比如沙漠去采样，来获得或分离到更多产生天然产物的微生物？ 同时，通讯作者Brady的博士期间的导师Jon Clardy和Pierre Stallforth发表了评论文章Atlas for drug discovery。 他们提出了两个有意思的insights： 1） bacteria in similar environments produce, or at least have amplicons that suggest they would produce, similar small molecules. 相似生境的细菌可能产生相似的小分子化合物。土壤环境的多样性，尤其是pH值，是的环境选择的最重要因子。相似的土壤环境中产生的相似的细菌坑内产生相似的化合物（环境决定论？！）。2）干旱土壤相对森林 土壤具有个更大的生物合成潜力是令人费解的。Waksman开启了抗生素的黄金时代从而获得了诺贝尔奖，他发现的来之放线菌的抗生素尤其是链霉素是从新泽西的沼泽地理分离到的。可能的原因是，干旱土壤具有更多的未培养的微生物？ Chemical-biogeographic survey of secondary metabolism in soil 摘要及全文链接： http://www.pnas.org/content/early/2014/02/13/1318021111.abstract?sid=6c128702-28e8-44da-a3fb-4183944cf75f Atlas for drug discovery by Pierre Stallforth and Jon Clardy 全文链接： http://www.pnas.org/content/early/2014/02/19/1400516111.full.pdf+html?sid=b11831cb-f40f-4a3a-8e19-9d97d01f9fa7

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谁是地球主宰？——读《谁是地球的下一个主宰？》

热度 2 qianlivan 2014-3-4 21:58

谁是地球当前的主宰？您大概和之前我一样认为是人类。确实，人类创造了高度的文明，脚步几乎遍及地球每个角落，就和曾经恐龙遍布地球一样。既然过去的恐龙可以算是地球的主宰，那么人类也应该算是地球当前的主宰了吧。但真的如此么？ 有一期《环球科学》的封面故事说的是，人类身上的细菌（主要是肠道细菌和皮肤表面细菌）数量是人体细胞数量的10倍，它们显著影响着人类的消化和皮肤的健康。从这个角度来看，人类其实是被微生物控制着的。考虑到这一点，“人类是地球的主宰”还是显而易见、确定无疑的么？ 根据《谁是地球的下一个主宰？》一书，不仅在人类身上，在整个地球生态系统中，微生物的数量也是远远超过其他物种的。海水中的微生物数量远远超过之前的预计。人们在很多极端环境中都发现了微生物，这又壮大了微生物的族群。这些微生物或许对人类未来至关重要，《太空移民我们准备好了吗？》指出，或许太空移民第一步要做的不是把人或者任何高等生物移过去，而是让微生物去当先遣队帮助人类改造外星世界——地球上的很多矿藏是蓝细菌的功劳。 如果说微生物对人类的这些影响尚在想象之内，那么书中提到的一些分子的性质就能让人十分惊讶了。由于发现绿色荧光蛋白的科学家再接再厉，发现了红外荧光蛋白。由于红外光能穿透组织，所以表达了红外荧光蛋白的器官可以直接被看到，而无需动刀，这就最大程度地减少了对实验动物的影响。而更令人惊讶的是，红外光还可以影响这种蛋白的表达，从某种意义上说，我们可以通过红外光控制实验动物。这种感觉真有点超现实了。还有一组科学家人工合成了一种能自发复制的核糖核酸（RNA）分子，只是这种分子不会产生变异，还不能算作生命，不过或许不久就会出现人工生命了吧。 说了那么多，谁是地球的主宰，我也不知道，或许您有答案吧？

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[转载]（转）肠道菌群：你所不知的那部分“自己”

lingfeng8888 2013-12-28 18:31

声明：本文转自果壳网，原文链接 http://www.guokr.com/article/436743/ 你是你自己么？拿这个问题去问别人，估计被问的到的人都会一愣，然后答道“我当然是我自己啦！”。的确，在大多数时候，人总是被视作一个独立、统一、完全的个体。然而，生物学和医学研究却发现，其实人体并非是一个统一的整体，在人体内部，还有一些与人体在生物学上截然不同，而又有紧密联系的生物群体。这个生物群体，是由大量微生物共同组成的。其中最重要也是最有名的，就是肠道菌群。 图片来自：http://www.nature.com/nature/journal/v444/n7122/images/4441009a-f1.2.jpg。 身体内的另一个自己 在微生物学诞生后不久，人们就发现，在动物的消化道中存在有不少微生物。例如在牛、羊、兔等食草动物的胃或盲肠中，就存在大量以细菌为主的微生物群体。由于食草动物摄入的植食性饲料中，纤维素、半纤维素等多糖难以依靠动物体自身分泌的酶液消化，而微生物群体中包含的纤维素消化菌、半纤维素消化菌等可以较好的将多糖转化为低聚糖和寡糖，从而促进对这些营养物质的吸收。 随着医学的发展，人们也注意到，在人类的肠道，尤其是结肠（也就是平常所说的大肠）中，也存在着大量微生物。这些以细菌为主的微生物种类极多，数量极大。据推测，一个正常成人体内，肠道内的细菌总重量可达1-1.5千克，包含的细菌数量则可以达到10 14 个 。而一个成年人自身的细胞数量为10 13 个，也就是说，居住在我们肠道内的细菌数量，是人体细胞总数的10倍！我们每天排出的粪便中，干重量的50%以上是由这些细菌及其“尸体”构成的。因此有人风趣的说，从数量上来看，我们人类并不应该被称为人类，而应被称作细菌。如此庞大的细菌群体驻扎在肠道内，构成了一个极为复杂的集体。这个集体，就被称作肠道菌群。（想欣赏人体内细菌的艺术照，请看： 我们=10%人+90%细菌 。） 肠道菌群并非是生来就有的，它们实际上是“外来户”。在母体子宫内，胎儿所处的是一个几乎无菌的环境，因此胎儿肠道内也是无菌的。当胎儿出生之后的几天内，细菌通过分娩时阴道物质摄入、哺乳时的口腔摄入以及空气吸入等途径进入新生儿体内，并在肠道内定植，形成新生儿最初的肠道菌群。随着婴儿的成长，肠道菌群的种类结构逐渐趋于稳定，最终形成成熟的肠道菌群。这些微小的生物的群体就这样不知不觉的定居到人体之内，悄无声息的与主人相随一生。 复杂但组织严密的群体 肠道内如此之多的细菌，并非杂乱无序的驻扎在肠道内。相反，对于一个正常人体来说，肠道菌群具有一定的组成结构。据估计，人体肠道菌群可包括500-1000种细菌，不过种类虽多，但各种细菌的数量差别却很悬殊：占细菌总数数量99%以上的细菌是由其中30-40种细菌构成的，其他多种细菌则只占到很小的比例 。目前，已经鉴定出的细菌类群有百余个，包括拟杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌、肠球菌、肠杆菌等。这些细菌根据其在肠道内不同的生理功能被分为三大类：共生菌、条件致病菌和病原菌。 所谓共生菌，故名思议，它和我们人体是互利共生的关系。简单的说，就是人体为细菌的生活提供生存场所和营养，而这些细菌则为人体产生有益的物质和保护人类健康。前面说到的双歧杆菌、乳酸菌、拟杆菌等，就是共生菌的典型例子。共生菌一般都是专性厌氧菌，从数量上说，它们占据了肠道菌群所有细菌数量的99%以上，是肠道菌群的主体 。 条件致病菌在肠道菌群内数量较少。它们从功能上来说是肠道内的“看客”。在正常条件下，由于大量共生菌的存在，这些“看客”并不容易繁殖开来造成危害。但若在一定条件下任由它们繁殖，那么就会对机体产生不良印象。肠道菌群中，常见的条件致病菌大多是肠球菌、肠杆菌等。 肠道内的还有那么一小撮分子，它们在一般不常驻在肠道内。但是若不慎摄入，则有可能在肠道内大量繁殖，然后兴风作浪，导致疾病。这些就是致病菌。在致病菌的名单中，一些名字可以说臭名昭著，例如引起食物中毒的沙门氏菌、导致腹泻的致病性大肠杆菌等。 从上面可见，正是由于共生菌占据了肠道菌群的主导地位，因此才能抑制条件致病菌不至于变为致病菌，并防止致病菌的侵扰。对于人体来说，维持肠道菌群处于正常的平衡之中，是保证机体健康的重要一环。若菌群结构发生异常，则可能带来很多潜在的健康问题。 肠道菌群——尚未被认识的器官 早期研究中，肠道微生物更多的被认为是和消化、营养作用联系在一起的。在动物实验中，无菌小鼠需要多摄取30%的碳水化合物，才能和正常有菌小鼠的体重相当 。对人类来说，植物中的纤维素和半纤维素类多糖是无法消化的，而肠道菌群中的拟杆菌等细菌则具有一系列多糖消化的酶，来分解这些多糖，从而为人类提供能量。除此之外，肠道菌群通过发酵还能产生短链脂肪酸和维生素K供人体吸收，同时一些金属离子，如钙、镁、铁等，也可通过肠道菌群被重新吸收 。 然而随着研究的深入，人们逐渐发现，肠道菌群不只在消化过程发挥作用，它和人体健康有着极为密切的联系。 首先，肠道菌群的存在能通过自身屏蔽和影响机体免疫系统，阻止病原菌入侵人体。肠道内壁，是人体和外界环境接触面积最大的地区（是的，你没有看错，肠管内的空腔严格来说是“体外”环境）。肠道菌群附着在肠道内壁表面的粘膜层之上，构成了一层由细菌构成的屏障。就如同前文所说，肠道菌群通过其中占主导作用的共生菌的活动，抑制致病菌的生长，同时阻止致病透过这层屏障进入人体 。在进行被动防御的同时，肠道菌群可以刺激机体在肠道形成更多的淋巴器官，并增加免疫球蛋白在血浆和肠粘膜中的水平，使得免疫系统处于一种适度的活跃状态，以此对入侵体内的病原菌保持有效的免疫作用。而肠道菌群的失调，则可造成免疫系统的过度活跃，从而产生自体免疫疾病 。 其次，肠道菌群对肠道自身具有调节和营养作用。有报道显示，肠道菌群的存在，尤其是其产生的短链脂肪酸的营养作用，可以使得肠道上皮细胞的生长更为活跃。相比于无菌肠道，具有正常肠道菌群的肠粘膜绒毛下侧会产生更多的可分泌粘液和酶的组织——隐窝，同时肠粘膜细胞更替更为迅速。此外，肠道菌群还可调控肠粘膜上皮细胞的分化 。这意味着，具有正常的肠道菌群可以使得肠粘膜更快的修复其破损。 再次，近期的多项研究表明，肠道菌群和人体的代谢疾病具有重要关系。肠道菌群失衡可能是造成肥胖、糖尿病等多种多种代谢异常的重要原因之一。造成代谢异常的主要原因，是失衡的肠道菌群产生的脂多糖等内毒素进入人体，被免疫细胞识别后产生多种炎症因子，使得机体进入低度炎症状态，从而产生代谢异常。例如，若长期进食高脂、高糖食物，可造成肠道菌群中条件致病菌比例增加，而共生菌比例下降，从而使得食物中摄取的能量更容易转化为脂肪累积于皮下，造成肥胖 。此外，低度炎症还能促使机体对胰岛素相应程度下降，造成胰岛素抵抗，进而发展为糖尿病。 最后，肠道菌群与健康还有其他更多元的关系。比如，肠道菌群产生的类胡萝卜素类物质可一定程度上降低动脉粥样硬化和中风的风险 。正常肠道菌群可通过对淋巴细胞的影响，调节机体对过敏原的反应，从而影响过敏疾病的产生 。更令人惊奇的是，还有证据显示，肠道菌群的结构变化甚至可以影响机体的行为模式 。 从以上各方面可以看出，肠道菌群，这个陪伴我们一生的生物构造，其功能更像是一个影响到机体各个方面的“器官”，这个器官的正常与否，对人体的健康程度有着重要影响，而我们对它的了解才刚刚起步。毫不夸张的说， 肠道菌群，是我们体内一个尚未被认识的器官 ，而对它结构和功能的研究，对治疗疾病和开发新的治疗方式具有重要的意义。 肠道菌群的未来：益生菌、益生元和宏基因组学 由于肠道菌群的主体是共生菌，因此肠道菌群失衡的主要表现为共生菌比例的下降。自然而然的人们想到可以通过直接补充共生菌，或通过补充促进共生菌生长的物质，来达到调节肠道菌群的目的。目前，人们最常作为共生菌补充的是乳酸杆菌和双歧杆菌，同时也有少量链球菌等。在我们的生活中经常听到的名词“益生菌”，主要指的就是这几类细菌。通过适当的方式适度的补充这些益生菌，可以一定程度上达到调节肠道菌群组成、进而改善健康状况。 与“益生菌”这一概念相仿，最近一个新的名词“益生元”（prebiotic）被大家所熟悉。所谓益生元，较为公认的概念是指能够不被消化而完整进入肠道菌群环境、可被共生菌利用而增加共生菌数量和活力、并利于人体健康的物质。目前，公认的“益生元”物质包括低聚半乳糖和菊糖 。一些证据也表明低聚果糖可能也是潜在的“益生元”之一，因为摄入一定果糖可增加人类肠道菌群中双歧杆菌的比例 。不过值得注意的是，“益生元”是一个概念，而不是一个具体的产品。市场上很多打着“益生元”名义的产品，更多的是借用这个概念宣传其保健作用。这些产品所含成分可能对肠道菌群有良性影响，但严格来说并非真正符合“益生元”的定义。 由于肠道菌群具有如此多样和重要的功能，因此大批科研人员开始致力于对肠道菌群进行更深入的研究。微生物的传统研究手段是利用体外培养和分离培养，分析单独菌株或菌群的生理功能。但是很多种类的肠道菌群只能在人体内生存而不能被体外培养，因此传统手段对肠道菌群如此复杂的结构显得捉襟见肘。不过，随着测序技术的进步，人们可以对整个肠道菌群作为一个整体，对它所包含的所有基因进行分析。这个基因的大集合，就被称作宏基因组。根据研究，这个基因组所包含的基因多达数百万，是人类基因组的100倍之多，其中包含多个与物质代谢、免疫、信号相关的基因群体 。通过对肠道菌群宏基因组的研究，有助于进一步挖掘肠道菌群功能，更深层次的探究肠道菌群和人体健康的关系。 关于肠道菌群保健的一些Tips： 抗生素的使用可对肠道菌群产生严重影响，很容易造成菌群失调。因此使用抗生素一定需要按照医嘱使用，切勿滥用和过量使用。 高脂、高糖的饮食习惯会导致共生菌比例下降，从而造成肠道菌群失调。因此一定要注意合理饮食。 在使用标注有“益生菌”、“益生元”等信息的产品时，要注意看清其成分和预期的保健功能，并合理、适度使用。对于相关药品，应咨询医师后服用。 更多健康讨论，请加入 健康朝九晚五小组 。 参考资料： 1、Commensal host-bacterial relationships in the gut 2、Gut flora in health and disease 3、A dynamic partnership: celebrating our gut flora 4、Dietary intake, energy metabolism, and excretory losses of adult male germfree Wistar rats. 5、Effects of two fermentable carbohydrates (inulin and resistant starch) and their combination on calcium and magnesium balance in rats. 6、The ecology of the human intestine and its consequences for overgrowth by pathogens such as Clostridium difficile 7、Sex Differences in the Gut Microbiome Drive Hormone-Dependent Regulation of Autoimmunity. 8、Differential cell kinetics in the ileum and colon of germfree rats 9、An opportunistic pathogen isolated from the gut of an obese human causes obesity in germfree mice 10、Symptomatic atherosclerosis is associated with an altered gut metagenome 11、The Inhibitory Receptor PD-1 Regulates IgA Selection and Bacterial Composition in the Gut 12、The Intestinal Microbiota Determines Mouse Behavior and Brain BDNF Levels. 13、Prebiotics: The Concept Revisited 14、Short-chain fructo-oligosaccharide administration dose-dependently increases fecal bifidobacteria in healthy humans 15、An ecological and evolutionary perspective on human-microbe mutualism and disease 本文版权属于果壳网（ guokr.com ），转载请注明出处。商业使用请 联系果壳

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视频：第六届环境微生物学演讲——Victor de Lorenzo教授

WileyChina 2013-11-29 10:08

The 6 th Environmental Microbiology Lecture byProfessor Victor de Lorenzo Victor de Lorenzo 教授 在 西班牙国立生物技术中心（CentroNacional de Biotecnología ）主持分子环境微生物学实验室（Molecular EnvironmentalMicrobiology Laboratory ），这个实验室主要研究细菌是如何感知和处理环境信号，以及如何将这些知识应用于生物技术，同时还致力于发展研究细菌的分子工具。 2013 年10 月28 日，Victor de Lorenzo 教授在伦敦进行了此次演讲，当天有许多精英学者参加， Wiley 十分荣幸能与应用微生物学学会（TheSociety for Applied Microbiology ）一起，为大家呈上教授的全程演讲视频 。 演讲简介： 环境微生物是生物界中供酶活动的最大的“水库”， 但是这些大量的无主宝藏还有待开发。我们需要新的概念性和材料性工具，还要掌握基本的生物过程（如新陈代谢）。以下是几个重要的方面：优化有限数量的基因和生物化学过程并配以相应的生物技术、标准化DNA 结构物理装配方法、开发用于发展和维护植入物稳定的基因工具、调整工程属性以适应宿主的基因和生物化学特性。 视频地址（免费观看）： http://www.yada-yada.co.uk/Blackwell/SFAM2013/SfAM2013.html 以下是Victor de Lorenzo 教授曾撰写的一些文章，欢迎阅读： The TOL network of Pseudomonas putida mt-2 processes multiple environmental inputs into a narrow response space Rafael Silva-Rocha, Víctor de Lorenzo The IHF regulon of exponentially growing Pseudomonas putida cells Rafael Silva-Rocha, Max Chavarría, Roelco J. Kleijn, Uwe Sauer, Víctor de Lorenzo Cra regulates the cross-talk between the two branches of the phosphoenolpyruvate : phosphotransferase system of Pseudomonas putida Max Chavarría, Tobias Fuhrer, Uwe Sauer, Katharina Pflüger-Grau, Víctor de Lorenzo Random and cyclical deletion of large DNA segments in the genome of Pseudomonas putida Audrey Leprince, Víctor de Lorenzo, Petra Völler, Mark W. J. van Passel, Vitor A. P. Martins dos Santos

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（原创）普通感冒治疗新方法研究

zxy1959 2013-11-27 14:45

（原创） 普通感冒治疗新方法研究 周新元　　周　琳 摘要 ：普通感冒是上呼吸道感染的一种，也是呼吸系统的常见病，一直是传统的治疗方法。本文就目前医学界对感冒疾病的认识和治疗方法进行了回顾，就科技对医学的发展和进步做了探讨，并根据新的发现，发明了感冒快速治疗器，从理论上阐明了普通感冒病原微生物侵袭上呼吸道部位不同，其临床表现的区别，以及普通感冒的发病原因，提出了上呼吸道区域理论和普通感冒治疗的新方法。 关键词： 普通感冒　　治疗新方法 发明 呼吸系统疾病是常见多发病。感冒是上呼吸道感染的“俗称”，普通感冒是呼吸道感染的一种。 据2006年全国部分城市及农村前十位主要疾病死亡原因的调查统计，呼吸系统疾病（不包括肺癌）在城市的死亡病因中占第四位（13.1%），在农村占第三位（16.4%） ① 。急性上呼吸道感染目前尚无特效抗病毒药物 ② 。由于大气污染、吸烟、工业经济发展导致的理化因子、生物因子吸入，加之人口年龄老化等因素，使近年来呼吸系统疾病明显增加，同时给国民经济造成巨大损失。如何防止呼吸系统疾病，防止细菌、病毒、真菌侵入人体和细菌、病毒、真菌侵入人体后及时被抑制或杀灭，这是摆在广大医务工作者、科学工作者以及全人类面前的难题。 本人正是根据这一难题，发明了感冒快速治疗器（已向国家申请专利，专利号200810232543.0），解决部分细菌、病毒、真菌侵入上呼吸道肌体后及时被抑制或杀灭，保证人体康复。为了说明本发明与治疗疾病的关系，我们不妨先回顾一下历史。 一、科技对医学的发展和进步 回顾医学的发展史，我们不难看出每次医学的重大发现和发展都与当时的社会发展和科技进步密不可分。 16世纪荷兰眼镜工人詹生（Jansen）发明了显微镜 ③ ，英国罗伯特·胡克（R·Hooke）经改造，用它观察到细胞 ④ ，马尔皮基（M.Malpighi）用它证实了血液由动脉毛细血管流入静脉毛细血管 ⑤ ，荷兰雷文霍克（Leeu wenhoek）发现了动物精子、人体内的细菌 ⑥ 。英国罗伯特·布朗(Robert·Brown)还发现了细胞核 ⑦ 等等。这都为后来的细胞学打下了基础，推动了医学的发展。 再如18世纪奥地利医生奥思布鲁格（L.Auenbrugger）把自己父亲用手敲击酒桶根据声音猜测桶里酒量多少的方法,用于人身体寻找“病灶”被轻视和嘲笑达40年之久。但经法国医生高尔维沙尔（Lorvisart）20年考验性研究后把“叩诊法”运用于临床 ⑧ 。 19世纪法国病理解剖学家、临床家，巴黎医学院教授雷昂拉克（Laennec）他把尸体解剖的材料和被观察到的病人生前病理变化联系起来，自制了听诊器，检查了许多病人，研究了由听诊器所发现疾病的各种微小变化，改进了听诊器，创立了听诊法，为人类做出了贡献 ⑨ 。 17世纪秘鲁总督金琼（chinchon）伯爵，他夫人感染了疟疾，一位印第安人及时找来了“热病树皮”（金鸡纳），吃后终于康复。1820年法国化学家皮埃尔·佩尔蒂埃与约瑟夫·卡文从金鸡纳分解出奎宁和金鸡宁，1944年哈佛大学罗伯特·伍德沃德与威廉·德林成功的合成奎宁，改变了世界的药物 ⑩ 。 1895年11月8日，德国科学家伦琴在进行电子穿过真空管的阴极射线实验时，他注意到了黑暗中发了光，他握住放电管，看见了荧光罩上显示出他的骨骼被软组织包裹，这就是后来的x射线。x射线的发现，开创了放射医学和医疗影像技术 11 。 因此，科学技术的发展推动医学的进步，医学的进步也促进科技的发展。医学上的每一进步，每一成就，都是与其当代科学的发展水平和医学的创造性、实践性分不开。 二、目前医学界对感冒疾病的认识和治疗方法： 治疗感冒的方法很多，不同的医学体系有不同的方法。在我国总体看，分为中医和西医两大类。为了更进一步的弄清中医和西医对感冒疾病的认识和治疗方法，我们首先谈谈中医和西医是如何来看待感冒疾病的。 1、中医对感冒的认识 (1)认识 中医把感冒也称为“伤风”、“伤风感冒”。早在《内经》中已认识到感冒主要是外感风邪所致。临床表现是：鼻塞、流涕、打喷嚏、咽喉发痒、咽痛、语重声浊、咳嗽、咯痰、头痛、发热、全身痛、流泪等。其根本原因是体内正邪相争，阴阳失调、脏腑失和，气血和津液失常，使“六淫”（即风、寒、暑、湿、燥、火）外感病邪“疠气”侵入人体所致。侵入的方法是从皮肤肌表而入，或从口鼻吸受，或二者同时受邪，加之生活起居不当，寒暖不调，七情内伤，饮食劳逸不当，外伤和痰湿、瘀血等所致疾病。 感冒的病位在肺径、肺主气司呼吸。肺卫功能失调，卫表不和等是发病主要机制。由于个人体质不同，加之病邪性质各异，所以临床表现有风寒、风热、暑湿等症型。 (2)治疗原则： 以解表祛邪为基本原则，依辩证结果先用与之相适应的治疗方法，采用辛温解表，辛凉解表、清暑解表，夹燥者应宣肺润燥，体虚感邪者应扶正与祛邪共施等。 (3)治疗方法： 汤剂、丸剂等口服入内以解表祛邪、调整阴阳、脏腑、气血、津液等，达到体内平衡。 2、西医对感冒疾病的认识 西医把感冒称为“上呼吸道感染”或“上感”。它是指外鼻孔、鼻腔、咽或喉部急性炎症的概称，发病不分年龄、性别、职业和地区，一年四季均可发生，但冬春季节多见，尤其发生在气温突变、寒暖失常之时。主要的病原体为病毒、细菌。免疫功能低下者易感染，通常病情较轻，病程较短。可自愈，预后良好，但发病率高，若不治疗，可诱发中耳炎、脑炎、气管炎、肺炎、心肌炎、白血病等多种并发症，不仅影响工作和生活，甚至还有生命危险。 （1）发病的原因 西医认为上呼吸道感染疾病70％——80％是病毒引起，20%——30％是细菌引起。细菌可单纯发生，也可发生于病毒感染后。主要是患者喷嚏和含有病毒的飞沫在空气中传播，还有污染的手和用具接触传播，加之人体免疫力较弱或淋雨受凉，气候变化，过度劳累，降低呼吸道局部防御功能，致使原存的病毒或细菌迅速繁殖引起生病。尤其老年体弱更易发病。 （2）病理变化 西医认为上呼吸道感染疾病，主要表现在鼻腔及咽黏膜充血、水肿，上皮细胞破坏、分泌物增多、单核细胞浸润，有浆液性及黏液性炎性渗出，继发细菌感染后有中性粒细胞浸润及脓性分泌物。 （3）临床表现 西医把上呼吸道感染根据病因不同分为普通感冒、病毒性咽炎和喉炎、疱疹性咽炎、咽结膜热、扁桃体炎等等。 ①普通感冒俗称“伤风”，又称急性鼻炎或上呼吸道卡他，起病较急，主要表现为鼻部症状，如喷嚏、鼻塞、流清水样鼻涕。也可表现为咳嗽咽干、咽痒或烧灼感甚至鼻后滴漏感。咽干、咳嗽和鼻后滴漏与病毒诱发的炎症介质导致的上呼吸道传入神经高敏状有关。2--3天后鼻涕变稠，可伴咽痛、头痛、流泪、味觉迟钝、呼吸不畅、声嘶等，有时由于咽鼓管炎致听力减退，严重者有发热，轻度畏寒和头痛等。体检可见鼻腔黏膜充血，水肿，有分泌物，咽部可为轻度充血，一般经5--7天痊愈，伴并发症者可致病程迁延。 ②病毒性咽炎和喉炎 由鼻病毒、腺病毒、流感病毒、副流感病毒以及肠病毒，呼吸道合胞病毒等引起。临床表现为咽痒和灼热感，咽痛不明显，咳嗽少见。急性喉炎多为流感病毒，副流感病毒及腺病毒等引起，临床表现为明显声嘶、讲话困难，有发热、咽痛或咳嗽，咳嗽时咽喉疼痛加重，体检时可见咽部充血、水肿、局部淋巴结轻度肿大和触痛，有时可闻及喉部的喘息声。 ③疱疹性咽峡炎 多由柯萨奇病毒A引起，表现为明显的咽痛、发热，病程约为一周，体格检查可见咽部充血，软腭、腭垂、咽及扁桃体表面有灰白色疱疹及浅表溃疡，周围伴红晕，多发于夏季，多见于儿童，偶见于成年人。 ④咽结膜炎 主要有线病毒、柯萨奇病毒等引起，临床表现有发热、咽痛、畏光、流泪、咽及结膜明显充血，病程4—6天，常发病于夏季，由游泳传播，儿童多见。 ⑤扁桃体炎 病原体多为溶血性链球菌引起，其次为流感嗜血杆菌、肺炎链球菌、葡萄球菌等引起，起病急，明显咽痛、畏寒、发热、体温可达39℃以上，查体可见咽部明显充血。扁桃体肿大充血，表面有黄色脓性分泌物。颌下淋巴结肿大，压痛，肺部无异常体征。 (4）治疗原则 西医认为上呼吸道感染通常为病毒引起，目前尚无特效抗病毒药物，所以其治疗应在休息、戒烟、多饮水，保持室内空气流通的基础上进行对症处理，并根据病情进行抗病毒治疗，如有细菌感染应选用敏感的抗菌药物。 (5）治疗方法 服药、打针、休息。 三、我对感冒疾病的认识和我的发明 1、我的认识 中医把感冒称为“伤风”、“伤风感冒”，西医称为“上呼吸道感染”、“上感”、“急性鼻炎”，是一种常见的呼吸系统疾病，他们同属于一个范畴。是外界病原微生物在人呼吸时侵入人的上呼吸道迅速增殖而引起的疾病。（详见图一、图二呼吸时的气流图） 图 一：吸气气流 图 二：呼气气流 （1）发病原因 上呼吸道感染疾病是由病原微生物引起。病原微生物是一种生命体，有大小、形态、轻重之分，在人呼吸时，由于病原微生物所在气流中的位置和自身重量，密度以及人的体质防御功能强弱，吸气量的大小，感邪的各异，造成停留在上呼吸道位置不同，形成感冒的症状不同。感冒发病不分年龄、性别、职业和地区，一年四季均可发生。但冬春季节多见，特别是气温突变，寒暖失常，免疫功能低下者易发病。发病病原体为病原微生物。主要传播途径是经患者喷嚏和含有病原微生物的飞沫在空气中传播，还有污染的手和用具接触传播。 （2）病理变化 病变主要表现在病原微生物停留在上呼吸道破坏人肌体的位置，我们把它称为“病灶”。当病原微生物在病变位置（病灶）增殖时，主要表现为黏膜充血、水肿、上皮细胞破坏、分泌物增多、单核细胞浸润、浆液性及黏液性炎性渗出，继发细菌感染后有中性粒细胞浸润及脓性分泌物。 （3）临床表现 我认为西医把感冒分为普通感冒、病毒性咽炎和喉炎、疱疹性咽峡炎、咽结膜炎、扁桃体炎是科学的，但普通感冒还可以继续化分，这是因为鼻腔是一个很复杂的系统，也是一个很复杂的病变空间（详见图三、图四、图五、图六、图七、图八、图九、图十、图十一、图十二）。 图 三：鼻腔外侧壁 图 四：鼻腔内侧壁 图 五：鼻腔外侧壁的构成 图 六：鼻窦 图 七：鼻腔及鼻窦CT轴位、冠状位、及矢状位 图八：额隐窝的解剖 图九：鼻腔外侧壁的神经 图 十：鼻腔外侧壁动脉 图 十一：鼻中隔的神经 图 十二：鼻中隔的动脉 病原微生物侵入很复杂的鼻腔后迅速增殖漫延，潜伏期很短，从数小时至三天不等。这就造成了普通感冒疾病的复杂性。我发现：病原微生物初期侵害鼻腔部位不同，其临床表现是有区别的。为了弄清感冒的临床表现，我把鼻腔假设为四个区域（详见图十三）。 分别分为1区，2区、3区、4区 图 十三：鼻腔分区图 当病原微生物侵入1区时，造成了1区黏膜充血、水肿、上皮细胞破坏、分泌物增多、单核细胞浸润、浆液性及黏液性炎性渗出，继发细菌感染后有中性粒细胞浸润，造成鼻塞、流涕、打喷嚏、流泪等。 当病原微生物侵入2区时，同样形成2区黏膜充血、水肿、上皮细胞破坏、分泌物增多、单核细胞浸润、浆液性及黏液性炎性渗出、继发细菌感染后有中性粒细胞浸润及脓性分泌物，造成咽干、咽喉发痒、咽痛、语重声浊、咳嗽、咯痰、耳鸣、鼻后滴漏感、发热、畏寒等。 当病原微生物侵入3区时，有嗅觉迟钝、头痛、头昏、吸气不畅、发热、畏寒、鼻后滴漏等。 当病原微生物侵入4区时，味觉迟钝、口干、鼻后滴漏、牙痛、咽痛等。 当病毒、细菌侵入1—3区、1—4区、3—2区、4—2区、3—4区、1—3—4区、2—3—4区、1—2—3—4区时，临床将表现出各区域的症状，同时各区域之间病变也在相互影响相互转化。这是因为：耳鼻喉具有相同或相似的黏膜组织和结构，彼此间直接或间接相互沟通，病原生物相互移行形成感染区互相扩大。 2、我的发明 为了有效的制止病原微生物侵入鼻腔破坏人体自稳调节功能，形成感冒和引发其他并发症，并有效的抑制或杀灭侵入鼻腔的病原微生物，治愈普通感冒，保持人体健康，经长期的实践观察和研究，本人发明了一种快速抑制杀死鼻腔内病原微生物的医疗器械和医疗方法： （1）医疗器械 图 十四：感冒快速治疗器 目前，全世界治疗感冒没有一种特效的抗病毒药物和治疗方法，大多数采用吃药、打针、刮痧等，取得了一定的疗效，但还不尽理想。由于感冒可诱发多种疾病，并可使机体原有的痼疾加重，甚至危及到人的生命。为了克服现有治疗普通感冒的不足，本人发明了一种感冒快速治疗器（详见图十四），该感冒快速治疗器能够将治疗感冒的药物直接涂抹在病原微生物侵入的鼻腔位置（我们把它称为“病灶”），使治疗感冒药物迅速与病原微生物直接接触，从而迅速抑制或杀死病原微生物，达到治愈普通感冒的效果。 本发明解决其技术问题所采用的新的技术方案是:有器体、器嘴、器盖组成的感冒快速治疗器。器盖为长圆桶，上顶端是向上凸的半球，半球及长圆桶器盖最上部开有孔，外表面上裹有纤维棉，器体内装有药物。 （2）使用感冒快速治疗器治疗普通感冒疾病的方法（详见图十五、图十六、图十七、图十八、图十九）： ①使用前将使用部位消毒灭菌 ②将药物由瓶体缓慢推入顶部纤维棉停留，使纤维棉吸药湿润 图十五：感冒快速治疗器 ③慢慢将带药的纤维棉和长桶，沿鼻孔塞入鼻腔“病灶”处 图 十六 ④根据需要，轻轻涂抹，缓慢给药。 图 十七： 图 十八： 图 十九： 因为病原微生物也是一种生命体，其生命也很脆弱，使用感冒快速治疗器能有效的将药物送入“病灶”，通过器械和药物迅速将病原微生物抑制或杀死，达到治疗普通感冒的效果，减少感冒诱发的其它疾病，保护人体健康。 四、使用感冒快速治疗器治疗普通感冒疾病的临床效果 使用感冒快速治疗器，治疗普通感冒疾病，是一种新的临床治疗普通感冒疾病的方法。它不用吃药、打针等，直接用器械和药物按操作方法接触“病灶”（鼻腔感染部位），把病原微生物（病毒、细菌）抑制或杀死，达到治疗普通感冒疾病的效果。 这种新的治疗技术，技术先进、操作简便、容易掌握，全靠自己操作，凭自己感觉寻找“病灶”，达到抑制或消灭致病的病原微生物，保持自身健康。就好像人们在劳动中，手脚受伤，因为没有“创可贴”而要靠医生给自己包扎伤口，以免伤口感染，病情恶化。有了创可贴，使药物与治疗方法结合，大大方便了人类。 感冒快速治疗器的发明，是器械与药物的结合，同时也是器械、药物与治疗方法的结合。它的推广和应用将会极大的方便人类，并且及时的帮助人类，解决和治疗普通感冒的难题。 下面我就感冒快速治疗器治疗普通感冒的临床效果报告如下： 病例一： 患者王x x ，男，47岁，出租车司机，既往身体健康，无其它病史。 自　述： 08年8月16日出现感冒样症状，鼻塞、吸气不畅、自服“强力银翘片”和“复方盐酸伪麻胶囊”后，病情未好转，下午出现流涕、打喷嚏，继续服药，17日上午，病情加重，出现流泪、轻度畏寒。影响工作，前来就诊。 就诊情况： 患者、结膜充血、流泪、有吸气不畅、鼻塞、流清涕症状。查体温、血压正常，无发热现象、咽部未见异常，鼻镜检查，鼻腔黏膜有轻度充血，有分泌物流出，神志清楚，精神欠佳。 诊　断： 普通感冒，病原微生物侵入一区（详见图二十） 病 原微 生 物 侵 入 一 区 图 二十： 病理分析： 病原微生物侵入一区，造成一区黏膜充血、水肿、上皮细胞破坏、分泌物增多、单核细胞浸润、有浆液性及黏液性炎性渗出。 治疗原则： 使用感冒快速治疗器，抑制或杀灭一区病原微生物，保护和恢复器官功能。 治疗方法 ： 1、使用感冒快速治疗器前，先将使用 部位消毒灭菌（见图二十一）。 2、将药物由感冒快速治疗器器体推向 顶部纤维棉停留，使纤维棉吸药湿润。 图 二十一： 3、慢慢将带药的纤维棉和长桶，沿鼻孔塞入鼻腔“病灶”处。（见图二十二） 图 二十二： 4、根据自我感觉，轻轻涂抹，缓慢给药（见图二十三）。 图 二十三： 5、药抹均匀后，将带药的纤维棉和长桶慢慢取出。 治疗效果： 取出带药的纤维棉和长桶后，患者明显感到感冒症状减轻，使用2——3次后，感冒症状治愈。 病例二： 患者，女，26岁，公司职员，身体健康，无其它病史。 自述 ：早上上班出现咽干、发痒、咽痛，服“板蓝根冲剂”一袋、“阿莫西林”二片，未见好转。下午，咯痰、畏寒、前来就诊。 就诊情况： 患者眼结膜未见异常，无流涕、吸气顺畅，有轻度咳嗽、咯痰，鼻后镜检查，咽部充血，查体温38.9C，血压正常，肺部无异常，畏寒、神志清楚，精神欠佳。 诊断： 普通感冒，病原微生物侵入二区，（详见图二十四） 病 原微 生 物 侵 入 二 区 图 二十四： 病理分析： 病原微生物侵入二区，形成二区黏膜充血，水肿、上皮细胞破坏，造成咽部疼痛，分泌物增多，单核细胞湿润浸润，浆液性及黏液性炎性渗出咳嗽、咯痰。 治疗原则： 使用感冒快速治疗器，抑制或杀灭二区病原微生物，保护和恢复器官功能 。 消毒灭菌 治疗方法： 1、使用感冒快速治疗器前，先将使 用部位消毒灭菌（见图二十五）。 2、将药物由感冒快速治疗器器体推 向顶部纤维棉停留，使纤维棉吸药湿润。 图 二十五： 3、慢慢将带药的纤维棉和长桶，沿鼻孔塞入鼻腔“病灶”处。（见图二十六） 图 二十六： 4、根据自身感觉，轻 轻涂抹，缓慢给药(详见图二十七)。 图 二十七： 5、药抹均匀后，将带药的纤维棉和长桶慢慢取出。 治疗效果： 取出带药的纤维棉和长桶后，患者明显感到感冒症状减轻，使用2——3次后，感冒症状治愈。 使用感冒快速治疗器治疗感冒疾病，只要操作方法正确，无副作用，且方便易学。 注释： ①陆再英、钟南山主编《全国高等学校教材〈内科学〉》（第七版），人民卫生出版社，P 5 ②陆再英、钟南山主编《全国高等学校教材〈内科学〉》（第七版），人民卫生出版社，P 13 ③郭成圩1987年主编《医学史教程》，四川科学技术出版社P 146 ④郭成圩1987年主编《医学史教程》，四川科学技术出版社P 146 ⑤郭成圩1987年主编《医学史教程》，四川科学技术出版社P 223 ⑥郭成圩1987年主编《医学史教程》，四川科学技术出版社P 223 ⑦郭成圩1987年主编《医学史教程》，四川科学技术出版社P 223 ⑧郭成圩1987年主编《医学史教程》，四川科学技术出版社P 200 ⑨郭成圩1987年主编《医学史教程》，四川科学技术出版社P 253 ⑩王展威2008年6月主编《医学的故事》，中国商业出版社P 181-184 11王展威2008年6月主编《医学的故事》，中国商业出版社P 181-184 参考资料： 1、陆再英，钟南山主编《内科学》（第七版），北京：人民卫生出版社，2008 2、武汉医学院第一附属医院，耳鼻咽喉科教研组编著《耳鼻咽喉科学》，北京：人 民卫生出版社，1978 3、田勇泉主编《耳鼻咽喉头颈外科学》（第七版），北京，人民卫生出版社，2008.6 4、郭成圩主编《医学史教程》，成都：四川科学技术出版社，1987 5、王展威《医学的故事》，北京：中国商业出版社，2007 6、傅维康《中国医学史》，上海：上海中医学院出版社，1990 7、孟景春、周仲英主编《中医学概论》，北京：人民卫生出版社，1987 8、印会河、张伯讷主编《中医基础理论》，北京：人民卫生出版社，1989 9、李玉林主编《病理学》（第七版），北京：人民卫生出版社，2008 10、金惠铭、王建枝主编《病理生理学》（第七版），北京：人民卫生出版社，2008 11、李凡、刘晶星主编《医学微生物学》（第七版），北京：人民卫生出版社，2008 12、（英）杰克逊（Jackson.S.A）、（英）托马斯（Thomas.R.M）主编，吴寿岭、魏 宝玲译《轻松CT.MRI超声检查》，北京，北京大学医学出版社，2006.9 13、尹国有主编《呼吸疾病》，北京：军事医学科学出版社，2006.12 14、滕久祥、贺泽龙主编《呼吸病名家医案·妙方解析》，北京：人民军医出版社，2007.1 15、丘明生主编《远离鼻炎、鼻窦炎》，北京：化学工业出版社，2007.9 专利权人：周　琳，太原理工大学 周新元，陕西省汉中市汉台区西关明珠园小区　　　　 　　　　联系电话：13991602585　 二〇〇九年四月六日 http://www.csrd.org.cn/cn/news.asp?id=208.html

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请教：土壤微生物怎么搞掉土壤核污染？

热度 9 lix 2013-11-10 20:33

韩国前科技官员称 福 岛 土壤 污染可通过 微生物 解决 完全不懂原理。请指教。 谢谢各位评论、指教！21：52补记。

个人分类: 怪哉虫儿|9985 次阅读|23 个评论

张星元：微生物工程（发酵工程）最基本的原理是其生物学原理

热度 1 biozhang 2013-11-9 14:43

张星元：微生物工程（发酵工程）最基本的原理是其生物学原理 1. 为什么微生物工程要从细菌细胞说起 ? 走进现代发酵工厂，最引人注目的是，在排列整齐、纵横交叉的彩色管道的映衬下，一排排银灰色的庞然大物，它们的名字叫发酵罐。在庄重而祥和的发酵罐里亿万微生物“小兄弟们”正在为人类，也为自己的生存欢快地忙碌着。 在微生物工程领域，传统的明星非酵母菌和霉菌莫属，而最有声望的明星却是细菌。传统的酒和发酵食品的生产依赖于酵母菌和霉菌，氨基酸、酶制剂、抗生素、微生物药等的生产主要依赖于细菌；而微生物工程领域在分子生物学、细胞生物学、基因工程、代谢工程方面的突破也主要发生在细菌。 细菌细胞直接面向环境，能独立存在和自主生活，单个细菌细胞能独立地完成自己的生命过程。尽管单个的酵母细胞也是独立存在和自主生活的，但酵母细胞的内环境比细菌的复杂得多；霉菌菌丝一般是多细胞的，菌丝体内还存在相邻细胞之间的复杂关系；而动物和植物的细胞一般存在于对应的组织之中，情况更加复杂。也许这是微生物工程领域的新突破发生在细菌的原因之一。 上个世纪末，微生物工程更多地关注微生物的代谢及其控制，从细菌细胞的代谢出发研究微生物生命活动的规律，提出了微生物细胞机器的概念。 现代工业发酵依靠微生物活细胞来完成发酵工厂生产线上的不可缺少的加工（或转化）步骤，在这个意义上，微生物活细胞就是发酵工厂发酵生产线上不可缺少的生产机器 —— 微生物细胞机器。工业发酵所依赖的微生物活细胞，是能够依据其内存的生物信息对其所处环境自主地做出有利于自身生存的响应的“天然机器”，而发酵罐等机器设备是“人造机器”。这两类机器的不同主要表现在： ① 细胞机器必须由代谢能直接驱动，而人造机器没有这个限制； ② 细胞机器的零件不断自我更新和调整相互关系，而人造机器的零件只会磨损不会自动更新和调整； ③ 细胞机器是自组织的、可以自我再生的，人造机器归根结蒂是受人控制的、不能自我再生的。 2. 为什么依靠细胞机器生产发酵产品是经济活动？ 在典型的工业发酵中，我们依靠微生物细胞机器来实现生产，实际上就是依靠大量微生物细胞的新陈代谢，把生产原料转化为发酵产品。如在赖氨酸的发酵生产中，细菌细胞把葡萄糖转化成赖氨酸。 在发酵生产中，细胞机器必须完成微生物细胞机器自身的 “ 在线制造 ” （也就是细胞的增殖）和 “ 生产运行 ” （也就是在细胞内合成目的产物并把它输出细胞）的双重任务，不但要拥有并维持一定数量的细胞机器，而且要让这些细胞机器自主运转，生产出指定的产物。 细胞机器来源于天然微生物，是经过人筛选、改造或引导的、体现人的意志的细胞，它们的生物学属性是不可改变的。细胞机器仍然是生命体，它必须 把其它形式的能量转化成的代谢能，用以直接 支撑新陈代谢，维持细胞的生命状态和生产过程。 最简单的细胞机器是细菌细胞机器。 可以勾画出个体细胞机器的抽象图式：一个椭圆和一条贯穿这个椭圆的、有方向性的曲线。椭圆代表细菌细胞，曲线代表存在于代谢网络内的从原料到产品的路径。细胞机器是由界面包围的、能自主地响应环境变化的生命体，处于生产状态的细胞机器通过一条贯穿自身的路径，将环境中的有机原料转化成指定的工业发酵产品。 实际上， 工业发酵生产过程不是个体细胞机器的行动，是亿万细胞机器一起运转的过程。 细菌的代谢网络就像有许多铁路线组成的铁路交通网。当我们使用指定的原料生产某特定的发酵产品时，我们期望有机物流经最有利于高产的路径流向发酵产物；正如我们乘火车去某城市就要选一条既省钱又节约时间的铁路线一样， 是一种经济活动 。 要厘清这样的经济问题，先要有一张图，对于铁路运输是交通图，对于微生物工程是代谢网络图。有了前者才能制订出多快好省的运输方案，有了后者才能估出能量货币够不够支撑细胞的生命活动，也就是细胞机器能不能运行，发酵生产能不能进行下去。 最后，搞微生物工程的人要时刻牢记微生物细胞服从“整体协调、维持生计”的经济管理原则，也就是生存原则。生存原则是压倒一切的。 微博士 代谢能和能量货币　 代谢能是只能由生物体生成的、可直接用于代谢的能量形式，是生物体直接用来建设自身或维持生命活动的能量形式。 不同的生物可以使用不同的能源；然而，生物体内大量的化学反应和细胞过程只能直接接受代谢能，不能直接接受工农业生产常用的机械能、电能。可以把携带代谢能的通用代谢物（如 ATP ）看作为生物体特殊的“能量货币”，因为它 可在细胞全局范围内像货币一样流通和使用，直接支持生命运动 。 它们以辅酶的形式把代谢能输入代谢流，控制代谢网络中代谢流的流量和方向，把受它控制的途径整合到代谢网络中去。 微问题 细胞机器（天然机器）是不是比人造机器更经济，相比之下细胞机器有什么不足之处？ 微博士 代谢工程　 代谢工程是把量化代谢物流及其控制的分析方法与将精确的遗传修饰方案付之实施的分子生物学技术的综合方法结合起来， 以反复交替操作、逐步逼近目标的方式，在较广范围内改善细胞性能，来满足人类对所操作的生物体的特定需求 的生物工程技术 。从上世纪 90 年代初期发展至今，代谢工程已有 20 多年历史，它把微生物工程推上了理性发展的新台阶。 写给科学网大朋友们看的生物学科普

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张星元：微生物是微生物工程（发酵工程）的灵魂

热度 1 biozhang 2013-11-9 14:25

张星元：微生物是微生物工程（发酵工程）的灵魂 １ . 为什么发酵工程又叫微生物工程？ 自然界随机发生的发酵是多种微生物生命运动的过程，是微生物的骚动。因为肉眼看不到微生物，人们首先看到的是宏观的骚动现象，比如产生气泡、气味，温度升高，甚至颜色发生变化，又比如发生腐败、变质、发臭，甚至溃疡。 某些微生物能致病，但微生物并不都是致病的，人的肠道里就有大量的肠道细菌能帮助消化，为人体提供营养。微生物还能帮助人类生产食品、饮料、药品等发酵产品；还能净化环境。因此， 微生物既是破坏者，又是建设者，还是环境保护者 。 在自然界随机发酵的基础上形成的传统的发酵制作，酒、酱油、醋、豆豉、豆酱、腐乳、酸菜、干酪、酸奶等的制作。着眼于宏观的发酵现象，开始时人们并没有认识到微生物在发酵过程中起作用。后来在逐步弄清微生物生长繁殖的条件的基础上，手工作坊式的发酵制作发展成了生产规模的发酵——工业发酵。这里“发酵”已经已经成为一个专业词汇。工业发酵是人指导下的以工业微生物为主体的工业生产，比如以细菌为生产主体的氨基酸生产和以放线菌为生产主体的抗生素生产，对应于工业发酵的工程技术就是发酵工程。 发酵工程尽管已经注意到微生物菌种的选育，但在发酵的控制上，仍局限于温度、pH、溶氧等化工参数，对于微生物细胞的代谢网络和代谢流，几乎没有直接干预。发酵工程所使用的菌种多数直接从自然界筛选，或者经过诱变筛选。半个多世纪以来，已经开发了许多发酵新产品，单靠筛选已经难于满足生产发展的需要。 为了进一步发掘工业发酵的潜力，大幅度提高已开发的微生物产品的产量和质量，多方位地开发微生物新产品，发酵工程必须更多地关注微生物及其培养条件。上个世纪末，人们在深入研究工业发酵的生物学原理的基础上，对菌种进行有计划的遗传改造和有针对性的代谢条件试验，建立并控制与高产菌株对应的生物学参数，实现了生物工程和代谢工程水平上的发酵法生产。 从宏观的发酵现象切入看工业发酵，导出了“发酵工程”，从微观的微生物细胞的代谢及其调节切入看工业发酵，导出了“微生物工程”。两者关注的是同一回事，视角不同，研究的深度不同，解决问题的效率和效果不同。后者是前者的完善和发展。 ２ . 哪些微生物是微生物工程的主力军？ 微生物是工业发酵的灵魂，没有微生物的生命活动就没有工业发酵，就没有微生物产品的生成。这里的“微生物”是指微生物细胞群体，这个群体可以包含好几个种群，其中往往只有一个种群在发酵生产中起支撑作用。 当年酒厂老板 找到巴斯德，请求他帮忙解决防止酒变酸的难题的时候， 巴斯德首先想到的是 用显微镜分别观察不同的酒样。在口味正常的酒中他只看到椭圆形粗壮的菌体（酵母），而在发酸的酒中却发现了多了一种形态上与酵母菌差别很大的细长形的菌体（细菌），而且这种菌体的“产物”不是酒，而是有酸味的物质。这也就是说，要防止酒变酸，只要把这种细长的菌杀掉就行了。于是，他建议在装瓶后加一道消毒工序，也就是把装了瓶的酒 在摄氏六十度左右保温半小时后 保存。 用这种方法 把不受欢迎的细菌杀死了，密封的 酒便不会变酸了 ，难题就解决了。 这个故事里，微生物至少有酵母和细菌两个群体，在酒的发酵中酵母细胞群体是酒的生产者，而细菌群体则是破坏者。工业发酵应该支持生产者，抑制或消灭破坏者。工业发酵生产是多种多样的，不同的生产需要各自对应的微生物生产者。那么在微生物工程领域哪些微生物在充当主力军呢？ 微生物工程中应用最普遍的有 3 类微生物，一般称工业微生物，它们是酵母菌、霉菌和细菌（含放线菌）。酵母菌和霉菌属于真核生物，它们的细胞 含有真正的核（被核膜包围的核） ；细菌属于原核生物，它们没有真正的核，只有拟核， 也就是没有核膜的一条 DNA 。 显微镜是肉眼的延伸，人们确实看到了肉眼看不到的微生物，看到了活跃在世外桃源的微生物们！看到了它们，我们再也不会怕它们，再也不会小看它们，我们要主动地负起协调这个世界的责任来！ 科学人 巴斯德（ Louis Pasteur ， 1822-1895 ）　 巴斯德一生进行了多项探索性的研究。他发现了酒变酸的原因，查到了狂犬病、炭疽、鸡霍乱、蚕病等的微生物病因。他用事实证明：发酵作用和某些传染病都是由微生物的生命活动引起的。 巴斯德在工业发酵和治病救人的实验的基础上，建立了病原学说和免疫学方法，并把它们推向应用，发明了广泛用于牛奶、饮料的“巴斯德消毒法”，创立了外科无菌手术。巴斯德的工作不但保护而且挽救了许多生命，做到了为人类造福为世界消灾。 巴斯德具有纵览所有已知数据并把它们与可能的假设联系起来的洞察力，具有在严格控制的条件下进行实验的耐心，以及根据实验结果负责地做出解决方案的才能。这些都是科学家最重要的素质。 实验场（微生物）： 许多种微生物对人类是有益的，人们可以利用它们；有一些微生物对人类是有害的，人们必须提防它们；而对多数微生物来说，是好是坏一时还说不清楚。其实，生活在地球上的每一种生物本来就没有好坏之分，它们只是完成自己的生命过程，或者说只是完成它们各自与环境的互动过程。世界并不只属于人类，微生物个子虽小，同样是地球的居民，原则上与人类处于平等的地位。微生物是我们地球人的小兄弟， 我们应该主动地处理好自身与微生物的互动关系， 科学技术的发展将更好地协调人与微生物的关系。调查研究你接触到的微生物，能举出微生物帮助人类的一些实例来吗？ 微博士： “ 微生物工程 ”顾名思义应该是与微生物相关的工程，是将有关科学原理应用到生产部门中去而形成的与微生物相关的系统的方法和技能的总称。微生物工程最典型的设备是发酵罐，而在发酵生产中起关键作用的是微生物（包括它们的酶）。现代发酵工厂一般采用人为改造过的微生物菌株为菌种，经过代谢控制发酵，实现发酵工业生产，并通过生产实践和科学研究，不断丰富微生物工程的内涵。 写给科学网大朋友们看的生物学科普

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ARSOLux:微生物荧光法在线快速检测水体砷污染

热度 3 Helmholtz 2013-10-25 12:25

ARSOLux: 微生物荧光法在线快速检测 水体砷污染 （ 这是一篇曾经于2011年发在科学网博客的文章，不知何故，没有引起关注，甚至查不到原文。故现在重新再发一次。） 相关报导： http://mw.vogel.com.cn/news_view.html?id=184452 ARSOLux是 德国亥姆霍兹联合会下属德国环境中心UFZ用十余年时间开发出来的 一种新型、用基因工程改造的微生物K12大肠肝菌作为生物传感器的便携式快速砷污染检测技术， 见 www.arsolux.ufz.de 。 本项目已经经过近十年的开发，包括一些野外现场检验。 据德方宣传材料声称，该技术具有快速、准确、便宜的特点。即令是以德国的成本，每剂水样的检测费用只有１美元，经过２小时左右的微生物激活时间，可以直接比对所采水样与含10-100 ppm 砷的标准水样两边微生物的荧光对照，从而准确确认实际水样是否出现砷超标、砷浓度是在什么水平。 这种便携式、低成本的砷检测和监控技术对于贫困的 边远地区 具有很大优势，因此已经通过欧盟有关方面以及国际组织在孟加拉国以及欧洲进行推广。现在德方已经孟加拉国、印度、蒙古、保加利亚等地做了不少实地测量和示范性检测 。 虽然由于中国的地质复杂，再加上各地活跃的开矿活动，中国不少地区、尤其是西南、东北等地的地下水存在广泛的砷污染风险。过去曾有国土资源部地质调查中心、北京师范大学、地质大学、国家疾控中心等许多专家参与过具体的污染测量与污染源的研究。但是，这些专家虽然参加过一些国内甚至是属于国际合作的砷染污检测项目，但通常是在现场采集水样，然后回到实验室用多种化学方法进行测量以及统计分析。对于一项先进技术是否符合中国国情、是否便宜、准确、方便和有推广应用价值，这 并 不是某个专家的兴趣所在。 2012年5月22-24日，有两位德国负责本技术推广应用的专家途经北京 。德国亥姆霍兹联合会北京代表处希望能与中方感兴趣的相关科研机构或者公司企业接触，看是否在国内也能用上这种方便准确的生物荧光检测技术。德方可以提供一些技术支持，跟中方科研人员一起进行一些实地的检测与检验。当然，因为本技术中使用了受不同浓度砷影响而发不同强度荧光的 转基因的微生物，所以也或者需要跟负责转基因生物安全性的政府部门打交道。 关于此技术的英文介绍专栏可见外方网站： http://www.ufz.de/arsolux/index.php?de=20675 欢迎对此技术项目有兴趣的中方科研人员和技术公司跟亥姆霍兹北京代表处沟通联系。010-65907866 ARSOlux booklet 2011.pdf ; ARSOlux_Manual.pdf ; UFZ_Factsheet_ARSOlux_Chinese.pptx 关于砷污染与危害的中文媒体相关报导： 砷——饮用水中看不见的毒——对孟加拉国的一个互动调研 http://webdocs.dw.de/arsenic/index.php?lg=cnp=Ministry 饮用水被砷污染是一个全球性问题，孟加拉国的情况尤为严重。该国三分之一人口处于慢性中毒状态。和地球上其它地区不同，孟加拉国地下水的砷污染是天然的。“砷——饮用水中看不见的毒”报导人员走访了砷中毒患者，并访问了在孟加拉国宣传和推广转基因大肠肝菌荧光检测法的德国研究人员。这些研究人员利用发光细菌，可以快速地、价格低廉地检测饮用水是否被砷污染。 ———————————————————— 中国砷中毒面临爆发趋势 马桂花 http://www.chinaqw.com/node2/node116/node425/node427/node439/userobject6ai24025.html 人有点儿钱就会想尽办法改善生活条件，这一点原本自然。可有时，常常事与愿违，就象山西省山阴县大营村农民芦子荣一家所遭遇的，结果反而比原先更糟。 １９８５年，芦子荣花了３００多元钱在自家院内挖了一口井，当时他满心欢喜，以为他的家人从此不必象村里其他人那样再去一里外的井里取水，并为此而自豪不已。 转眼十年过去了，他才发觉，自家这口井与其说是幸福之源，不如说是灾难的开始。因为井水正在一点点地戕害家人的身体。 由于井边地表浅层的土质中的含砷量大大超标，因此长期饮用这眼井水的芦家人都患有砷中毒。他们的手脚严重角化，手掌和脚底皮肤变厚变硬。不仅如此，芦子荣前胸、后背的皮肤都色素加深。 “喝了井里的水三年后，我浑身发软、没劲，”现年５１岁的芦子荣说。过去，他给别的村民油漆家具、画《西厢记》等古装画收入颇丰。可现在，他经常头晕，右胳膊和左腿膝盖以下时常麻木，甚至闻不了油漆味。 更让人吃惊的是，他的长子芦金龙在太原工业大学计算机系就读两年后，因砷中毒引起的神经障碍不得不提前退学。“有时候我的大脑象计算机黑屏一样，一阵有一阵无，”２２岁的芦金龙说。他现在呆在家里做些杂事。 在离芦家约５公里的——四里庄，一些农民的手惨不忍睹。 刘风祥的手掌上长了一层约一厘米厚的黄色、半透明“皮肤”。和四个手指平行的一条掌纹处裂成了深沟。“我喝了两年多村里的井水就发现自己和邻居的手都有变化，就不再喝原来的水。可十年过去了，手掌的皮肤还在长，”刘风祥说。他的手掌和脚底摸上去都很凉。 “如果干挤牛奶这样的重活，我的手就发僵，还疼，”他说。 刘风祥为去医院看手花了一千多元，却没有任何结果。医生无法解释他的病因。实在难受时，３７岁的刘常常先用热水泡手，然后用剪刀剪那层厚厚的角化皮肤。 刘风祥和芦子荣只是山阴县现已确诊的４７２３个砷病人中的两个。在已经省卫生部门检查的约占该县总人口91%的４２个村的２万４１３７人中，中毒病人数高达19.6%。 “中国关于卫生饮水砷含量的国家标准为０．０５毫克／升，而山阴县有４个乡镇的３．５万人饮用高砷水，最高的砷含量达４．４４毫克／升，超过国家标准８８倍，”中国氟砷专业委员会副主任委员、中国医科大学公共卫生学院院长孙贵范说。 据孙教授介绍，长期喝高砷水轻者会导致皮肤色素沉着和脱色；手掌、脚掌部位皮肤对称性的皮肤过度角化以及神经系统损害，严重的会导致皮肤癌、肺癌和其他内脏的癌变，直至死亡。 山西省卫生厅的一份报告显示：重病区的大营村共有４００口人，１９９４年至１９９８年期间因患各种癌症而导致死亡的中年人达２０人之多，癌症死亡率是非砷病区的十倍。 孙教授说，一些相关研究表明：慢性砷中毒会造成儿童的脑损伤。砷甚至还会通过水和土壤污染植物，并很难从土壤中分离。 据山西省卫生厅地方病办公室主任冯立忠介绍，该省有５５万多人居住在高砷地区，其中超过１０万人饮用含砷的井水。 到目前为止的调查发现，最小的砷中毒患者年龄为７岁，最大的为８０岁以上。 为解决这个问题，该省研究发明了一种新型的水处理技术，并据此制成了除砷设备。病区连续观察除砷率为97%。这种一次能处理１００公斤水的设备单价为５７０元。地方政府向山阴县２００户居住分散的住户赠送了这种设备。 然而，省卫生厅的官员成金山指出，由于该设备有可能造成二次污染，只能充作紧急情况下的临时性措施。目前在人口密集的地区采取的主要措施是推行改水工程。１９９７年，各级政府投资２００多万元从８公里外引地下水供应包括大营村在内的六个村庄。现在，５千多村民可以在家里喝上安全自来水。 据孙贵范教授讲，全国３１个省、市、自治区中有２９个省区的居民饮用水中砷含量高于国家标准。 “自１９８２年以来，地区性砷中毒相继在新疆、内蒙古、山西和贵州出现。到目前为止，中国砷中毒病区人口初步估计为２００多万，其中砷中毒病人有２万多，”孙教授说。 他补充说，如果采用世界卫生组织的０．０１毫克／升水砷含量作为标准，中国有近１５００万人因饮水处于慢性砷中毒状态。 当然，此数据只是初步调查的结果，中国高砷地区的地理分布和人员损伤情况还有待进一步调查。 鉴于改水工程耗资巨大，因而较难实现，孙教授建议对全国所有的水井进行检测，同时先解决儿童的饮水问题。 联合国儿童基金会已对中国的砷中毒情况给予关注，并提出与孙教授所在的中国氟砷专业委员会进行合作。去年，双方协作对中国砷中毒现状进行调查，包括砷污染水的地理分布、病人和高砷暴露居民的有关数据信息，以便为即将采取的预防性措施奠定基础。 “砷中毒将成为今后五年儿基会中国项目的重点，”儿基会中国水项目高级项目官员刘鹏心说。 由于砷中毒癌变要经过２０至３０年，而中国高危地区人口已在过去１５至２０年中处于高砷暴露，孙教授警告说，中国因砷引起的癌症爆发已迫在眉睫。他呼吁政府立即采取相应措施进行干预，尽早检测和预防。“不然就来不及了，”他说，言语中含着迫切。 目前，孙贵范和中国预防科学研究院的同行正在分析从病区村民那儿获取的尿样和皮肤角质，以验证脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）损伤。他们还准备验证砷中毒对大脑的损伤。 与此同时，各界为减少高砷病人痛苦所做的努力几乎微不足道。卫生部门只向有限的病人提供了一些软化角质的药膏。 “除了改水，没有任何办法或药物能治疗砷中毒病人，”儿基会的一位资深专家说。 （本文刊载于2001年2月12日《中国日报》） ----------------- 全球地方性砷中毒病区受危害人口至少５０００万 新华网山西频道 2004-11-30 记者：刘云伶 新华网太原１１月３０日电　（记者：刘云伶）地方性砷中毒已远非地方性问题，而是全世界共同的难题，正威胁着至少２２个国家和地区的５０００多万人口。其中多数为亚洲国家，以孟加拉、印度、中国最为严重，美国、墨西哥、匈牙利等国家和地区也不同程度地存在病区。 这是日前召开的减少砷中毒危害国际研讨会上，世界卫生组织官员公布的信息。 此次研讨会由亚太经合组织、联合国儿童基金会、联合国大学和世界卫生组织联合主办，中国卫生部和水利部共同承办。来自１５个国家和地区的７１名专家和机构代表参加会议，形成《太原宣言》，提出了改善水质、减少砷中毒危害的具体建议。 据了解，地方性砷中毒最早出现在智利，２０世纪５０年代台湾也曾发现病区，之后一些国家陆续发现含砷过高的饮用水及病区。目前在亚洲有１２个国家地下水的含砷量超过标准，全世界至少有２０万人砷中毒。导致饮水型砷中毒的主要原因，在于地方性砷中毒病区病状发现的迟缓，对中毒症状认识的缺乏和这一问题的广泛宣传。 地方性砷中毒已引起世界各国广泛关注，但难点在于目前尚无根治方法，替代水源方法也受到了一定程度质疑。《宣言》提出，解决地方性砷中毒问题，需要长期的、价格低廉的、可持续的方案。替代水源的使用可能有助于解决砷含量的问题，但也可能带来一些其它危险，因此，解决水质问题不能依赖单一方法，应采取综合方法。 与会专家建议，发现地砷病的各国有关部门和地方政府都应参与有关砷中毒的全球性研究并进行相关合作。各国应根据情况制定实用有效的国家政策，确保由国家的一个或多个部门来具体承担水质政策的实施，还要保证这些部门的人员和资金需要，由其制定出至少是本国的安全水质标准。同时，通过建立一个区域性的水质中心，各国的相关部门应积极参与促进合作，实行数据共享和经验交流。专家们还认为，有关国际组织应该通过提供技术指导、资金援助和改善基础设施，支持发现地砷病的国家和地区的有关工作。（完） —————————————————— 儿童是砷中毒高危人群 发表时间： 2009-10-27　　　 来源： 中国环境报第8版　 　本该活泼聪颖的8岁孩童，却双目呆滞、反应迟钝，专家指出，这有可能是“砷高”惹的祸。有调查显示，在中国的地方性砷中毒病区人口中，儿童约占1/5，属高危人群，目前发现的最早病例是只有6个月大的婴儿。联合国儿童基金会驻华代表伍德琛强调，中国的砷中毒防治工作尤其要保护儿童，因为他们是最脆弱的群体。 　　山西省地方病防治研究所所长王三祥说，研究表明，过量的砷都可通过胎盘屏障或血脑屏障影响到儿童不同时期的脑发育和神经递质的合成与分泌，因而会对儿童智力及神经系统的正常发育产生不良影响。同时，受害儿童的身体发育也异常缓慢。因此，哪怕迅速脱离污染源，这些孩子在几十年后仍有变成智障和残疾的危险。

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[转载]新型“微生物电池”可高效利用污水发电

热度 1 hanlingeorge 2013-10-8 09:25

新型“微生物电池”可高效利用污水发电 图片来源：Xing Xie,Stanford Engineering 生活污水看上去不太像电池的能量来源，但一种新近问世的“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为电能，其效率已接近某些商业化的太阳能电池。 斯坦福大学研究人员9月16日在美国《国家科学院院刊》上报告说，这种“微生物电池”的阳极上有产电菌，阴极为氧化银固体。电池工作时，阳极上的产电菌从生活污水中摄取有机物，其分解并获得电子，这些电子通过外电路传递到阴极，从而产生电流。 过去十多年里有多个研究小组探索利用产电菌来制造“微生物电池”，但能量转化效率一直不如人意。斯坦福大学研究人员发明的这种“微生物电池”尽管设计简单，但能量转化效率高达30%，与一些商业化太阳能电池相当。 研究负责人、斯坦福大学副教授崔屹对新华社记者解释说，这种“微生物电池”效率提高，主要是因为使用了氧化银作为阴极材料。 用了氧化银阴极后，不会像以前的一些类似电池那样有氧扩散至阳极，导致有机物被氧化消耗而降低效率。其次，氧化银阴极还可重复使用，并且循环利用的过程不需要消耗太多能量。阴极上的氧化银得到电子后会还原为银，当氧化银都转化为银时，将阴极从电池系统中取出，又可以重新氧化为氧化银循环使用。 一旦这种技术得到应用，或许可以节约处理污水所需的电力。崔屹说：“处理1立方米的典型市政生活污水需要消耗约0.6千瓦时能量，而污水中以还原性有机物的形式存在的能量大约有2千瓦时。如果能有30%的能量转化效率，我们就能回收约0.6千瓦时的电能。” 不过氧化银造价相对较高，限制了这种“微生物电池”的大规模应用。崔屹说，他们正在利用材料科学和纳米技术开发新型廉价阴极材料，相信很快会有新的进展。（来源：新华社 林小春）

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关于洗澡，洗手洗脚，洁癖，过敏以及其他-这都是微生物的问题哦

热度 1 arthurw321 2013-9-16 19:22

嘛。我知道很多人不喜欢洗手，怪麻烦的。也有很多男孩不喜欢洗澡，多累啊。 但是，其实适当的清洁是有必要的。 为什么呢？因为清洁是为了洗去污物，但是更重要的是为了降低身上微生物的种群密度。 种群密度这个词也许不太好理解。那也可以说是减少微生物的数量。 微生物是无时无刻不再繁殖的。按照达尔文的进化论，生物总是有过度繁殖的倾向，因为这样可以保证种群在危机时刻能迅速恢复数量，也就是过度的繁殖力保证了种群以及生态系统拥有防护力和恢复力。 大家都知道有很多微生物是条件致病菌，比如大肠杆菌。它们平常是生活在人身上的，一旦数量过多就有可能使寄主生病。 这也是清洁行为经常甚至每天都要做的原因。 比如脚气一般就是微生物引起的，大多是真菌。脚底是人身上真菌种类最多的位置，所以治疗脚气的第一步就是每天洗脚，甚至泡脚，因为温度比较高和缺氧也能杀死一部分微生物。 那在洗脚水里加点醋和盐很难吗？降低pH和提高渗透压都可以杀死一部分微生物，至少也能抑制生长使其低于人体皮肤的修复速度。 其实人活一辈子，就是与其他生物竞争的一辈子，是不断适应与其他生物共存的一辈子。你可以一劳永逸的造一个椅子，但是不能一劳永逸的生活下去。 另外，其实洁癖也是不必要的。因为你无论再洗多么干净也不能杀死全部微生物。更何况其中还有一部分有益微生物，人体需要它们。如果太干净，免疫就会受影响。比如美国的过敏人群比中国多的多。 先说到这里。

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工业微生物发展研究成功典范：教育部工业微生物工程研究中心

yangsk 2013-8-30 09:02

工业微生物发展研究成功典范：教育部工业微生物工程研究中心 杨顺楷 四川 成都 以笔者近年亲历见证福建师大教育部工业微生物工程研究中心的三项重大科技成果，就足以说明以吴松刚，施巧琴，黄建中教授为首的科研团队是如何实现从实验室研究到工程化生产线投产的无缝柔性对接过程，的确堪称我国业内楷模，不愧为我国工业微生物研究应用的成功典范。现简介如下： 1. 新型 L- 苯丙氨酸工程菌的构建及应用：这一达到国际先进水平的重大科技成果是在以施巧琴教授为首的科研团队穷尽多年之功，举全国同仁之力，脚踏实地一步一步干出来的；快速实现了在麦丹集团葡萄糖发酵工程菌年产 5000t/aL- 苯丙氨酸的国内第一，全球第二的先进水平，致使我国的二肽甜味剂阿斯巴甜（ APM ）全由国内自供原料氨基酸（ L-Phe 和 L-Asp ）产量破万吨级水平，成就斐然。 2. 发酵法生产辅酶 Q10 新工艺和微生物发酵法生产二十二碳六烯酸（ DHA ）：前期菌种选育的基础工作由该中心以吴松刚和黄建中教授领军，借助富集培养技术分别从福州西湖及海水水体环境取样，定向分离富集目标野生型菌株，继之采用诱变育种 - 摇瓶筛选，逐级放大，最后与厦门金达威维生素股份有限公司实现产业化，经鉴定均达到国际先进水平。笔者在内蒙呼和浩特经济开发区见识了这 2 条工业规模生产线，主发酵罐均为 8x120 立米的不锈钢全新设备，令人惊叹！ 3. 抗生素生产工程化三大关键技术的应用：工业微生物学在已经研究过的抗生素产生菌的生物学文献浩如烟海，基于微生物次生代谢的复杂性，特别是丝状真菌的代谢产物，与放线菌和细菌不同，大多属于萜类化合物，甾体化合物，和以莽草酸途径为中间体的芳香族化合物。 该团队立足实验室研究的扎实工作基础，遵循天然源选育 / 诱变育种 / 分子进化改良的学术思维模式，以吴松刚教授为首的团队，较为系统地对灰黄霉素产生菌从我国广大地域不同生境采集大量天然源样本中，分离筛选出展青霉（ Penicillium patulum ） 4541 菌株。这是一株能够产生灰黄霉素的野生型真菌菌株； 诱变育种采用了 以 UV+LiCl 作为复合诱变剂，对野生型菌株 4541 具有非常显著的增变效果。连续处理 18 代，不但获得了颜色突变株，而且使变株耐前体水平大大增加，随之发酵效价也大幅提高。每代最高增幅可达 80% 以上，与野生型菌株 4541 产生目标抗生素比较，效价提高 120 倍。对灰黄霉素研发朔源，早在 1939 年就首次报道由灰黄霉素 青霉（ Penicillium griseofulvum ）和微黑青霉（ P. janczewskii ） 产生此种抗生物质，其后的数十年都有报道。 基于实验研究工作实践，作者推论得出出如下很有用论断： 以野生型菌株作为出发菌株进行诱变育种，具有很大的可塑性，能够增强对诱变剂的敏感性，可以删除诱变育种过程中的复杂遗传背景，使诱变剂能够发挥其最大的正变效应，同时在一定程度也能消除诱变剂的疲劳效应。 同时，也为工业微生物的前沿技术—基因组学育种奠定基础。由此，作者总结出 抗生素产生菌及其选育在抗生素发酵工业中占有极其重要的地位，对提高抗生素发酵单位起了关键性的作用，是抗生素生产工程化的三大关键技术之一。结合发酵工艺过程研究，作者团队又深入对种子强化工艺，以及发酵过程参数优化进行精细化研制，构成了我国在灰黄霉素 工程化生产三大关键技术的成功应用，导致最终筛选出的 灰黄霉素耐前体变株 D-756 和 F-208 与出发菌株的发酵特性发生了根本不同的变化，实现了原粮发酵的新工艺，取得了突破性的进展，不但大辐度降低生产成本，而且发酵水平稳居世界领先地位，使我国成为世界惟一灰黄霉素出口国。 由此可见，我国的工业微生物产业经济发展，所谓的创新之路就是需要 福建师大教育部工业微生物工程研究中心所走过的科学发展之路。这才是我国科研院所同企业紧密结合，应该走的符合国情的正路，而不是其他。

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女儿给妈妈画的生日礼物：微生物学老公的八大用

热度 6 lpzhao 2013-8-6 09:59

第一用：消灾神器 第二用：神耳朵 第三用：出气沙包 第四用： 剩饭终结者 第五用：洗碗机 第六用：十万个为什么宝宝 第七用：受气包 第八用：老伴

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[转载]人类肠道微生物群有多稳定?（7月5日《Sciences》杂志精选-转载）

shipolande 2013-7-16 17:22

人类肠道微生物群有多稳定? 研究人员研发出了一种改进了的、用来分析在我们肠道中和平相处的细菌群落的技术，这使得他们能够对这些细菌群落随着时间的推移而呈现的稳定性有所了解。对于为了长期的健康干预而用这些多样的微生物作为标靶而言，定义人类肠道微生物群落的稳定性是至关重要的。然而，科学家们对有关这些微生物株在我们肠道中是多么难以撼动却知之甚少。 现在，Jeremiah J. Faith及其同事研发出了一种测序方法来准确追踪这些菌株。他们用这种被称作LEA-seq的方法对37人的粪便中的微生物群落进行了采样，他们中有4人当时正在参加一个为期32周的进食流质饮食的项目，而其余的人则按其喜好进食。Faith及其同事发现，在采样者中有60%的细菌菌株在长达5年的时间中仍然保持着稳定。研究人员估计，某些菌株甚至会持续不变几十年。通过评估这些人的微生物株的随着时间的推移而改变及那些吃特别饮食而减肥的人的微生物株的改变，研究人员发现，体重减轻对微生物株组成的改变比时间的推移要有更明显的影响。这表明，肠道微生物群的改变可作为宿主健康及功能的标志物。 通过比较相关及不相关个体的全部微生物基因组，研究人员还发现，家庭成员共同拥有某些相同的微生物株，提示我们在很早的时候通过我们的父母而得到的微生物株能够为我们整个一生提供代谢产物。在目前针对微生物组对健康的影响的研究继续进行的情况下，由该研究提供的对人类肠道微生物群稳定性的见解可被当做一种参考工具。与此同时，由Faith及其同事研发的新型、低误差测序方法可能会让用于个性化疾病预防的常规粪便采样变得更加可行。 研究绘制脑内甲基化图谱 人们基因的表达可能会受到DNA上的特定标记的影响，例如那些通过对特定核苷酸碱基对的甲基化而被赋予的标记——这一过程被称为表观遗传学过程。科学家现在提出了一个详细的图谱用以阐释在发育中的哺乳动物大脑中的甲基化如何随着时间的推移而变化。在很小的时候及在神经环路正在成形时，DNA甲基化会发生在人大脑的神经元中；事实上，甲基化被认为与脑发育、学习及记忆等方面有关联。与此同时，尽管人们对发育时的表观遗传修饰一直有很大的兴趣，但很少有研究对其特点进行描述。 现在，Ryan Lister及其同事用一种新的方法分析了在小鼠及人类脑发育中的全基因组范围内的DNA甲基化改变，而不是像许多过去做过的研究那样仅仅关注甲基化的热点。通过考察在多个发育阶段（胎儿、出生后早期及成年时）的神经元，研究人员绘制出了由DNA甲基化的特殊类型所致的基因组范围内的修饰，其中包括DNA胞嘧啶甲基化（5mC），以及衍生的甲基基团，mCH。 在人类神经回路发育最快时（当我们非常小的时候）的mCH的普遍性提示，这一表观遗传影响在早期发育中是重要的；事实上，这种甲基化被删除的未出生的小鼠会出现运动缺陷并死亡。由Lister等人所做出的这一发现及其他发现提示，甲基化标记在大脑发育的过程中是呈动态存在的。在此创建的基因组范围内的图谱为人们更深入地了解大脑中的表观遗传修饰如何带来完全分化的神经系统铺平了道路。这项研究的结果还将为今后的针对大脑中DNA甲基化的研究提供一个有用的参照工具。

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求教：沙化土地土壤微生物行为与高等植物之间关系研究谁比较厉害

热度 2 mountainwind1 2013-7-14 13:12

沙化土地治理有无土壤微生物存在，对沙化土地的绿化是至关重要也是经常被忽略的，这不仅是植物营养元素和生长激素的问题，还是植物分泌化感物质能否有效分解的关键，不知道这行有没有谁研究比较深入的，能麻烦介绍一下吗？我手里学习的论文不足。 拜托各位了！

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细胞（微生物）的电子信号传送改造

xinhuotiantang 2013-5-21 17:06

细胞 ( 微生物 ) 的电子信号传送改造 彭传明 细胞的电子信号传递简单点说就是在细胞中植入电子芯片，接收和发射信号，起到获得有用信号的目的。 细胞结构微小，一般的机械芯片无法进入，并且细胞对其有排斥作用，无法让细胞（微生物）正常生长。不过利用现代技术微光机械系统倒是有可能性。将带有电子传感器的微机械植入细胞（微生物）中，就好像是用现代材料替换受损骨骼一样。这种技术也可以称为机械细胞融合技术，这一技术的研发很有可能会改变现代机械的运行模式，以及生物技术的更广阔的使用前景。 电子芯片可以采用外部包裹蛋白质的形式进入细胞或者采用更新蛋白以及特殊材料制成，总的来说就是要想尽办法让芯片在进入细胞后不影响细胞正常工作并且自身的电子接收信号以及发射信号不受影响。这一想法的来源来自于生物的基因工程以及细胞的改造技术。当细胞（微生物）植入芯片后可能会缩短其生命周期，以及生物代谢活性的表达，但是细胞（微生物）的数量多，取材方便。 在芯片这方面，以现代电子芯片的制作工艺已经达到纳米级，应该完全能够达到小，巧，实用的目的。生物电子芯片一方面将接收本体（细胞或者微生物）生物活性以及代谢改变的信息和外界传入的语音信息，电子信息，光热信息，另一方面将通过芯片传出收获的信息发送到我们的计算机进行分析。这正是这种生物芯片融合技术的关键地方也是最有用的地方，获取信息，改造生物体的基本特性，以达到某种特殊需求的目的。 细胞（微生物）电子信号传送的最关键的技术在于生物芯片的融合。为达到这种目的，我们可以从两方面入手。一是芯片制作方面： 1. 在芯片制作工艺方面可以采用特殊的生物制片材料。 2. 在外形上可以以圆形或者椭圆形为主（一方面增大接触面，减少死角；另一方面可以最大限度的减少细胞或者微生物的排斥作用） 3. 在芯片传感器的选用上尽量不要高辐射，搞电子量，高频率的传感器 4. 芯片尽量具有吸电子性以便减少对本体内部直接接触。。。。。。 二是细胞（微生物本体方面）： 1. 改造相应基因的表达，减少对芯片的排斥（试验时可以先用酵母菌等其他探究完善的本体）。 2. 采用蛋白包裹技术将芯片包裹在内，外层蛋白定期由本体产生的蛋白进行更新。 这种技术不仅可以运用生物，医药，机械，军事等各个行业，更重要的是可以打破无机生命体与有机生命体之间的界限，为无机生命体的智能化提供了基础。

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在沸水中游泳——谈嗜热生命

热度 7 sdss 2013-5-19 19:29

在 沸水中游泳？ 这似乎不可想象，对于人或其它 绝大多数生命 而言 都不可 想象 ，在这样的温度中构成我们生命躯体的细胞很快就会分崩离析而不复存在，但是大自然的魅力之一就是往往有超越人们想象的奇迹存在，就在我们的地球上，就在我们的身边，一些生命却在那些我们认为是地狱的炙热环境中愉快地生活着，这里是它们生息繁衍的天堂，离开这些环境它们反倒不能生存 , 它们就是引起科学家 极大 关注的嗜热生命。 目前发现的嗜热生命几乎全部都是微生物，其中它们中最嗜热的（超嗜热微生物）又都是一些称为古菌的特殊微生物类群，这是一类既有别于细菌，又有别于更高级的真核生物的生命形式，它们中的很多都生活于象酸矿水、盐碱地这样的一般生命无法涉足的生命禁区，高温环境只是它们生息繁衍的一块乐土而已。自然界中的高温环境很多，例如热泉，世界上最早发现嗜热微生物的地方就是在美国著名的黄石国家公园里的热泉中，目前分离到的很多有名的嗜热微生物也都来自热泉，其它的高温环境还有海底火山口、阳光暴晒下的土壤表层以及堆肥、工业产生的热水等等，这些地方都为嗜热微生物提供了理想的栖息环境。 迄今已知的几乎所有多细胞生命的最高生存温度都没有超过 50℃ ，但嗜热微生物的生存温度轻易地越过了这个界限，它们中的超嗜热微生物更是惊人，大多生活在 80℃ 以上高温环境中，上个世纪六十年代在黄石国家公园里分离到的第一种嗜热微生物 —— 水生栖热菌 栖息的热泉水温高达 82℃ ， 1997 年科学家从大西洋的一个热液喷口分离到一种超嗜热微生物 —— 热叶菌( Pyrolobus fumarii ) ，这种古菌能在 113℃ 的高温下生长， 2003 年，一组美国科学家从太平洋海底的一个热液出口分离到一株能在 85℃ ～ 121℃ 下生长繁殖的球形古菌，在高达 130℃ 的温度下，虽然已难以检测到该菌的生长繁殖，但它依然存活，前些年科学家还从海底分离到甲烷菌 Methanopyrus kandleri 的一个菌株，能在 122℃下繁殖， 要知道， 121℃ 已是医用器皿的灭菌温度，它能杀死所有的生命，这已是人们遵循了一百余年的法则。这两株古菌也是人类迄今发现的最不怕热的生命。更多的奇迹或许有赖未来科学的发现！ 水生栖热菌 热叶菌 美国科学家在太平洋海底分离到的最嗜热的生命 甲烷菌 Methanopyrus kandleri 嗜热微生物为什么能经受住如此严酷高温的考验呢 ? 科学家们经过不懈地探索已经找到了一些原因 , 但是要彻底揭开嗜热之谜依然征途漫漫。科学家们认为高温下要维持细胞结构的完整 , 必然要维持构成细胞结构的大分子的完整，他们发现：与普通细胞相比 , 嗜热微生物细胞膜上的脂类成分有所不同 , 高温下不容易融化 , 细胞中的一些蛋白质的空间结构也有差异 , 更能经受住水分子的猛烈轰击 , 同时 , 嗜热微生物还会产生一些特殊的蛋白质 , 这些蛋白质对于维持细胞结构的稳定发挥着重要的作用 , 细胞的遗传物质脱氧核糖核酸（ DNA ）的两股单链结合得非常紧密 , 这使它在高温下不容易发生解链，科学家们还发现嗜热微生物能够迅速合成它的一些代谢产物 , 这样旧的物质遭高温破坏 , 立刻就有新的物质替代。 嗜热生命的存在在理论上有重大意义 , 它和目前发现的生活在其它极端环境的生命似乎共同印证了上个世纪最早发现嗜热生命的 美国 微生物学家布洛克（ Brock ）的预言 : 只要水保持液态 , 就有发生生命的可能。这为人类探索生命的起源提供了信息 , 也为人类搜寻外星生命注入了无穷的信心。然而，嗜热生命的意义还远不止在这理论层面上 , 它们实际上已经揭开了造福人类的序幕。 现代分子生物学中有一项伟大的技术 ---- 聚合酶链式反应 ( PCR ), 它可以将极微量的 DNA 扩增亿万倍 , 它是现代遗传工程和分子遗传学研究中必不可少的工具 , PCR 技术已广泛应用于临床医学、法医学和生物检疫等许多领域，它的发明者美国人穆里斯（ Mullis ）由此获得 1993 年诺贝尔化学奖。 PCR 技术成功的最重要的一块基石是大自然中存在着耐热的 DNA 聚合酶 , 它能在 PCR 操作的高温阶段催化合成 DNA 的反应，这些耐热的 DNA 聚合酶就来源于嗜热微生物 , 目前应用最广泛的是提取自水生栖热菌的 Taq 酶（该菌 DNA 聚合酶的赫赫大名）。 嗜热微生物的应用还有很多，如嗜热微生物产生的蛋白酶、淀粉酶在高温下不易失活，使用起来非常方便，并且这延长了它们的 “ 货架寿命 ”; 利用嗜热微生物进行工业发酵可以避免杂菌（它们无法在高温下存活）的污染，同时省却了冷却发酵系统的步骤，大大节约了成本 ; 嗜热微生物对某些矿物有特殊的浸溶能力，对某些金属有较强的耐受能力，现在已经在开始利用嗜热微生物开发某些矿产资源。 对嗜热生命的研究正方兴未艾，它里面蕴涵的许多奥秘才刚刚为人类所触摸，揭开这些奥秘，一个崭新的微生物世界将呈现在人类的视野中，或许那里将孕育出人类新的自然观！

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金属和金属氧化物纳米颗粒对微生物的影响

xiao1234 2013-5-7 14:28

从 1997 年到目前为止，美国环境工程与科学界有很大一部分资金和人力投入在工程纳米材料上。其中很重要一部分是关于纳米材料对于环境微生物的影响。今年比较幸运，博士导师收到一篇综述的约稿。在我和博士导师的共同努力下，文章很快接受发表在 RSC旗下的《EnvironmentalScience: Processes Impacts》（以前名字叫Journal of Environmental Monitoring）。文章的题目是 Impact of metallic and metal oxide nanoparticles onwastewater treatment and anaerobic digestion 。 文章链接如下： http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/em/c2em30655g/unauth 在文章中我们总结了 纳米银，二氧化钛，氧化锌，和零价铁颗粒对微生物的抑制机理。它们的抑制机制主要包括一下几个方面： 1),纳米颗粒对于微生物细胞膜的破坏；2),在溶液体系中，溶解的金属离子可以结合蛋白质（酶）上面的巯基，从而使蛋白质失活：3），在光照条件下，纳米颗粒可以产生reactive oxygen species (ROS)，对于二氧化钛而言，这是最重要的抑制机理。详细的可以参考下面这个表格 Table 3.Possible antimicrobial mechanisms of metallic and metal oxide NPs Nanoparticles Aerobic Conditions Dark Anaerobic Conditions Membrane property change Oxidative stress (ROS) Ion release Membrane property change Oxidative stress (ROS) Ion release AgNPs Ö Ö Ag + Possible None None NZVI Ö Ö Fe 2+ , Fe 3+ Possible None Fe 2+ TiO 2 Ö Ö None Possible None None ZnO Ö Ö Zn 2+ , Zn(OH) + Possible None Zn 2+ 在我们发表这篇文章之前，已经有很多很好的类似综述了。例如， Qilin Li 教授已经在水研究（ Water Research ）上发表了一篇很经典的文献综述。和以前的综述相比，我们这篇文章的特点是： 1 ），强调了纳米银颗粒毒性中氧气的关键作用。在好氧条件下，纳米银通过氧化作用，释放银离子，产生 ROS ；而绝对厌氧条件下 (Anaerobic conditions), 纳米银的毒性则大大降低。（题外话，厌氧条件下的纳米颗粒的毒性是我的博士论文主要内容）。 2 ），强调了光照在纳米二氧化钛颗粒中的作用。只有在光照（ illumination ）条件下，纳米二氧化钛才会产生 ROS （这方面主要引用一位中国牛哥们 TianXia 的文章 Comparisonof the Abilities of Ambient and Manufactured Nanoparticles To Induce CellularToxicity According to an Oxidative Stress Paradigm. 。 NanoLetter, 2006 ，引用已经超过 600 次）。 Ps: 前不久，博主高建国发了关于纳米二氧化钛对植物净光合速率的抑制 ( 很好的 idea) ，其中一个原因很可能是光照条件下 ROS 的产生：） 写博客，练写作，请多多指教~~

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云南师大微生物工程研究所取得重要研究进展

jinhejiang 2013-5-2 09:45

面向社会化，开展科研服务工作 ------- 云南师大微生物工程研究所取得重要研究进展 据悉，由黄遵锡教授领衔的云南师范大学微生物工程研究所研究团队，依托“生物能源持续开发利用教育部工程研究中心”、“国家与地方联合共建酶资源开发与应用工程研究中心”、“云南省酶工程技术研究中心”“云南省生物质能与环境生物技术重点实验室”和“云南省生物质能与环境生物技术创新团队”等研究平台，完成了包括国家863项目《耐热、耐甲醇高转化率脂肪酶基因工程菌的构建及在生物柴油制备新工艺的应用，项目号：2008AA02Z202》和《酒精生产关键技术 - 普鲁兰酶工程菌构建及应用，项目号2005AA213030》在内的各类研究项目25项，初步建立了微生物培养及监测服务平台、微生物基因组测序及生物信息分析平台、饲料原料分析检测平台、酶制剂检测服务平台、发酵工程小试车间。实现技术转让和产业化项目13项，累计转让经费2000多万元。其中“耐热饲用植酸酶”为我国较早实现产业化的饲料用酶制剂，现每年为生产企业创产值5000万元，给饲料企业创效益上亿元，并大大减轻畜禽粪便中的磷排放。获云南省科技进步一、三等奖，为国民经济建设发挥了积极的推动作用。 值得注意的是，该项目组近期在理论研究方面也取得了两个重大研究成果： 首先是从 抚仙湖中分离了一株新的制备生物柴油的较好应用潜在价值富油微藻 Monoraphidium sp . （ FXY-10 ）。研究发现该藻在自养培养 FXY-10 藻细胞的油脂含量为 56.8% ，比异养培养高 37.56% 。异养培养 FXY-10 的油脂产率为 148.74 mg/L/d ，是自养培养的 20 倍（ 6.88 mg/L/d ）。还发现异养培养 FXY-10 的饱和及单不饱和脂肪酸得高达 77.5% ，重力沉降法回收沉降 24 小时后，异养培养藻细胞的回收效率达 97.9% 。结果表明富油微藻 FXY-10 可成为制备生物柴油的潜在原料。 其成果发表于英国国际著名工程技术类一区 SCI 期刊 《生物资源技术 (Bioresource Technology ) 》 上 ， 2012 年影响因子为 4.980 。 其次该课题组利用鸟枪法宏基因组焦磷酸测序技术，首次研究了倭蜂猴的粪便微生物组。对宏基因组的物种组成分析表明 Bacteroidetes 、 Proteobacteria 在倭蜂猴的胃肠道组中占优势。古菌、真菌和病毒是倭蜂猴粪便微生物组的次要组成成分，所有古菌都归属于广古菌门（ Euryarchaeota ）和 泉古菌门（ Crenarchaeota ），其中产甲烷古菌最为丰富和多样。与其它动物的肠道宏基因组相比，倭蜂猴中发现了相对高丰度和多样性的芳香族化合物代谢系统。 这一研究结果丰富了目前有限的灵长类动物宏基因组研究，并为人类与非人灵长类动物间的比较宏基因组分析以及人类与其微生物组进化的比较研究提供了框架，对于促进该珍稀野生动物的保护及其胃肠道微生物资源的利用具有重要意义。其研究结果以 “ 宏基因组分析法测定倭蜂猴粪便中芳香族化合物微生物代谢研究 ” 为题发表在最新一期国际权威杂志《公共科学图书馆－综合 ( PLoS ONE ) 》 (2012 年影响因子为 4.092) 上。 该研究成果已经进入了国内领先水平。在当今激烈的竞争环境下，该课题组能有效的服务地方经济的同时，深入科学研究，取得重大研究进展。是学校实施 ” 综合集成发展、坚持内涵特色兴校 ” 发展战略以来取得的又一成果。相信在“国家中西部高等教育振兴计划”的助推下，云南师范大学将取得更加长足的进步。相信在不久的将来，云南师范大学将成为中国西南特色鲜明的区域

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云南师大微生物工程研究所取得重要研究进展

jinhejiang 2013-5-2 09:43

面向社会化，开展科研服务工作 ------- 云南师大微生物工程研究所取得重要研究进展 据悉，由黄遵锡教授领衔的云南师范大学微生物工程研究所研究团队，依托“生物能源持续开发利用教育部工程研究中心”、“国家与地方联合共建酶资源开发与应用工程研究中心”、“云南省酶工程技术研究中心”“云南省生物质能与环境生物技术重点实验室”和“云南省生物质能与环境生物技术创新团队”等研究平台，完成了包括国家863项目《耐热、耐甲醇高转化率脂肪酶基因工程菌的构建及在生物柴油制备新工艺的应用，项目号：2008AA02Z202》和《酒精生产关键技术 - 普鲁兰酶工程菌构建及应用，项目号2005AA213030》在内的各类研究项目25项，初步建立了微生物培养及监测服务平台、微生物基因组测序及生物信息分析平台、饲料原料分析检测平台、酶制剂检测服务平台、发酵工程小试车间。实现技术转让和产业化项目13项，累计转让经费2000多万元。其中“耐热饲用植酸酶”为我国较早实现产业化的饲料用酶制剂，现每年为生产企业创产值5000万元，给饲料企业创效益上亿元，并大大减轻畜禽粪便中的磷排放。获云南省科技进步一、三等奖，为国民经济建设发挥了积极的推动作用。 值得注意的是，该项目组近期在理论研究方面也取得了两个重大研究成果： 首先是从 抚仙湖中分离了一株新的制备生物柴油的较好应用潜在价值富油微藻 Monoraphidium sp . （ FXY-10 ）。研究发现该藻在自养培养 FXY-10 藻细胞的油脂含量为 56.8% ，比异养培养高 37.56% 。异养培养 FXY-10 的油脂产率为 148.74 mg/L/d ，是自养培养的 20 倍（ 6.88 mg/L/d ）。还发现异养培养 FXY-10 的饱和及单不饱和脂肪酸得高达 77.5% ，重力沉降法回收沉降 24 小时后，异养培养藻细胞的回收效率达 97.9% 。结果表明富油微藻 FXY-10 可成为制备生物柴油的潜在原料。 其成果发表于英国国际著名工程技术类一区 SCI 期刊 《生物资源技术 (Bioresource Technology ) 》 上 ( doi:10.1016/j.biortech.2012.07.002. ) ， 2012 年影响因子为 4.980 。 其次该课题组利用鸟枪法宏基因组焦磷酸测序技术，首次研究了倭蜂猴的粪便微生物组。对宏基因组的物种组成分析表明 Bacteroidetes 、 Proteobacteria 在倭蜂猴的胃肠道组中占优势。古菌、真菌和病毒是倭蜂猴粪便微生物组的次要组成成分，所有古菌都归属于广古菌门（ Euryarchaeota ）和 泉古菌门（ Crenarchaeota ），其中产甲烷古菌最为丰富和多样。与其它动物的肠道宏基因组相比，倭蜂猴中发现了相对高丰度和多样性的芳香族化合物代谢系统。 这一研究结果丰富了目前有限的灵长类动物宏基因组研究，并为人类与非人灵长类动物间的比较宏基因组分析以及人类与其微生物组进化的比较研究提供了框架，对于促进该珍稀野生动物的保护及其胃肠道微生物资源的利用具有重要意义。其研究结果以 “ 宏基因组分析法测定倭蜂猴粪便中芳香族化合物微生物代谢研究 ” （ doi:10.1371/journal.pone.0056565 ） 为题发表在最新一期国际权威杂志《公共科学图书馆－综合 ( PLoS ONE ) 》 (2012 年影响因子为 4. 092) 上。 该研究成果已经进入了国内领先水平。在当今激烈的竞争环境下，该课题组能有效的服务地方经济的同时，深入科学研究，取得重大研究进展。是学校实施 ” 综合集成发展、坚持内涵特色兴校 ” 发展战略以来取得的又一成果。相信在“国家中西部高等教育振兴计划”的助推下，云南师范大学将取得更加长足的进步。相信在不久的将来，云南师范大学将成为中国西南特色鲜明的区域性高水平大学。

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面向社会化，开展科研服务工作-------云南师大微生物工程研究所

jinhejiang 2013-5-2 09:29

面向社会化，开展科研服务工作- ------- 云南师大微生物工程研究所取得重要研究进展 据悉，由黄遵锡教授领衔的云南师范大学微生物工程研究所研究团队，依托“生物能源持续开发利用教育部工程研究中心”、“国家与地方联合共建酶资源开发与应用工程研究中心”、“云南省酶工程技术研究中心”“云南省生物质能与环境生物技术重点实验室”和“云南省生物质能与环境生物技术创新团队”等研究平台，完成了包括国家863项目《耐热、耐甲醇高转化率脂肪酶基因工程菌的构建及在生物柴油制备新工艺的应用，项目号：2008AA02Z202》和《酒精生产关键技术 - 普鲁兰酶工程菌构建及应用，项目号2005AA213030》在内的各类研究项目25项，初步建立了微生物培养及监测服务平台、微生物基因组测序及生物信息分析平台、饲料原料分析检测平台、酶制剂检测服务平台、发酵工程小试车间。实现技术转让和产业化项目13项，累计转让经费2000多万元。其中“耐热饲用植酸酶”为我国较早实现产业化的饲料用酶制剂，现每年为生产企业创产值5000万元，给饲料企业创效益上亿元，并大大减轻畜禽粪便中的磷排放。获云南省科技进步一、三等奖，为国民经济建设发挥了积极的推动作用。 值得注意的是，该项目组近期在理论研究方面也取得了两个重大研究成果： 首先是从 抚仙湖中分离了一株新的制备生物柴油的较好应用潜在价值富油微藻 Monoraphidium sp . （ FXY-10 ）。研究发现该藻在自养培养 FXY-10 藻细胞的油脂含量为 56.8% ，比异养培养高 37.56% 。异养培养 FXY-10 的油脂产率为 148.74 mg/L/d ，是自养培养的 20 倍（ 6.88mg/L/d ）。还发现异养培养 FXY-10 的饱和及单不饱和脂肪酸得高达 77.5% ，重力沉降法回收沉降 24 小时后，异养培养藻细胞的回收效率达 97.9% 。结果表明富油微藻 FXY-10 可成为制备生物柴油的潜在原料。其成果发表于英国国际著名工程技术类一区 SCI 期刊 《生物资源技术 (Bioresource Technology ) 》上 ( doi:10.1016/j.biortech.2012.07.002. ) ， 2012 年影响因子为 4.980 。 其次该课题组利用鸟枪法宏基因组焦磷酸测序技术，首次研究了倭蜂猴的粪便微生物组。对宏基因组的物种组成分析表明 Bacteroidetes 、 Proteobacteria 在倭蜂猴的胃肠道组中占优势。古菌、真菌和病毒是倭蜂猴粪便微生物组的次要组成成分，所有古菌都归属于广古菌门（ Euryarchaeota ）和 泉古菌门（ Crenarchaeota ），其中产甲烷古菌最为丰富和多样。与其它动物的肠道宏基因组相比，倭蜂猴中发现了相对高丰度和多样性的芳香族化合物代谢系统。 这一研究结果丰富了目前有限的灵长类动物宏基因组研究，并为人类与非人灵长类动物间的比较宏基因组分析以及人类与其微生物组进化的比较研究提供了框架，对于促进该珍稀野生动物的保护及其胃肠道微生物资源的利用具有重要意义。其研究结果以 “ 宏基因组分析法测定倭蜂猴粪便中芳香族化合物微生物代谢研究 ” （ doi:10.1371/journal.pone.0056565 ） 为题发表在最新一期国际权威杂志《公共科学图书馆－综合 ( PLoS ONE ) 》 (2012 年影响因子为 4. 092) 上。 该研究成果已经进入了国内领先水平。在当今激烈的竞争环境下，该课题组能有效的服务地方经济的同时，深入科学研究，取得重大研究进展。是学校实施 ” 综合集成发展、坚持内涵特色兴校 ” 发展战略以来取得的又一成果。相信在“国家中西部高等教育振兴计划”的助推下，云南师范大学将取得更加长足的进步。相信在不久的将来，云南师范大学将成为中国西南特色鲜明的区域性高水平大学。

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第三届微生物大会求助

热度 4 gaoshannankai 2013-4-29 21:22

各位，本人是美国一个博士后，最近要回国工作了 有些新的成果想在国内汇报，第三届微生物大会已经报名 但是发现，英文版价格几千美金，中文版几千人民币。 由于目前个人经费还没到位，自己需要掏钱参会 哪位认识组委会，能否给予照顾优惠，本人要求不高 只要求做一个报告，不享受其他任何活动。 谢谢 高山 康奈尔大学BTI

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[中国作者3月发文精选]Wiley生命科学优秀期刊

WileyChina 2013-4-25 15:18

本文精选了 3 月份中国作者发表在 Wiley 优秀生命科学期刊上的 23 篇文章，其中 Stem Cells 1 篇、 Ecology Letters 1 篇、 Global Change Biology 5 篇、 Journal of Pineal Research 2 篇、 Molecular Ecology 2 篇、 New Phytologist 4 篇、 Pigment Cell Melanoma Research 1 篇、 Plant Cell and Environment 3 篇、 Plant Journal 4 篇。 -------------------------------------------------------------------------------------------- 其他学科： Wiley化学材料学优秀期刊(A) Wiley化学材料学优秀期刊(B) Wiley医学类优秀期刊 -------------------------------------------------------------------------------------------- 一、 Stem Cells Transforming Growth Factor β1 Signal is Crucial for Dedifferentiation of Cancer Cells to Cancer Stem Cells in Osteosarcoma 作者： Haixia Zhang( 中山大学 ), Haotong Wu( 中山大学 ), Junheng Zheng( 中山大学 ), Pei Yu( 中山大学 ), Lixiao Xu( 中山大学 ), Pan Jiang( 中山大学 ), Jin Gao(James Cook University), Hua Wang( 中山大学 ), Yan Zhang( 中山大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 二、 Ecology Letters Suppression of terpenoid synthesis in plants by a virus promotes its mutualism with vectors 作者： Jun-Bo Luan ( 浙江大学 ), Dan-Mei Yao( 浙江大学 ), Tong Zhang( 浙江大学 ), Linda L. Walling(University of California, Riverside), Mei Yang( 浙江大学 ), Yu-Jun Wang( 浙江大学 ), Shu-Sheng Liu( 浙江大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 三、 Global Change Biology Environmental changes impacting Echinococcus transmission: research to support predictive surveillance and control 作者： Jo-An M. Atkinson(University of Queensland), Darren J. Gray(University of Queensland), Archie C.A. Clements(University of Queensland), Tamsin S. Barnes(University of Queensland), Donald P. McManus(Queensland Institute of Medical Research), Yu R. Yang( 宁夏医科大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Modern maize hybrids in Northeast China exhibit increased yield potential and resource use efficiency despite adverse climate change 作者： Xiaochao Chen( 中国农业大学 ), Fanjun Chen( 中国农业大学 ), Yanling Chen( 中国农业大学 ), Qiang Gao( 吉林农业大学 ), Xiaoli Yang( 中国农业大学 ), Lixing Yuan( 中国农业大学 ), Fusuo Zhang( 中国农业大学 ), Guohua Mi( 中国农业大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Changes in satellite-derived spring vegetation green-up date and its linkage to climate in China from 1982 to 2010: a multimethod analysis 作者： Nan Cong( 北京大学 ), Tao Wang(CEA CNRS UVSQ), Huijuan Nan( 北京大学 ), Yuecun Ma( 北京大学 ), Xuhui Wang( 北京大学 ), Ranga B. Myneni(Boston University), Shilong Piao( 北京大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Consistent shifts in spring vegetation green-up date across temperate biomes in China, 1982–2006 作者： Xiuchen Wu, Hongyan Liu( 北京大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Spatial patterns and climate drivers of carbon fluxes in terrestrial ecosystems of China 作者： Gui-Rui Yu( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Xian-Jin Zhu( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Yu-Ling Fu( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Hong-Lin He( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Qiu-Feng Wang( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Xue-Fa Wen( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Xuan-Ran Li( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Lei-Ming Zhang( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Li Zhang( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Wen Su( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Sheng-Gong Li( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Xiao-Min Sun( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Yi-Ping Zhang( 中国科学院西双版纳热带植物园 ), Jun-Hui Zhang( 中科院沈阳应用生态研究所 ), Jun-Hua Yan( 中国科学院华南植物园 ), Hui-Min Wang( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Guang-Sheng Zhou( 中国科学院植物所 ), Bing-Rui Jia( 中国科学院植物所 ), Wen-Hua Xiang( 中南林业科技大学 ), Ying-Nian Li( 中国科学院西北高原生物研究所 ), Liang Zhao( 中国科学院西北高原生物研究所 ), Yan-Fen Wang( 中国科学院大学 ), Pei-Li Shi( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Shi-Ping Chen( 中国科学院植物所 ), Xiao-Ping Xin( 中国农业科学院 ), Feng-Hua Zhao( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Yu-Ying Wang( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 ), Cheng-Li Tong( 中国科学院亚热带农业生态研究所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 四、 Journal of Pineal Research Melatonin treatment improves adipose-derived mesenchymal stem cell therapy for acute lung ischemia–reperfusion injury 作者： Hon-Kan Yip(Chang Gung University), Yi-Chih Chang( 厦门长庚纪念医院 ), Christopher Glenn Wallace(University Hospital of South Manchester), Li-Teh Chang(Meiho University), Tzu-Hsien Tsai(Chang Gung University), Yung-Lung Chen(Chang Gung University), Hsueh-Wen Chang(National Sun Yat-Sen University), Steve Leu(Chang Gung University), Yen-Yi Zhen(Chang Gung University), Ching-Yen Tsai(Academia Sinica), Kuo-Ho Yeh(Chang Gung University), Cheuk-Kwan Sun(Academia Sinica), Chia-Hung Yen(National Pingtung University of Science and Technology) -------------------------------------------------------------------------------------------- Melatonin influences proliferation and differentiation of rat dental papilla cells in vitro and dentine formation in vivo by altering mitochondrial activity 作者： Jie Liu, Hongyu Zhou, Wenguo Fan, Weiguo Dong, Shenli Fu, Hongwen He, Fang Huang( 中山大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 五、 Molecular Ecology High diversity and widespread occurrence of mitotic spore mats in ectomycorrhizal Pezizales 作者： R. A. Healy(University of Minnesota), M. E. Smith(University of Florida), G. M. Bonito(Duke University), D. H. Pfister(Harvard University), Z. -W. Ge( 中国科学院昆明植物研究所 ), G. G. Guevara(Instituto Tecnológico de Cd. Victoria), G. Williams(Duke University), K. Stafford(Duke University), L. Kumar(University of Minnesota), T. Lee(University of Minnesota), C. Hobart(University of Sheffield), J. Trappe(Oregon State University), R. Vilgalys(Duke University), D. J. McLaughlin(University of Minnesota) -------------------------------------------------------------------------------------------- Impact of climate changes from Middle Miocene onwards on evolutionary diversification in Eurasia: Insights from the mesobuthid scorpions 作者： Cheng-Min Shi, Ya-Jie Ji, Lin Liu, Lei Wang, De-Xing Zhang ( 中科院动物所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 六、 New Phytologist Epigenetic modification contributes to the expression divergence of three TaEXPA1 homoeologs in hexaploid wheat (Triticum aestivum) 作者： Zhaorong Hu, Zongfu Han, Na Song, Lingling Chai, Yingyin Yao, Huiru Peng, Zhongfu Ni, Qixin Sun( 中国农业大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- SlNAC1, a stress-related transcription factor, is fine-tuned on both the transcriptional and the post-translational level 作者： Weizao Huang( 四川省农业科学院 ), Min Miao( 四川大学 ), Joanna Kud(University of Idaho), Xiangli Niu( 合肥工业大学 ), Bo Ouyang( 杭州农业大学 ), Junhong Zhang( 杭州农业大学 ), Zhibiao Ye( 杭州农业大学 ), Joseph C. Kuhl(University of Idaho), Yongsheng Liu( 四川省农业科学院 ), Fangming Xiao(University of Idaho) -------------------------------------------------------------------------------------------- Molecular evolution and expression divergence of the Populus polygalacturonase supergene family shed light on the evolution of increasingly complex organs in plants 作者： Zhi-Ling Yang( 中科院植物所 ), Hai-Jing Liu( 中科院植物所 ), Xiao-Ru Wang(Ume University), Qing-Yin Zeng( 中科院植物所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Jasmonate and ethylene signaling mediate whitefly-induced interference with indirect plant defense in Arabidopsis thaliana 作者： Peng-Jun Zhang( 浙江省农业科学院 ), Colette Broekgaarden(Wageningen University and Research Centre), Si-Jun Zheng(Wageningen University), Tjeerd A. L. Snoeren(Wageningen University), Joop J. A. van Loon(Wageningen University), Rieta Gols(Wageningen University), Marcel Dicke(Wageningen University) -------------------------------------------------------------------------------------------- 七、 Pigment Cell Melanoma Research Hermansky–Pudlak syndrome: pigmentary and non-pigmentary defects and their pathogenesis 作者： Ai-Hua Wei( 首都医科大学附属北京同仁医院 ), Wei Li( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 八、 Plant, Cell Environment Chloroplast ultrastructure regeneration with protection of photosystem II is responsible for the functional ‘stay-green’ trait in wheat 作者： P. G. LUO( 四川农业大学 ), K. J. DENG( 电子科技大学 ), X. Y. HU( 四川农业大学 ), L. Q. LI( 四川农业大学 ), X. LI( 四川农业大学 ), J. B. CHEN( 四川农业大学 ), H. Y. ZHANG( 四川农业大学 ), Z. X. TANG( 四川农业大学 ), Y. ZHANG( 电子科技大学 ), Q. X. SUN( 中国农业大学 ), F. Q. TAN( 四川农业大学 ), Z. L. REN( 四川农业大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- A novel protein kinase involved in Na+ exclusion revealed from positional cloning 作者： S. J. ROY(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide), W. HUANG(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide), X. J. WANG( 兰州大学 ), A. EVRARD(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide), S. M. SCHMCKEL(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide), Z. U. ZAFAR(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide), M. TESTER(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide) -------------------------------------------------------------------------------------------- OsARF16, a transcription factor, is required for auxin and phosphate starvation response in rice (Oryza sativa L.) 作者： CHENJIA SHEN( 浙江大学 ), SUIKANG WANG( 浙江大学 ), SAINA ZHANG( 浙江大学 ), YANXIA XU( 浙江大学 ), QIAN QIAN( 中国农业科学院 ), YANHUA QI( 浙江大学 ), DE AN JIANG( 浙江大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 九、 The Plant Journal Gene family evolution in green plants with emphasis on the origination and evolution of Arabidopsis thaliana genes 作者： Ya-Long Guo( 中科院植物所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Wheat centromeric retrotransposons: the new ones take a major role in centromeric structure 作者： Baochun Li( 中国农业科学院 ), Frédéric Choulet(Genetic Diversity and Ecophysiology of Cereals), Yanfang Heng( 中国农业科学院 ), Weiwei Hao( 中国农业科学院 ), Etienne Paux(Genetic Diversity and Ecophysiology of Cereals), Zhao Liu( 中国农业科学院 ), Wei Yue( 中国农业科学院 ), Weiwei Jin( 中国农业大学 ), Catherine Feuillet(Genetic Diversity and Ecophysiology of Cereals), Xueyong Zhang( 中国农业科学院 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Oryza sativa actin-interacting protein 1 is required for rice growth by promoting actin turnover 作者： Meng Shi( 中科院植物所 ), Yurong Xie( 中科院植物所 ), Yiyan Zheng( 中科院植物所 ), Junmin Wang( 浙江省农业科学院 ), Yi Su( 湖南农业大学 ), Qiuying Yang( 中科院植物所 ), Shanjin Huang( 中科院植物所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- C2-mediated decrease in DNA methylation, accumulation of siRNAs, and increase in expression for genes involved in defense pathways in plants infected with beet severe curly top virus 作者： Li-Ping Yang1, Yuan-Yuan Fang( 中科院微生物研究所 ), Chun-Peng An( 中科院微生物研究所 ), Li Dong( 中科院微生物研究所 ), Zhong-Hui Zhang( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 ), Hao Chen( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 ), Qi Xie( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 ), Hui-Shan Guo( 中科院微生物研究所 ) --------------------------------------------------------------------------------------------

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[转载]Nature Biotechnology 专题：聚焦于微生物群落研究成果转化

hongkuan15 2013-4-18 20:49

Nature Biotechnology 专题：聚焦于微生物群落研究成果转化 过去 15 年里，研究人员已经获得了超过 3.5 TB 的人类微生物群落信息，是人类基因组计划所产生的数据量的 1000 倍以上。微生物群落研究论文在逐年快速增长，涵盖了微生物学、生态学、免疫学、药理学、人体生理学、代谢与疾病等各学科，以及所有这些领域之间的交叉点。目前人们很少关注如何将微生物群落研究成果转化为新疗法。为此，2013 年 4 月出版的 Nature Biotechnology 杂志以题为“Focus on translating the microbiome”的专题介绍了10微生物群落的研究进展，以及如何利用这些数据更好地理解人类疾病、开发出合理的新疗法，下面简要介绍该专题的主要内容。 基于微生物的疗法并不是什么新鲜事，例如由细菌发酵过的酸奶以健康而著称数百年。如今益生菌科学已经取得了重要进展，同时也已经是一个巨大的产业了，这一切都是发生在基因测序推动微生物群落研究革命之前。Charles Schmidt 追溯了一个多世纪前益生菌产生到现在的发展变化，指出微生物群落研究已经从模糊的保健功能转向相对更精确的作用机制研究，产生这一重要转变的部分原因是监管机构防止食品生产企业生产出无临床证据支持而又宣称有保健功能的食品。微生物群落的分析技术现在正被广泛应用于益生菌研究领域，而且该领域的最新临床试验结果证实了近 50 年以来被当作趣闻的事实：移植健康人群粪便中的菌群可治愈顽固的肠道感染性疾病。 对人类微生物群落相关的各种不同领域的科学家们进行调查访问，询问他们在过去的 15 年，即自该领域成立以来，在这一领域发表的论文中哪些是最有影响力的。令人惊讶的是调查结果高度集中于少数论文。排名五位的 5篇论文罗列出了人类肠道菌群巨大的多样性，或研究了菌群生态失调与疾病之间的关系。 到目前为止，标准的治疗细菌性感染的方法是抗生素治疗，但是随之产生的是耐药菌株出现。然而，另一条干预路径则是简单地调节人体内的微生物群，让它们与外源致病菌竞争从而达到治疗效果。在微生物群落调节的研究成果商业化方面，Bernat Olle 概述了微生物群落调节适用的范围，并为初创型企业如何利用这些微生物群落的新知识开发治疗肠道疾病的新产品提供简要概述。 令人惊讶的是，微生物产品的知识产权比单克隆抗体、RNA 干扰或干细胞等的知识产权更明确。这可能是开发微生物调节相关产品的优势之一，因为单克隆抗体等产品需要企业进行许多交叉许可协议谈判，并支付终产品的高额专利费。对专利数据库的调查显示近期有许多微生物群落领域的专利申请。 与学术界和产业界的 9 位专家讨论结果显示，人类微生物群落相关的研究成果转化将面临几方面的挑战：1）目前仍然缺乏足够的可以人工培养的微生物，以便更好地了解微生物群落的功能；2）在揭示微生物群落功能方面仍然面临技术障碍；3）构建良好的模型系统是微生物群落的功能研究取得重要进展的关键；4）为了合理设计出基于微生物的慢性病疗法，需要更清楚地了解菌群失调的机制，以及这些机制导致的功能障碍，识别机制通常意味着还原生物学和构建动物模型，但无菌模型的产生、维护和获得性仍然是个问题。 熊燕 整理自：http://www.nih.gov/news/health/mar2013/nibib-19.htm 原文题名：Focus on translating the microbiome 检索日期：2013 年 4 月 7 日

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保健品变“毒药”，肠道微生物是元凶

热度 2 hongkuan15 2013-4-16 16:35

卵磷脂phosphatidylcholine，复合维生素Vitamins，左旋肉碱L-carnitine都是常见的保健品。常被用于营养强化和保健，预防多种疾病。然而，现在的研究发现它们并非始终对人体有保健作用，在某些肠道微生物的作用下，它们可能毒害我们的身体。 卵磷脂有助于降低血脂，保护心脏和大脑，滋润皮肤延缓衰老等。卵磷脂在食物中含量丰富。蛋黄中较多，其次牛奶、动物的脑、骨髓、心脏、肺脏、肝脏、肾脏以及大豆和酵母中都含有卵磷脂。 维生素是人生长、代谢、发育过程中不可或缺的一类微量有机物质。在天然食物中含量较少，有些维生素，如B族维生素则是由肠道共生的细菌合成的。 左旋肉碱是一种能够促使脂肪分解转化为能量的类氨基酸，被用作减肥营养补充剂。红色肉类（牛、羊肉，猪肉等）是左旋肉碱的主要来源。由于它不是一种必须的营养成分，因此仅用于减肥等特殊目的。 肠道细菌能够代谢胆碱和卵磷脂生成三甲胺（trimethylamine,TMA）进而被代谢成三甲胺N-氧化物（trimethylamine-N-oxide(TMAO)。TMAO可不是个好东西，它能够促进动脉硬化的发生。而左旋肉碱其实是一种TMA，在肠道微生物的代谢作用下也会生产TMAO。所以，大量食用肉食者会摄入较多的TMA，在肠道微生物作用下产生更多的TMAO，肉食者毫无疑问的患心脑血管疾病的风险更高。 发表在《自然》上的两项研究分别证明了上述结论。美国克利夫兰医学中心的研究发现，普通食物中的卵磷脂在肠道微生物作用下会增加患心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）的风险。食物卵磷脂的三种代谢产物（胆碱（B族维生素的复合物），氧化三甲胺（TMAO）和甜菜碱（胆碱代谢物））在血液中的水平对心血管病有很强的预示作用。这几种代谢物水平越高，患心血管疾病的风险也越高。研究发现，也许通过检测血液中的氧化三甲胺就可以知道谁更容易患心血管病。此外，胆碱作为B族维生素的复合物被肠道微生物代谢后也会产生TMAO，因此，补充复合维生素也有可能在补充维生素的同时增加血液中TMAO的含量，提高患心血管病的风险。 此外，美国俄亥俄州克利夫兰医学中心的研究人员还发现，长期给小鼠喂食左旋肉碱可以改变小鼠肠道内细菌组成，导致血液中TMAO升高，动脉硬化发生率显著升高；如果用抗生素抑制肠道细菌，则不会出现动脉硬化。与严格素食主义者或普通素食主义者相比，杂食者血液中含有更多的TMAO，由于肉食者与素食者在其肠道中具有完全不同的细菌类型，因此，这种变化可能依赖于杂食性人肠道内特殊的细菌类型。含肉饮食很可能刺激了能够将左旋肉碱变为TMAO的细菌的生长。流行病学调查发现，血浆中左旋肉碱和心血管病发病率以及心血管严重后果（中风、心肌梗塞和死亡）之间没有显著相关，但如果结合TMAO，它们之间就存在显著的相关。因此，肠道细菌可能是导致食用红肉诱导动脉硬化的原因。 保健品并不是我们想象的那么美好，与我们共生的细菌会将“美味”变成“毒药”！维生素和卵磷脂在日常食物中含量丰富，而B族微生素可以由我们肠道中的细菌自行产生，完全没有必要再补充它们。而左旋肉碱并不是必须营养物质，且本质上并不对人体有多少益处，用于减肥也并不一定有多少作用，相反还可能有很多坏处，还是不吃的好。保健品不是药物，其作用机理非常不清楚，搞不好以为吃了营养品，实则“毒药”下肚，害了自己。建议大家丰富自己的饮食，形成良好的饮食和生活习惯，多吃新鲜水果蔬菜，远离红肉，最重要的是不盲目的服用各种保健品。 善待我们的肠道细菌，注意饮食习惯，除了照顾自己的味蕾还要适当的考虑与我们共生的细菌，为她们提供菌需要的美味（某些碳水化合物和低聚糖等），而不是人类需要的美味。 参考文献： 1， Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease 2， Intestinal microbiota metabolism of L -carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis

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微生物中的“暗物质”

qhnnd 2013-4-16 07:58

宇宙学中的暗物质（ dark matter) 是指那些自身不发射电磁辐射，也不与电磁波相互作用的一种物质。因而我们无法看到它。这些物质占宇宙中 90% 以上的物质含量，所以，我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的约 5% 。 类似地，在微生物中，我们不能通过培养的方法来观察研究的微生物物种超过 99% ，也就是说我们能够通过培养的方法来观察的微生物物种仅占 1% 不到。这些不能培养的微生物也可以类比为微生物世界中的“暗物质”。对这些“暗物质”的研究，我们就只能采用未培养法了，直接从微生物的生境中取样提取 DNA 或 RNA ，进行“指纹基因”测序、宏基因组文库构建和高通量测序等，来探知新的微生物种群、寻找新的有价值的基因。

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第一次写博文

jialh 2013-3-1 13:22

今天一大早给生工113，114上微生物课，投影仪和鼠标出了问题。还好自己带了个激光笔。课间有个学生帮忙把投影仪校正好，非常高兴。

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广东省微生物研究所环境微生物研究与发展中心诚邀海内外人才加盟

talentblog 2013-2-19 14:17

一、广东省微生物研究所环境微生物研究与发展中心简介 广东省微生物研究所座落于广州市，前身为中科院中南真菌研究室，于1964年5月19日经国家科委批准成立，1972年改为现名，隶属于广东省科学院。设在本所的广东省菌种保藏与应用重点实验室在2000年、2003年、2006年和2010年连续四次被评为广东省优秀重点实验室。依托本所建设的广东省微生物应用新技术公共实验室2008年以优异成绩通过广东省科技厅的验收。在广东省菌种保藏与应用重点实验室和广东省微生物应用新技术公共实验室的基础上组建的广东省华南应用微生物重点实验室2009年获科技部批准组建省部共建国家重点实验室培育基地。使研究所科技创新能力和综合竞争能力得到大幅度的提升，为全国特别是广东省的食品、医药、轻化工、环保和农业产业的一大批龙头和骨干企业提供了生物高新技术成果，极大地促进了生物高新技术产业的发展，取得了显著的经济效益和社会效益，获得了政府和社会的瞩目及广泛认可。 广东微生物研究所环境微生物研究与发展中心的创始人是国内环境微生物学的奠基人简浩然先生，现任负责人是许玫英研究员。中心长期坚持将环境微生物基础理论研究与实际应用相结合，是华南地区从事环境微生物与生态安全研究的重要力量。在国家“973”、“863”、“国家自然科学基金”和省部级科研项目的支持下，中心目前正重点针对水体生态修复、毒害性有机废气污染治理及化学物质的生态毒理效应等问题，采用微生物生理学、生态学、毒理学、环境生物工程与宏基因组学、转录组学、代谢组学等高通量研究技术相结合的手段，开展环境微生物生态功能及其应用研究。由于科研工作需要，中心拟招聘高级研究助理和博士后若干名。 二、任职条件 1、对环境微生物学研究有较强的兴趣，爱岗敬业和较强的团队合作精神； 2、获得微生物生态学、微生物生理学、生物地球化学循环或生态毒理学等相关专业的博士学位，在相关专业SCI收录期刊上以第一作者发表学术论文两篇以上，在国外获得博士学位或具有国外留学经历者优先； 3、具有较强的独立工作能力，良好的英语水平，有较强的中英文文献阅读和写作能力。 三、待遇 录用人员按事业单位标准执行工资待遇，另享有与聘任岗位相关的绩效工资、福利待遇等，并落实人才引进相应政策，条件特别优秀者薪酬待遇可面议。 四、联系方式 有意者请提供应聘信（包括科研业绩及研究兴趣）、个人简历、两篇代表性研究论文、两名推荐者的姓名与联系方式，通过电子邮件发送至：ebiotech@163.com，并在主题中注明“人才应聘”。

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悼念微生物所徐浩老师

热度 1 river 2013-2-17 13:34

今惊闻徐浩老师于春节前病故，由心哀悼，泪洒数行。没有徐浩、严自正夫妇做媒，就没有我一家三口现在的幸福生活。 徐老一生从事酵母细胞生物学的研究，我不太熟知他的研究工作。他为燕京啤酒所作的带回酵母菌种以及为之分离、发酵，可以让很多人喝燕京啤酒时念起他。 我仅见过他两三次，他常常以人生教训来提示年轻一辈。 徐老晚年行动不便，常思生死之义。在此，谨以他的译著《最后的出路》中引用济慈的诗句来祭奠徐浩老师，这也是他钟爱的句子： 请再次凝重地侧耳聆听 我已经皈依无忧的长睡 用慢吟的节奏婉呼他的名字 将我的轻柔的呼吸散入大气 从来没有像现在感到长逝的可贵 在子夜的氛围中安谧的休憩 徐老简历（摘自网络） : 徐 浩 （ 1928- ）山东广饶人。研究员。 1953 年毕业于南京大学生物系。 1979 年赴瑞典科学院访问学习。 1980 年回国。现在中国科学院微生物所工作。中国微生物学会理事。主要从事酵母细胞生物学的研究。创制了优化的碳源及氮源流加曲线，使碳的同化效率在国内工厂的条件达到了从理论值的 62% 上升至 90% 。依据这一流加曲线的数学模型做出的电子计算机执行机构已在国内多个工厂使用，大大地节约了原材料。出版译著五本。发表论文五十余篇。

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[转载]Cell：小分子的大功绩

热度 1 randomwallklxw 2013-2-15 15:53

博主评论：我认为一氧化氮的作用机理是给予干细胞的信号作用，以刺激机体的再生，从而延长寿命。它的特点是氧化性和溶水性。 生物通报道：对机体来说一氧化氮是一种多才多艺的气体，有助于增加血流、传递神经信号和调节免疫功能。现在一项新研究显示，一氧化氮还能够延长寿命，增强生物抵抗环境压力的能力。 线虫Caenorhabditis elegans被广泛用于衰老研究，新研究显示当线虫以生产一氧化氮的细菌为食时，寿命得到显著延长。这说明，我们机体内生活着的大量微生物（微生物组）可能由此对人体健康产生重要影响。 随着年龄增长，我们自身的一氧化氮水平逐渐下降，而这会导致正常衰老，领导这项研究的纽约大学教授Evgeny Nudler说。他认为，人体内的微生物能够为人体提供一些一氧化氮，从而促进机体健康。 “通过线虫研究，我们了解到被细菌利用的一氧化氮，对其宿主也是有益的，对人类肠道来说也是如此。”Dr. Nudler说。“很可能，至少在肠道内，我们的共生菌控制着一些基因，保护细胞抵御压力和衰老相关的退化。”共生菌对其宿主有益。 尽管人类和其他许多生物都具有产生一氧化氮的酶，但线虫没有。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）不仅是线虫的食物，也是生活在线虫肠道的普通共生菌。Dr. Nudler及其团队在二月十四日的Cell杂志上发表文章，指出线虫能够抢夺枯草芽孢杆菌的一氧化氮，而这也使以枯草芽孢杆菌为食的线虫比以大肠杆菌为食的线虫寿命长50%，大肠杆菌不产一氧化氮。 研究人员将线虫分为两组，一组喂以产一氧化氮的枯草芽孢杆菌，一组喂以敲除了一氧化氮合成基因的突变型枯草芽孢杆菌，发现第一组线虫的寿命比第二组长15%。研究人员还通过荧光标记展示，线虫自己不生产一氧化氮，当它们以正常枯草芽孢杆菌为食时，一氧化氮荧光信号才会出现在它们体内。 研究还显示，枯草芽孢杆菌生产的一氧化氮进入线虫组织，激活了65个基因。其中一些基因涉及了对压力的抗性、免疫应答和寿命延长，其他还有一些基因的功能未知。重要的是研究人员发现，两个著名的调节蛋白hsf-1和daf-16，是这些基因激活所必须的。 “我们发现，线虫体内细菌产生的一氧化氮气体扩散进入线虫组织，并通过两个主要调节子激活一系列特殊基因，由此提高线虫对压力的抗性，延长线虫的寿命，” Dr. Nudler说。“一个生物产生的小小分子，能够通过直接信号传导对另一种生物产生如此大的生理影响，这很惊人。” Dr. Nudler'实验室曾发现，危险的致病菌能够利用一氧化氮抵抗抗生素。现在他们又发现，共生菌生产的一氧化氮能为宿主带来多种益处。而研究显示，一氧化氮只是枯草芽孢杆菌生产的多种有益分子之一。研究人员计划利用线虫模型，进一步研究共生菌促进宿主健康和延长寿命的机制。

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[转载]Cell：小分子的大功绩

crossludo 2013-2-15 12:35

对机体来说一氧化氮是一种多才多艺的气体，有助于增加血流、传递神经信号和调节免疫功能。现在一项新研究显示， 一氧化氮还能够延长寿命，增强生物抵抗环境压力的能力。 线虫Caenorhabditis elegans被广泛用于衰老研究，新研究显示当线虫以生产一氧化氮的细菌为食时，寿命得到显著延长。这说明，我们机体内生活着的大量微生物（微生物组）可能由此对人体健康产生重要影响。 随着年龄增长，我们自身的一氧化氮水平逐渐下降，而这会导致正常衰老，领导这项研究的纽约大学教授Evgeny Nudler说。他认为，人体内的微生物能够为人体提供一些一氧化氮，从而促进机体健康。 “通过线虫研究，我们了解到被细菌利用的一氧化氮，对其宿主也是有益的，对人类肠道来说也是如此。”Dr. Nudler说。“很可能，至少在肠道内，我们的共生菌控制着一些基因，保护细胞抵御压力和衰老相关的退化。”共生菌对其宿主有益。 尽管人类和其他许多生物都具有产生一氧化氮的酶，但线虫没有。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）不仅是线虫的食物，也是生活在线虫肠道的普通共生菌。Dr. Nudler及其团队在二月十四日的Cell杂志上发表文章，指出线虫能够抢夺枯草芽孢杆菌的一氧化氮，而这也使以枯草芽孢杆菌为食的线虫比以大肠杆菌为食的线虫寿命长50%，大肠杆菌不产一氧化氮。 研究人员将线虫分为两组，一组喂以产一氧化氮的枯草芽孢杆菌，一组喂以敲除了一氧化氮合成基因的突变型枯草芽孢杆菌，发现第一组线虫的寿命比第二组长15%。研究人员还通过荧光标记展示，线虫自己不生产一氧化氮，当它们以正常枯草芽孢杆菌为食时，一氧化氮荧光信号才会出现在它们体内。 研究还显示，枯草芽孢杆菌生产的一氧化氮进入线虫组织，激活了65个基因。其中一些基因涉及了对压力的抗性、免疫应答和寿命延长，其他还有一些基因的功能未知。重要的是研究人员发现，两个著名的调节蛋白hsf-1和daf-16，是这些基因激活所必须的。 “我们发现，线虫体内细菌产生的一氧化氮气体扩散进入线虫组织，并通过两个主要调节子激活一系列特殊基因，由此提高线虫对压力的抗性，延长线虫的寿命，” Dr. Nudler说。“一个生物产生的小小分子，能够通过直接信号传导对另一种生物产生如此大的生理影响，这很惊人。” Dr. Nudler'实验室曾发现，危险的致病菌能够利用一氧化氮抵抗抗生素。现在他们又发现，共生菌生产的一氧化氮能为宿主带来多种益处。而研究显示，一氧化氮只是枯草芽孢杆菌生产的多种有益分子之一。研究人员计划利用线虫模型，进一步研究共生菌促进宿主健康和延长寿命的机制。

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[转载]PNAS：肠道微生物群信号可能调控血压

热度 1 crossludo 2013-2-15 11:39

PNAS：肠道微生物群信号可能调控血压 一项研究发现，通过对两个主要的短链脂肪酸（SCFAs）受体——嗅觉受体78 (Olfr78)和Gpr41起作用，肠道微生物群产生的短链脂肪酸（SCFAs）可能在调控血压方面起到作用。 Jennifer L. Pluznick及其同事发现，Olfr78在肾脏中表达，并且会响应短链脂肪酸（SCFAs），特别是响应丙酸盐，而介导肾素分泌。当给小鼠提供丙酸盐的时候，它们的血压会出现幅度大而迅速的基于剂量依赖的下降，而敲除了Olfr78 的小鼠对这种效应特别敏感，这提示Olfr78的正常功能是提高血压并对抗短链脂肪酸（SCFAs）的低血压效应。相比之下，缺乏Gpr41基因的小鼠对丙酸盐没有低血压响应，而这个剂量导致了野生类型的小鼠的强烈低血压响应，这提示Gpr41参与到了对丙酸盐做出响应降低血压。通过给予抗生素而减少Olfr78被敲除小鼠的肠道微生物群生物质导致了它们的血压增加，这提示肠道微生物群制造的丙酸盐通过Olfr78受体调控血压。 这组作者提出，研究肠道微生物群和肾脏-心血管系统的串扰可能有助于更好地理解和治疗高血压。

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[转载]物种起源新理论，微生物也在起作用？

yinlifeng 2013-2-9 15:24

生活在我们身上的微生物，或许在物种进化过程中发挥着重要作用。图片来源：techvert.com （文/ Carrie Arnold）丢弃尸体是件技术活儿。把尸体浅浅掩埋，饥饿的动物就很容易把它们挖出来。我们的身体在丢弃不需要的物质时，也会面临类似的麻烦。肝脏净化血液的一种方式，是在分子上打上一个等同于“把我除掉”的标签，但这个标签由糖构成——而我们肠道中的微生物是嗜糖如命的。有些微生物会产生某种特定的酶，让它们能够把糖切下来吃掉。结果，这些物质往往又重新循环回体内，而没有被丢弃掉。 上世纪80年代，理查德·杰斐逊（Richard Jefferson）用这种酶开发出了一种厉害的技术，如今已成为成千上万遗传工程学家手中不可或缺的工具。与此同时，他被这种酶原本所起的作用迷住了。我们体内的许多成分，包括性激素之类的重要物质，在血液中的浓度水平，都是由这种酶所起到的再循环作用决定的。杰斐逊意识到，我们体内的细菌绝不仅仅是消极被动的食客，它们必定通过某些方式在深刻地影响着我们。 过去10年来，这种观点开始成为主流。一项又一项研究已经证明，居住在我们体内或是体表的微生物如何能够影响我们的身体与感受。但是，退回到上世纪80年代，杰斐逊把这个想法发散到了更远。他推测，如果微生物如此重要，那么它们必定在演化中扮演着某种重要角色。杰斐逊提出了他称之为“全基因组”（hologenome）的演化理论。他说：“全基因组是我这辈子作出的最大的思想突破。” 不过，当时的杰斐逊正忙于优化他的遗传技术，还参与组织了1987年人类历史上的首次转基因农作物的大规模田间试验。再后来，他离开了学术界，致力于生物技术开源运动，并因此成名。生物技术开源的目的，是让这些技术不局限在少数几家大公司手中，而是用来造福所有的人。他再也抽不出时间来详细描述他的全基因组理论，但仍会在会议中时常提到这个概念。 尽管这方面的探索才刚刚起步，但逐渐显现的迹象暗示，共生的微生物确实能在演化中起到重要作用，大大超出过去所有预期的。最令杰斐逊震惊的是，我们体内的微生物在某些关键进程中扮演着关键角色。举例来说，性激素水平显然在很多方面影响着我们，而根据杰斐逊当时无意中看到的一项研究，多达65%的睾酮循环过程与微生物有关。 在产生微小的芳香分子方面，微生物也起着重要作用，正是那些分子给我们每个人带来了独特（却不一定好闻）的体味。人体不会直接产生这些芳香分子。相反，人体分泌的是一类被称为雄甾烯（androstene）的前体分子，再由驻扎在我们体表的细菌把它们转换成挥发性的激素，有时又称为外激素。尽管这些分子对人类择偶的作用仍然存在高度争议，但在某些动物身上，它们确实发挥着作用。杰斐逊指出：“生育、繁殖和择偶，达尔文自然选择中的‘三驾马车’，全都受到微生物的影响。” ​这意味着，动植物能不能成功地繁衍后代，或许部分取决于生活在它们身上的独特的微生物组合。我们当然知道，寄生虫和疾病能够给健康造成严重的损害，但杰斐逊意识到，微生物同样能够促进健康。事实上，他得出的结论是，微生物非常重要，以至于我们不应该单独去研究动植物，而是应该把动植物跟寄生于其上的微生物看成一个整体，他称之为“功能单元”（performance unit）。 1994年，在美国纽约州冷泉港召开的一次会议上，杰斐逊简要概括了他的想法：“这个单元由许多个体基因组构成，有时甚至上千，其中的组合及数目还在不断变化。”杰斐逊主张，这种功能单元才是自然选择的基本单元。 殊途同归 与此同时，以色列特拉维夫大学的微生物学家尤金·罗森伯格（Eugene Rosenberg）正在研究地中海东岸的珊瑚。海洋升温导致珊瑚白化病的爆发——当珊瑚失去了为它提供食物的那些藻类，白化病就会出现。罗森伯格发现，较高的水温导致珊瑚受到一种希利氏弧菌（ Vibrio shiloi ，与霍乱弧菌和创伤弧菌同属）的感染，正是它们触发了白化。 水温升高导致珊瑚感染希利氏弧菌，进而触发了白化。图片来源：recifal.fr 罗森伯格当时以为，希利氏弧菌感染的广泛扩散敲响了珊瑚的丧钟。珊瑚这类动物尚未形成应对疾病的适应性免疫系统，它们无法在持久或反复的白化过程中存活下来。然而，他错了。到了21世纪初，珊瑚学会了应对这种弧菌。不管是珊瑚还是弧菌，看起来都没有发生任何变化，因此罗森伯格及其同事提出，必定是珊瑚身上的微生物群落拯救了珊瑚。除了能够进行光合作用的藻类以外，珊瑚上还栖息着大量微生物，这些微生物组合发生的变化或许让珊瑚学会了杀死入侵的弧菌。 这个观点尚存争议——有些研究者认为，珊瑚的免疫系统就足以应对弧菌。不过重要的是，这件事情改变了罗森伯格的想法。他知道，大多数动物体内都生存着大量微生物，与基因一样，这些微生物通常也会代代相传。对珊瑚的研究让他意识到，一种动物能否存活，或者说能否适应变化，起决定性作用的往往不只是它自己的基因，还有它能够继承的那些微生物群落——这个想法与杰斐逊的观点不谋而合。如果微生物的变化能够让珊瑚抵御感染，而且这种变化能够代代相传，那么这些珊瑚就有效地演化出了一种新的能力，尽管它们的基因组没有发生任何改变。 罗森伯格认为，把生物跟寄生于其上的菌群分开，只是为了研究方便而采用的一种人为的方式。他说，在自然选择的眼中，它们是一个整体。宿主基因组和微生物基因组的这种组合，才是自然选择的对象。 跟杰斐逊一样，罗森伯格也把这种组合称为全基因组（hologenome）。他的灵感来源于全功能体（holobiont）这一术语，后者被用来描述共生生物体构成的整体。在2007年发表的一篇文章中，罗森伯格主张，这样的全功能体可以视为是一个超有机体（superorganism）。 同样，杰斐逊也主张，在我们体内和体表从事着有用工作的所有细菌，不只是共生体而已。相反，它们是我们的一部分，就像那些为大公司做着外包工作的工人。尽管这些工作是由海外的工人负责，并非由公司雇员直接搞定，完成这些工作的重要性却毋庸置疑。“虫子也是我们（的一部分），”杰斐逊说。最近的一些研究支持了他的这个观点，比如2011年的一项研究显示，小鼠的脑部想要正常发育，就离不开它们的肠道菌群。 当然，关键在于，我们身上的细菌会发生变化。罗森伯格的全基因组理论预言，大多数动物会从上一代身上继承差不多相同的微生物，亲缘关系较近的物种也会拥有亲缘关系较近的微生物。但是，微生物群落会发生变化，不论是不同微生物比例上的改变，还是获取一些全新的微生物，这些变化能够让全功能体迅速适应改变的环境，甚至在它的有生之年就获得新的能力。罗森伯格主张，把这些情况也考虑在内的话，我们会获得一些全新的认识。 这些观点已经在微生物学家中得到了共鸣。毕竟，正如罗森伯格所言：“他们总在说‘细菌至上’。”美国范德比尔特大学的微生物生态学家塞思·波登斯坦（Seth Bordenstein）说，动植物之类的真核生物都是超有机体，“我们应该研究使真核生物发挥功能的全部遗传信息才对。” 比如，在最近的一项研究中，波登斯坦的研究团队用抗生素“利福平”（rifampicin）杀死了白蚊体内的某些微生物。他们发现，与未用抗生素的白蚁相比，用过抗生素的白蚁产下的后代数量要少得多。一个可能的原因是，肠道菌群的破坏降低了白蚁从食物中获取营养的能力。 波登斯坦还发现，在金小蜂（ Nasonia 属）中，演化亲缘关系越近的蜂种，体内的微生物群落也更相似——这完全符合罗森伯格的预言。然而，尽管有了这样的发现，全基因组的概念还是没有被演化生物学界热情地接受。 “我想说，大部分演化生物学家都会同意，（宿主与微生物之间）肯定存在大量合作，但它们之间也有冲突，”英国牛津大学研究群体演化的安迪·加德纳（Andy Gardner）说，“微生物有时也会对宿主做一些不利的事情，因此我不太倾向于把所有这些细胞都看成是一个整合的生物体。” 怀疑论者的另一条理由是，全基因组理论有拉马克主义之嫌。19世纪初，让－巴蒂斯特·拉马克（Jean-Baptiste Lamarck）整合当时流行的观点，提出了一套演化理论，认为生物能够把有生之年里获得的适应性特征传给后代。按照这一观点，长颈鹿演化出长脖子是因为它们养成了伸长脖子去够树叶的习惯。达尔文也有过类似想法，但随着现代遗传学的发展，这样的观点已经被推翻了。罗森伯格坦言，全基因组理论确实暗示，动物有时候能够把后天获得的特征遗传下去，但这个过程是可以用实验来验证的。 罗森伯格发表自己的观点之后，开始和妻子一起梳理文献寻找相关研究。他们偶然发现了1989年的一篇文章，作者是当时在美国耶鲁大学作博士后的黛安·多德（Diane Dodd），她发现改变果蝇的饮食之后，只需要两代，就能改变果蝇的择偶标准。 “读到这里，我开始手舞足蹈，”罗森伯格回忆说，“这一定是微生物干的。我就知道。别的东西都解释不了这么迅速的变化。” 为了证明这一点，罗森伯格让他的博士生吉尔·雪伦（Gil Sharon）尝试重复多德的实验。果然，两代之后，以糖浆为食的果蝇不再与以淀粉为食的果蝇交配。接下来，雪伦对果蝇使用了“利福平”，杀死了它们的细菌。结果，淀粉果蝇“幸福”地跟糖浆果蝇交配在了一起，表明确实是细菌在发挥作用（PNAS, vol107, p20051）。 杀死细菌之后，淀粉果蝇“幸福 ”地跟糖浆果蝇交配在了一起。图片来源：wired 物种制造机？ 罗森伯格当时还不知道，他对果蝇的研究与杰斐逊的理论完美符合——微生物对宿主的繁殖和择偶非常重要。这项发现还吸引了许多其他的生物学家投入进来，因为它提出了一种非常有趣的可能性。 尽管自然选择解释了物种如何随时间变化，要解释新物种最初如何产生却是个棘手的难题。达尔文的那本《物种起源》其实根本就没有讲物种是如何起源的。概括来说，生物学家把一群能够相互交配产生后代的相似生物定义为一个物种。因此，任何能够阻止生物种群交配的因素，都有可能导致新物种的形成。 这样的生殖隔离产生的原因多种多样：可能是一条山脉的崛起，或者一座岛屿同大陆的分离，还可能是择偶偏好的改变，或者某种基因突变导致两个品种杂交产下的后代无法存活，等等。当然，其中的大多数细节都还存在大量争议。因此，如果饮食变化导致肠道细菌的改变，进而影响果蝇择偶偏好的话，从理论上讲，这有可能导致一个物种一分为二。 波登斯坦认为，微生物还可以通过其他方式导致物种分化。当不同种的金小蜂杂交时，许多后代在幼虫时就死了。波登斯坦和他的研究生罗伯特·布鲁克（Robert Brucker）刚刚完成了一系列实验，他们认为实验结果表明，那些幼虫的死因在于它们继承了不能共存的细菌。果真如此的话，这就意味着，微生物种群的差异能够阻止原本可以杂交的动物留下后代。 在2012年8月发表的一篇综述文章中，波登斯坦和布鲁克同样指出，获得特定的微生物可以让动物获得新的能力，能够食用全新的食物，或者在陌生的环境中存活下来。理论上讲，久而久之，这也可能导致物种形成。 但这种情况还有待证明。“我认为我们还没有任何证据能够证明，确实有物种由于微生物而形成……我还得不出那样的结论，”美国斯沃斯莫尔学院的演化生物学家斯科特·吉尔伯特（Scott Gilbert）表示，“我只能说，共生生物有能力提供可以被自然选择的多样性。” 美国芝加哥大学的演化生物学家杰瑞·科因（Jerry Coyne）赞同这一观点，“我几乎找不到任何内共生菌（endosymbiont）导致物种形成的例子，却能列出一大堆（宿主）基因改变产生新物种的例证。” 话说得没错，但我们的研究才刚刚开始，罗森伯格回应道。我们甚至不知道大多数动物身上都有哪些微生物，更不用说理解它们在演化中所起的作用了。表明细菌重要性的证据最近正在大量涌现，如果它们在演化中所起的作用不比先前认为的更大，或许才会令人吃惊。 然而，美国纽约宾汉顿大学研究群体选择的戴维·斯隆·威尔逊（David Sloan Wilson）表示，就算真的证明共生微生物在新物种的形成过程中起着重要作用，那也不一定就会支持把生物看成是“拥有全基因组的超有机体”这一观点。物种形成可能只是微生物出于“一己私利”操纵宿主而带来的副产物，并不是微生物和宿主为了共同利益一起演化的结果。 没有什么迹象表明全基因组理论在演化生物学家当中赢得了多少拥护，但其他领域的一些生物学家开始逐渐接纳类似的观点了。波登斯坦说：“我们倾向于把微生物与核基因区别开来看问题，但我认为更符合时代的观点是，微生物与核基因组同样重要，这些东西应该放在一起来研究。”关于果蝇和金小蜂的发现暗示，这种视角确实有可能像罗森伯格声称的那样带来全新的观点。波登斯坦的表述则更为谨慎，他说：“‘超有机体’和‘全基因组’之类的术语有助于整合领域广泛的一系列研究。而复杂生命的‘共生’概念，还会在基础生物学和生物医学领域长久地存在下去。” 在杰斐逊看来，这些理论还有更广泛的应用。他指出，大型生物如果只靠自己，那就只能缓慢地演化，但是通过与快速演化的微生物合作，大型生物就能从最近的“创新”中获益，就好像白蚁获得了消化木头的能力、大豆学会了自己制造氮肥一样。 杰斐逊还在现代社会中找到了类似的例子。企业在对自己的知识和技术严格保密时，发展速度会比自由共享时缓慢许多。自达尔文时代以来，几乎所有研究的重点都放在竞争上，因为竞争是演化的推动力量。杰斐逊指出，互助与合作也同样重要，甚至更加死生攸关。

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让中医成为科学

热度 5 oldstone 2013-2-3 15:56

让中医成为科学 关于中医是不是科学的问题，一直争论不休。 按照科学的定义，理论体系和可验证性是一门科学成立的两个必要条件。理论体系必须符合辩证法和逻辑论，且与其它科学学科相互联系和兼容。可验证性实际是要求在相应实验体系的基础上，能够对实验结果或者理论结果进行检验、重复、证伪和测量。从某种意义上来说，后者比前者更为重要。 中医中药源远流长，它体现东方的文化和我们祖先的智慧。然而它进不了现代医学科学的殿堂，归因于它目前不完全具备上述两个必要条件。 中医可粗分为三个领域：经络、正骨和中药。据悉，用现代科学方法研究经络已取得重大进展。中医正骨的科学性也不难建立。所以，关于中医是否科学的问题，主要集中在中医中药领域。让中医中药成为一门科学的第一步是让它具备上述两个必要条件。 一门新学科的建立，一般是在大量实验的基础上加以归纳和整理，建立相应的规律和理论。中医中药实际上是一门经验医学。几千年来，它一直以阴阳五行为理论依据，以望闻问切为检测方法，无法得到可测量、可重复、可验证的医学数据，也无法进行统计学意义上的现代临床医学试验。因此采用这种方式建立新学科是行不通的。另一种建立新学科的方式是先提出一套新的理论，再设计各种实验去验证和完善它。 本文提出将“改变和调节人体的微生物菌群种类和结构”作为中医中药的理论依据。 目前正在进行的人类微生物组计划是继人类基因组计划之后的国际性重大研究项目。随着研究的进展，将为上述中医中药理论提供越来越多的理论支持、实验数据和检验方法。 对于日常生活中的健康问题，中医都采用热、寒、虚、实来分析和解释。利用新的中医中药理论，也可以解释和理解这些问题，更重要的是它能提供实验检验的方向和方法，将来可以验证它。 例如：在相同的环境条件下，由于温度降低，人会感冒，产生咽炎，中医解释是受凉了，有寒。由于吃热辣的东西太多，也产生咽炎，中医解释是上火了，有热。但寒和热致病的物理机制究竟是什么，至今无法给出科学的解释，更无法给出相应的测量方法和定量的数据。然而，几千年祖祖辈辈都这么说，大家也就接受了这种解释。 我们尝试用新的中医中药理论来解释上述现象： 健康人的咽喉部位具有的微生物菌群种类和结构，我们不妨用 A 处的 A 种微生物， B 处的 B 种微生物来简单表示。现代科学实验已经证明，许多微生物对温度及其敏感。第一种情况，由于温度下降， A 种微生物迁移到了 B 处，与 B 种微生物发生了冲突，产生了咽炎，这种咽炎往往带痰，那是 A 、 B 两种微生物冲突产生的分泌物。第二种情况，由于热辣环境，使 A 种微生物死亡或减少，正常的菌群结构被破坏，因此产生了咽炎，这种咽炎往往不带痰。 西医治疗第一种情况产生的咽炎是将 B 处的 A 种微生物杀死，因此炎症消失，治疗效果快而且明显。但如果 A 处的 A 种微生物没有恢复，正常的菌群结构没有建立，实际上就会变成第二种情况。因此，西药治疗后，人并不舒服，往往处于亚健康状态。 中医治疗第二种情况产生的咽炎（如果中药采用正确），是在 A 处重建 A 种微生物，使咽喉部位恢复正常的微生物菌群种类和结构，使咽炎得到根治。然而，由于不能有效地将 B 处的 A 种微生物去除，对于第一种情况产生的咽炎，中医中药的疗效不佳。 因此，对于带有炎症的急性病，使用西药治疗比较好。而病后的调理采用中药比较好。这实际上已是大家公认的治病方法。 从这个纯粹思辨的案例我们可以看到，新的中医中药理论可以合理地、自洽地解释传统中医所解释的病症。更重要的是，新的中医中药理论还给出了致病的物理机制，从而指导研究者去发明新的（或借鉴现有的）检验方法去验证这种机制的正确性，去进行中医中药与微生物菌群种类和结构的关系的研究，去探讨人体微生物菌群种类和结构的测量、调整和重建的方法。当上述这些工作取得进展并初步构成研究体系的时候，让中医中药成为科学的任务也就完成了。 关于如何初步构成中医中药的科学研究体系，将在下一篇博文中论述。 老石头 2013.1.31. 广州

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周易勇诗词中的“藻”

热度 2 zhangxiaoliang 2013-1-31 13:24

周易勇博士，中国科学院水生生物研究所研究员，从事环境生物化学研究，聚焦于微生物胞外酶系统以及水体生产力的主要限制性营养元素磷的循环等与湖泊富营养化密切相关的问题。湖泊富营养化的一个重要表征就是蓝藻水华。周喜吟诗填词，“藻”字常现。 近日周作《 新春赠立荣》（宋立荣研究员，水生生物研究所藻类生物学及应用研究中心主任）， 颈联、尾联： “ 囊微他利方为智，球小自圆也是寰。天地生机来眼底，江湖浩荡藻犹蓝。” 且自注：宋的工作发现微囊藻死亡后产生藻毒素，藻毒素又促进其它活着的微囊藻抱成团，并最终形成优势，这是最经典的通过利他行为而实现集体取胜的生存策略。此外，小球藻在有光时行光合自养，在没有光时也能通过吸收现成的溶解态有机质而生活，并产生大量的油脂类物质，这正是生物柴油生产过程的生理学基础。总之，在任何条件下，特别是在逆境中，藻类均能自力更生，自强不息，这些都是人类智慧所难以企及的。 周写到小球藻与生物柴油。我补充： 中石化－中科院微藻生物柴油成套技术课题组，双方各设一名首席科学家，中科院方由水生所徐旭东研究员担任。 说到徐旭东，现为水生所副所长。 2005 年徐担任所长助理时，周有《调寄西江月》贺之，上阕： “治藻亦当治所，又专还要又红。红如旭日忽临东，一任风行波涌。” 2003 年周作《水生所第八次党代会后感言》，首联、颔联： “求是精神重事实，科研纪检赖兼职。苦心仍惑藻成片，老眼未察蛛吐丝。” 周受党员信任，当选纪委委员，故有第二句；多地水域蓝藻水华频发，周自己眼睛患病，乃有“仍惑藻成片”与“未察蛛吐丝”作对。 争取研究课题大不易。周有《连日熬夜赶写课题招标文件血压顿高偶成一律》，首联、颔联： “日夜疾书盼中标，澄湖映月碧山高。鱼腥墨绿须除藻，人美嫣红待种蕉。” 蓝藻水华中多微囊藻、鱼腥藻。又，水生所吴振斌研究员开展人工湿地研究，为处理各种废水而建的人工湿地上多种植 美人蕉、芦苇、香蒲等，既可吸收水中氮、磷等成分，又具美化环境功效。 周常带研究生外出考察，有《冬日采样》记之： “厚积资料期薄发，人迹桥霜溯水华。兴起铅笔挑藻粒，情急铁管捅泥巴。棉花怅想缘衾冷，麻木空寻任履乏。淡淡寒波白鸟过，夕阳一抹扫余霞。” 二、三、四句描写采样情状；“麻木”一词需注，武汉有机动三轮车号“麻木”，又称“麻的”。奔波了一天，夕阳西下，荒郊野外，我们的科学家欲搭乘“麻木”回家而不可得，好在水面上有鸥鸟飞过，一分凄凉伴着两分潇洒。 参见—— 《“专栏作家”周易勇》 http://blog.sciencenet.cn/blog-708326-608668.html 《周易勇淘旧书》 http://blog.sina.com.cn/s/blog_720b305e01012k9s.html

个人分类: 科研院所史料|5499 次阅读|4 个评论

[转载]肠道微生物通过性激素来影响自身免疫风险

kekechong 2013-1-26 09:23

据研究人员报告，在小鼠中，各种各样的居住在肠道中的微生物可影响性激素的水平并转而出现I型糖尿病这一自身免疫性疾病。这些发现可能会提供线索让人们了解为什么像多发性硬化及类风湿关节炎等自身免疫性疾病在女性中往往要比在男性中更为常见。人们公认，遗传因素及环境因素都促成了一个人对自身免疫性疾病的易感性，但人们对可能起作用的特定环境影响并不十分了解。Janet Markle及其同事希望从会发生I型糖尿病的NOD系小鼠寻求启示。在通常的情况下，雌性小鼠比雄性对自身免疫性疾病更加易感，雄性似乎因为有较高的睾酮水平而得到保护。但是， 这种差异在NOD小鼠于无菌环境下长大时则消失了。在发病之前，研究人员将雄性小鼠的肠道内容物转移到雌性小鼠的肠道中并发现，雌性小鼠这时得到了保护而不会有各种I型糖尿病的症状。 抑制睾酮的活性可逆转这种保护性的作用。有必要做更多的工作来探索这些发现如何适用于人类——例如，它们与像类风湿关节炎和多发性硬化等性别偏倚性疾病的关系可能要大于它们与I型糖尿病的关系，I型糖尿病实际上以大致相同的频率影响着男女两性。但是，文章的作者提出，随着人们能够更容易地发现有着高自身免疫风险的婴儿和儿童，研究人员可评估以肠道微生物群为标靶来预防或延缓这些慢性疾病发生的可能性。

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微生物诱导形成胶结剂

kejidaobao 2013-1-25 15:01

方解石是地球上分布最为广阔的天然矿材，是石灰岩和大理岩的主要成分，含量约占地球地壳重量的4%，是自然界成岩石造丘中形成的主要矿物。近年来研究者们惊喜地发现，自然界中许多微生物都可以在细胞体外完成方解石的矿化形成。经过漫长时间的累积和有机基质的作用，可将其周围的疏松碎屑物质胶结成为坚硬的岩石。Defrage等分别对南太平洋Tuamotu群岛和中太平洋的现代叠层石进行研究，结果表明其形成和钙化过程为水体盐度、钙离子和镁离子的浓度变化及细菌的生命活动综合效应。Pedone和Folk也曾研究证实了犹他州大盐湖沉积物颗粒内及其间的文石胶结物中存在细菌和微细菌实体。 大量研究结果表明，微生物诱导形成的方解石具有一定的胶结作用，可以将松散的颗粒胶结成为带有一定强度的整体。目前，微生物诱导形成方解石的胶结特性已被广泛应用于诸多领域。例如，改善多孔材料力学性能和渗透性，修复水泥基材料缺陷等，为寻找新的胶结材料提供了一种可能。在节能减排大环境下，新一代水泥——微生物水泥就是利用微生物诱导形成的方解石作为胶结物质，以连接松散砂颗粒或修补水泥基材料缺陷的。但是，对于微生物诱导形成的其他碳酸盐矿物是否同样可以起胶结作用的研究，国内外却未见报道。 《科技导报》2013年第2期第18—21页刊登了荣辉等的论文“微生物诱导形成的碳酸镁胶结松散颗粒”，探讨研究了微生物诱导形成的碳酸镁是否同样具有胶结松散颗粒的作用，同时通过扫描电镜分析了碳酸镁的微观形貌，解释了微生物诱导形成的碳酸镁是如何起到胶结作用的。本期封面图片为一自然生长的菱镁矿原石，下方小图为微生物诱导形成的针棒状菱镁矿型碳酸镁的SEM形貌，可以看出砂柱内部的松散颗粒被微生物诱导形成的菱镁矿紧密地胶结在一起。本期封面由金功博设计。 （责任编辑 张玉肖）

个人分类: 栏目：封面图片说明|3799 次阅读|0 个评论

看不见的“硝烟”看得见的“笑颜”—人体微生物组学研究览胜

热度 6 qpzeng 2013-1-23 07:50

新闻背景 继2012年上半年《科学》杂志推出“肠道微生物群”专辑后，《自然》杂志又于下半年推出“肠道微生物与健康”专辑，《细胞》杂志发表的《肠道微生物对健康的影响—综合述评》一文也被评选为2012年度最佳论文，足见肠道微生物在人类健康与疾病中的重要作用。 在人类基因组计划（HGP）圆满完成以后，美国又推出了基于新一代测序平台的“人类微生物组计划”（HMP）项目，欧盟也推出了相应的“人类肠道宏基因组学”（MetaHIT）计划。另外，法国、日本、加拿大等国还单独为微生物组学研究设立了专项。 人类的健康既取决于内在基因的组成，也取决于外部环境的影响。在外部环境中，最大影响因素是人体内表面（肠道）及外表面（皮肤）的微生物群。大规模人体微生物组学研究将会给我们的生活带来什么改变呢？它真能掀起一场新的医学革命吗？ 点评 以下一串数字反映了人体内微生物群的复杂性：种类繁多（多达1万种以上），总量惊人（比人体细胞还多10倍），但质量很轻（仅为200克），其中细菌、真菌、寄生虫至少有100万亿个（1014），而病毒则有1000万亿个（1015）。人体细胞核内仅有2万多个基因，而人体微生物群总共有500万至800万个基因，堪称“小生物”构成的“大世界”。 微生物几乎无孔不入，它们遍布在人体的所有环境暴露表面，但主要还是定居于消化道内，其次是呼吸道、生殖泌尿道和体表等部位。肠道微生物以细菌为主，约90%属于拟杆菌门和硬壁菌门，常见的是拟杆菌、普氏菌属、瘤胃球菌属等“核心”肠道菌型按不同比例构成的菌群。 正常的肠道菌群能合成某些维生素，促进生长发育和物质代谢，提高免疫防御功能，因而是维持人体健康的必要因素，也是反映人体内环境是否稳定的一面镜子。 娘肚子里带来的“小精灵” 胎儿在子宫内一般是无菌的，尽管羊水中仍有少量细菌。从新生儿排出的胎粪中未检出病毒，仅含极少量的细菌。婴儿的出生环境主宰其微生物组成，不同分娩方式使婴儿的微生物群完全不同。自然分娩的新生儿携带的微生物与阴道微生物（乳酸杆菌、普氏菌和纤毛菌）相同，而剖腹产的新生儿携带的微生物则与母体皮肤细菌（葡萄球菌、棒状杆菌和丙酸杆菌）相似。 有趣的是，在怀孕过程中，孕妇的身体可主动调整肠道微生物组成，以适应孕期胎儿的营养需求。怀孕后孕妇肠道细菌的多样性出现明显下降，变形杆菌和放线杆菌成为优势细菌，导致血糖升高与脂肪沉积。这种变化类似糖尿病的早期症状，但似乎对母体健康没有明显影响。 尽管成年人体内的微生物数量相对稳定，但每个人的微生物种类不尽相同，这与个体的饮食习惯和年龄等直接相关。老年人肠道细菌的种类随年龄增长而下降，其中双歧杆菌的数量远比中年人少。 人菌之战：不打不相识 人体肠道上皮层的总表面积为200平方米。肠道下部（回肠和结肠）细菌密集，每立方厘米多达1012个以上。肠道中已发现的细菌种类多达1000余种，平均每人160多种（占15%）。 微生物对于人体而言并非可有可无，其在肠道中的驻存有利于“锻炼”人体的免疫系统。人体黏膜免疫系统的形成及其免疫功能的成熟与完善，有赖于免疫细胞表面蛋白对外来抗原（如细菌鞭毛、细胞壁脂多糖及肽聚糖）的识别和博弈。这种现象用“不打不相识”来形容非常贴切。 当Toll样受体（TLR）缺乏或突变时，肠道黏膜免疫系统不能正常形成。NOD样受体（NLR）也能识别微生物，并形成寡聚体（炎症小体）。当NLR缺乏时，白细胞介素-18缺乏，微生物菌群改变，最终导致小肠增生。 哺乳动物与微生物之间经过了数百万年的共同进化，双方已经达成了某种形式的“妥协”。人体肠道通过黏膜层、上皮抗细菌蛋白、固有层浆细胞分泌的免疫球蛋白A等隔离肠道细菌或限制肠道细菌的过度生长，其结果是求得双方的“和平共处”与“互利双赢”。 不过，肠道内每时每刻都在发生着“没有硝烟的战争”，格斗的主角是入侵肠道的病原菌与肠道固有共生菌。啮齿类柠檬酸杆菌（类似侵袭性大肠杆菌）是一种能引起小鼠肠道感染的病原菌，它利用Ⅲ型分泌系统（毒性因子）的作用，可使小肠黏膜细胞肌动蛋白重排，促进细菌在上皮细胞定植。 肥胖能“传染”，细菌可治病 虽然“胖妻无瘦夫”的说法不靠谱，但肥胖确实能经由胖人特有的微生物“传染”给瘦人。动物模型分析表明，肥胖小鼠肠道中拟杆菌显著减少，厚壁菌显著增加。人体试验也显示出类似倾向，而且减肥过程中伴随有拟杆菌的增加。 肥胖及糖尿病患者体内的柔嫩梭菌（益生菌）较罕见，但胃旁路手术可致该菌显著增加，由此降低炎症指标和缓解糖尿病。将正常人的肠道微生物移植给艰难梭菌感染者后，只需两周就能使其体内微生物由厚壁菌及拟杆菌缺乏变成拟杆菌占优势，而反复发作的难治性腹泻也“不翼而飞”。 成也抗生素，败也抗生素 只要用过抗生素的人，体内微生物组成就不再是“原汁原味”了。即使未主动服用过抗生素，但被动摄入抗生素（如吸吮含抗生素的乳汁或食用含抗生素的禽畜产品等），也能使肠道天然微生物益生菌成为“无辜”的牺牲品。 一旦微生物“原生态”遭到破坏，菌群之间原有的相互制约和拮抗关系便失去平衡（生态失调），从而导致自身免疫及过敏性疾病（类风湿、哮喘）、炎症性肠病（主要是克罗恩病）和代谢性疾病（肥胖症、胰岛素抗性和Ⅱ型糖尿病）等。 用抗生素处理肥胖小鼠可减少脂肪沉积，降低脂肪组织炎症，改善葡萄糖代谢，说明抗生素不可不用，但不能滥用。长期服用抗生素会“滥杀无辜”，让细菌滋生抗性继而“死灰复燃”，真菌则可“乘虚而入”（二次感染）。 采取“微生态恢复疗法”，补充益生菌或饮用含益生菌的酸奶，可以完全避免使用抗生素。动物实验表明，15%酒精与头孢菌素一样能阻断肠道细菌感染诱发的小鼠急性滑膜炎。人体临床调查也显示，长期少量饮酒可以缓解类风湿性关节炎症状。 吃什么饭，长什么菌 不同的饮食习惯导致肠道微生物组成的差异显著。一个典型的例子是，日本人的肠道里都有一种海洋细菌，它可以分泌独特的水解酶，用来消化日本料理“寿司”（米饭外包紫菜）中的海藻。 高脂、高糖饮食（西方饮食）使拟杆菌占优势，低脂、高纤维饮食（东方饮食）使普氏菌占优势。意大利萨丁岛百岁老人日常食用的是由橄榄油、鱼、新鲜蔬菜和水果组成的低脂、高纤维健康饮食，被称为“地中海饮食”。 大规模、跨区域、超人种的微生物组学研究将带来除核基因组与线粒体基因组以外的人体“第三基因组”的新理念，并开创“以菌制菌”的生态医疗新时代。 原载《中国科学报》2013年1月20日5版 附： 《自然》“肠道微生物与健康”专辑 《科学》“肠道微生物群”专题

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微生物区系

caity2008 2013-1-17 12:00

指微生物所处的微环境只适合某种或某类微生物的生长繁殖，而不适合其它微生物的生长从而形成的群落结构。区系分析就是分析待测物质（比如说酒）中的微生物群落，比如鉴定各种微生物的类群等 土壤微生物区系是指在某一特定环境和生态条件下的土壤中所存在的微生物种类、数量以及参与物质循环的代谢活动强度。 土壤微生物区系 是指在土壤中生活着的 细菌 、 放线菌 、 真菌 、藻类和原生动物所组成的微生物群社。土壤微生物区系是指在某一特定环境和生态条件下的土壤中所存在的微生物种类、数量以及参与物质循环的代谢活动强度。它们的活动与人类生活和农业生产密切相关。每克农田土壤含有几亿至几十亿个微生物，聚居于土壤中的大量微生物，不停地生长、繁殖和消亡，不断地与周围环境进行物质交换。它们的代谢活动不仅影响自然界的物质循环和生态平衡，而且推动了土壤肥力的发展和植物营养元素的转化过程。有些土壤 微生物 还是人类或动、植物的病原体。 所属分类 土壤微生物主要分为土壤细菌、土壤放线菌、土壤真菌、土壤藻类和土壤原生动物5大类群。 土壤细菌　 占土壤微生物总量的70～90％。每克农田土壤中的细菌数常超过 1亿（平板计数法）或10亿个（直接计数法）。土壤细菌有几百种,其中杆菌最多,其次是球菌、弧菌和螺旋菌较少，还有极少数 鞘细菌 和粘细菌（见 滑行细菌 ）。 通常按照对营养和能源的要求，将土壤细菌划分为异养型和自养型两大类。异养细菌又称有机营养细菌,以土壤中的有机质作为碳源和能源。这类细菌占土壤细菌的绝大部分,具有好氧、兼性厌氧和厌氧3种类型。好氧性无芽孢细菌是土壤微生物区系中分布最广、数量最多的类群，在每克农田土壤中有几千万个，占耕作层土壤和根际细菌的大多数。此类细菌多为短杆状，靠分解蛋白质和简单碳水化合物生活。土壤中好氧或兼性厌氧芽孢细菌数量较少，且多处于休眠状态。在转化有机质的过程中，它们能强烈地分解动、植物残体中较复杂的含氮有机质,氨化能力强,在土壤中累积氨态氮供植物吸收利用。土壤中严格厌氧性芽孢细菌在缺氧条件下分解植物残体并形成有效腐殖质，有些种类具有固氮作用（见 固氮微生物 ）。自养细菌是一群能利用光能或化学能同化二氧化碳或碳水化合物的细菌。虽然在土壤中数量不大，但对自然界物质循环具有特珠作用。光能自养细菌主要有蓝细菌、绿硫细菌和紫硫细菌；化能自养细菌主要有硝化细菌、硫化细菌、 铁细菌 等。 土壤放线菌 　 数量仅次于土壤细菌，每克土壤中的放线菌孢子量有几十万至几百万个。它们大都为好氧性，适于中性至微碱性环境，常发育于有机质含量较高的耕作层土壤中，其数量随土壤深度的增加而减少。土壤放线菌常在有机质腐解的后期出现，具有分解纤维素、木质素几丁质等有机质的能力；其代谢产物中常含有生物活性物质，有利于植物的生长，但对 细菌 和真菌多有拮抗作用。一半以上的土壤 放线菌 种类能产生抗生素。 土壤真菌 　 土壤微生物区系中的第三大类群。每克土壤中含有几千至几十万个。多为好氧性。大都在土壤表层中发育,在pH5的酸性土壤中生长旺盛。土壤真菌全部是有机营养型，大部分营腐生生活，少部分寄生或兼性寄生，是许多农作物的病原菌。土壤真菌在生长发育过程中累积大量的菌丝体，使土壤的物理结构得到改善。 土壤藻类 　 土壤表层有许多种藻类，其中大部分是单细胞的硅藻、单细胞或丝状体的绿藻和蓝藻(蓝细菌)。土壤藻类的数量随环境而异，每克土壤中有几千至几十万个细胞。阳光和水分是影响其发育的主要因素。一般藻类在地表营 光合作用 ，少数藻类在土壤内部营腐生生活。藻类在潮温的地面上大量发育，特别是水田上面常覆盖一层绿色藻膜，为土壤积累有机质。蓝藻中的某些种类能固定大气中的氮素，提高土壤肥力。 土壤原生动物 　 主要是鞭毛虫、根足虫和纤毛虫等类单细胞、能运动的低等微小动物。其数量因土壤类型而有很大差异，每克砂质土壤中只有几百个，而在潮湿、富含有机质的土壤中可达几十万个。土壤原生动物以有机质为食料并吞食细菌、放线菌、 真菌 孢子和单细胞藻类，因而在有机质丰富、菌类多的土壤中，原生动物也多，在农田土壤中比在荒地中多，在根际内比在根际外多。 土壤微生物区系除能划分为上述类群外，还可按区系的稳定性分为土著性区系和发酵性区系两大类。前者是数量比较稳定，不受加入土壤的新鲜有机质影响的类群;后者是数量波动较大,受加入有机质影响的类群。在一定生态环境中，土壤 微生物 区系的组成和数量处于动态平衡之中。当新鲜有机质存在时，发酵性区系会爆发性地旺盛发育，在新鲜有机质消失后，土著性区系又占优势。 相关研究 在土壤微生物区系中，各种微生物有不同的生活习性，并且形成错综复杂的群社关系。它们互为条件，彼此影响，既有协同联合，又有拮抗排斥，了解土壤微生物区系的特性、相互关系和变动规律，有助于通过各种技术措施促进土壤微生物的有益活动和控制其有害作用，以适应农业生产的需要。 夏北成等（1998）对不同土壤、覆盖其上的植被与土壤微生物群落结构和多样性的关系研究表明，植被使土壤中的微生物种类更丰富，群落多样性更高。而长期种植烟草的土壤也具有其特有的微生物区系，这些 微生物 在 烟草 对营养物质的吸收和利用、病虫害的发生与控制、烟草尼古丁的转化、甚至烟田农药的降解等方面起着至关重要的作用。 菌 参考书目 陈华癸、樊庆笙编：《微生物学》，农业出版社，北京，1979。 陈华癸等编著：《土壤微生物学》，上海科学技术出版社，上海，1981。 相关文献 万方数据 期刊论文 种植年限和种植模式对设施土壤微生物区系和酶活性的影响 - 农业环境科学学报 - 2009 28 ( 3 ) 万方数据 期刊论文 间作药材与接种内生真菌对连作花生土壤微生物区系及产量的影响 - 生态学报 - 2010 30 ( 8 ) 万方数据 期刊论文 怀地黄连作对土壤微生物区系的影响 - 河南农业大学学报 - 2008 42 ( 5 )

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[转载]Nature:新方法研究微生物与宿主相互作用的相关基因

genesquared 2013-1-16 14:16

Nature:新方法研究微生物与宿主相互作用的相关基因日期：2012-11-06 来源：互联网 作者：Snail 点击：201次 摘要： 来自CD和UC领域的研究者们一起分享了原始数据以及新收集的遗传信息，以探索一组累及全球数百万人的疾病的生物学性质。该项研究集中于两种疾病，统称为炎性肠病(IBD)，结果提示IBD风险和参与其他免疫相关疾病及免疫系统对病原体产生应答的基因之间存在基本联系。该研究结果于10月31日在线发表在《Nature》杂志上。 克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)是胃肠道的炎性疾病，已困扰了科学界数十年。10年前，研究者意识到基因和环境可导致这些疾病，但对这些疾病如何发生以及发生的确切原因知之甚少。为了缩小这些疾病涉及的关键途径的范围，需要数千例患者的样本、数百万个数据点以及许多机构的医师和科学家们的贡献。 来自CD和UC领域的研究者们一起分享了原始数据以及新收集的遗传信息，以探索一组累及全球数百万人的疾病的生物学性质。该项研究集中于两种疾病，统称为炎性肠病(IBD)，结果提示IBD风险和参与其他免疫相关疾病及免疫系统对病原体产生应答的基因之间存在基本联系。该研究结果于10月31日在线发表在《 Nature 》杂志上。 “这项研究标志着我们首次从全世界这么多研究中获得并综合了原始数据，我们还首次联合分析了克罗恩病和溃疡性结肠炎。” Mark Daly(该研究的高级作者之一，布罗德研究所高级准会员及其医学和人口遗传学项目的共同负责人)说。 “通过这项研究，我们能够同时评价这两种疾病的证据，并发现了与这两种疾病相关的大部分遗传危险因素。” “我们对IBD的了解有了模式上的转变。这次的基因发现过程提供了开始识别治疗新靶点以及更好的诊断方法，而且从长远来看，还为患者的个体化治疗提供了机会。” Ramnik Xavier(MGH胃肠病科主任和炎性肠病研究中心负责人)说。“我们现在已经有了可以开始了解导致克罗恩病和溃疡性结肠炎的途径的必要材料，我们还有了一个框架，可以更好地了解它们可能不是两种不同疾病而是很多不同疾病的聚集。” 克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)有很多共同点：两者均可导致很多相同的胃肠道症状，两者都以机体免疫系统对无害细胞或细菌产生不正确的应答为特征。在过去10年中，研究者进行了全基因组关联分析，筛查数千例CD或UC患者的基因组，并将它们与无这两种疾病的患者的基因组进行比较，以寻找有意义的遗传差异。这项新研究不仅汇总了既往分析的原始数据，还添加了另外40000份有或没有其中一种IBD者的遗传信息。 “如果我们想获得更多关于克罗恩病和溃疡性结肠炎之间差异的线索，并分析这些差异或了解它们的共性，我们必须分享我们所有的遗传数据。” Stephan Ripke(布罗德研究所和MGH的研究者)说。与Luke Jostins密切合作，汇总并分析了许多不同机构的研究者收集的遗传信息。 这项新研究识别出了IBD的71种额外遗传关联，其中很多既往已被发现参与了其他免疫相关疾病，包括强直性脊柱炎和银屑病。这项新研究还表明，IBD易感性基因与免疫系统对分枝杆菌感染(包括结核病和麻风)的应答相关的基因之间明显重叠。研究者观察到了CD的免疫应答与在结核病中所见的免疫应答之间存在相似性，并假设CD可能是某些存在于消化道并且可引发相似反应的无害微生物异常应答所致。 除了收集既往研究的原始数据，这项研究还利用了一种相对较新的方法(称为免疫芯片)，通过这种方法从既往被发现与自身免疫及炎性疾病相关的基因组的20000万个位点取样。 “作为一个研究领域，我们设计了这种测定方法，以免疫介导的各种疾病涉及的基因为靶点。”Daly说。“这是我们首批用免疫芯片的研究之一，这些研究还将得到很多关于IBD和免疫疾病的结果。” 在布罗德研究所，研究者们已经在研究既往UC和CD研究识别出的一些途径，其中包括自噬，这是一种感染细胞吞噬自身以对抗微生物的过程。 “这项研究给了我们额外的研究线索。”Xavier说。“它给了我们进行高质量转化研究的机会，使我们能够识别出IBD涉及的核心途径和更好地了解这些基因如何相互作用及如何与环境相互作用，并阐明了导致疾病的新途径。” 原文摘要： Host–microbe interactions have shaped the genetic architecture of inflammatory bowel disease Luke Jostins, Stephan Ripke, Rinse K. Weersma, Richard H. Duerr, Dermot P. McGovern, Ken Y. Hui, James C. Lee, L. Philip Schumm, Yashoda Sharma, Carl A. Anderson, Jonah Essers, Mitja Mitrovic, Kaida Ning, Isabelle Cleynen, Emilie Theatre, Sarah L. Spain, Soumya Raychaudhuri, Philippe Goyette, Zhi Wei, Clara Abraham, Jean-Paul Achkar, Tariq Ahmad, Leila Amininejad, et al. Crohn’s disease and ulcerative colitis, the two common forms of inflammatory bowel disease (IBD), affect over 2.5 million people of European ancestry, with rising prevalence in other populations. Genome-wide association studies and subsequent meta-analyses of these two diseases as separate phenotypes have implicated previously unsuspected mechanisms, such as autophagy, in their pathogenesis and showed that some IBD loci are shared with other inflammatory diseases5. Here we expand on the knowledge of relevant pathways by undertaking a meta-analysis of Crohn’s disease and ulcerative colitis genome-wide association scans, followed by extensive validation of significant findings, with a combined total of more than 75,000 cases and controls. We identify 71 new associations, for a total of 163 IBD loci, that meet genome-wide significance thresholds. Most loci contribute to both phenotypes, and both directional (consistently favouring one allele over the course of human history) and balancing (favouring the retention of both alleles within populations) selection effects are evident. Many IBD loci are also implicated in other immune-mediated disorders, most notably with ankylosing spondylitis and psoriasis. We also observe considerable overlap between susceptibility loci for IBD and mycobacterial infection. Gene co-expression network analysis emphasizes this relationship, with pathways shared between host responses to mycobacteria and those predisposing to IBD.

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酵母“妈妈”牺牲自己成全“宝宝”

热度 6 qpzeng 2013-1-9 07:38

母爱的真谛是牺牲自己成全后代，这是跨越生物种类的共同特征，它不单是人类的天性，而且在动物中也屡见不鲜。 北极熊“妈妈”会忍饥挨饿救小熊，海豚“妈妈”不睡觉也要为小海豚觅食，更伟大的壮举是蜘蛛“妈妈”竟然让自己成为小蜘蛛的盘中餐。 近日出版的Science杂志披露了一项最新发现：母爱同样存在于酿酒酵母这样的微生物中。酵母“妈妈”不仅会为它的后代供给营养，而且不惜牺牲自己的生命。 原来，酵母采用“出芽”方式繁殖后代，而酵母“宝宝”的线粒体（有能量站和呼吸机之称）全靠酵母“妈妈”提供。 以前人们一直以为，酵母分裂时线粒体也一分为二，酵母“妈妈”可以和酵母“宝宝”分到等量的线粒体，就像俩人分吃一个披萨那样一人一半。 事实上，细胞分裂并非完全均等，比如人类的干细胞，两个不同的细胞在外观及行为上都有很大差异。另外，有些癌细胞的情形也大致如此。 来自美国、中国和巴西的该论文作者发现，酵母“妈妈”会给每个酵母“宝宝”输送尽可能多的线粒体，经过10代以后，酵母“妈妈”就会因逐渐耗尽线粒体而慢慢死去。到20代时，酵母“妈妈”几乎无一存活。 由此可见，母亲的牺牲是完全无私的倾其所有，彰显出母爱的崇高和伟大 。 原载《中国科学报》2013年1月9日6版

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好氧活性污泥的厌氧颗粒化机制

kejidaobao 2013-1-7 10:12

升流式厌氧污泥床（UASB）反应器被广泛应用于有机废水厌氧生物处理，在系统内培育出沉降性能良好、产甲烷活性高的颗粒污泥是其高效稳定运行的关键。用于启动UASB的接种污泥，一般采用厌氧活性污泥，而好氧活性污泥因其资源广泛易得在实际工程中也被广泛采用。然而，迄今为止，国内外研究者对厌氧颗粒污泥形成机制的研究均是以厌氧消化污泥作为接种污泥，而关于以好氧活性污泥为种泥的厌氧颗粒污泥形成机制少有报道。 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室李建政课题组，长期从事高浓度有机废水厌氧生物处理理论与技术的研究，在研究好氧活性污泥的厌氧颗粒化时，发现了次生颗粒污泥形成的一种新机制，发展了厌氧颗粒污泥形成的“二次核学说”。该课题组采用UASB为厌氧反应器，以城市污水处理厂二沉池剩余活性污泥为种泥，研究了好氧活性污泥的厌氧颗粒化过程及其机制。结果表明，当采用好氧污泥为种泥启动UASB时，厌氧颗粒污泥形成过程先后经历了污泥驯化期、微生物聚集体形成期、初生颗粒污泥形成期、次生颗粒污泥形成期、成熟颗粒污泥形成期5个时期。好氧活性污泥的厌氧颗粒化过程整体上符合“二次核学说”，其中初生颗粒污泥的形成符合黏液学说，而次生颗粒污泥的形成机制与已报道的以产甲烷丝状菌为骨架的厌氧颗粒污泥形成机制不同，次生颗粒污泥的内核是由初生颗粒污泥破碎形成的碎片构成，产甲烷丝状菌和其他细菌通过插入、附着于碎片等方式逐渐形成次生颗粒污泥。该研究成果丰富和发展了厌氧污泥颗粒化机制，同时也为好氧活性污泥的厌氧颗粒化及其生产性应用提供了理论指导。 《科技导报》2012年第36期第19—23页刊登了李建政等的文章“好氧活性污泥在升流式厌氧污泥床反应器中的厌氧颗粒化过程及机制”。本期封面展示的是采用好氧活性污泥为接种污泥，在UASB反应器中培育出的成熟颗粒污泥。其中，右小图为成熟颗粒污泥的数码照片，左小图为实验中运行中的ABR，中间图为成熟颗粒污泥的扫描电镜照片，箭头所指为甲烷丝状菌。本期封面图片由李建政提供，本期封面由金功博设计。（责任编辑 岳臣）

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劳斯第一个发现癌病毒 全球研究文献分析（1977-2012年）

xupeiyang 2013-1-7 08:02

1911年1月7日劳斯第一个发现癌病毒 1910年一位养鸡人送给劳斯一只发育奇特的鸡。他从这只鸡的癌性肿瘤中抽出传染物，又注到另外几只健康鸡体内，于是癌症状传给了这几只健康鸡。既然这种污染物能穿透很薄的薄膜，劳斯认为它就是所有微生物中最小的病毒。肿瘤是病毒所致这一提法在医学史上是首次。 1977-2012年全世界共发表论文116370篇，对其中10万篇文献分析结果如下： 1 2 Top Years Publications ‍ 2011 4,097 ‍ 2010 3,940 ‍ 2005 3,809 ‍ 2009 3,797 ‍ 2008 3,739 ‍ 2003 3,722 ‍ 2006 3,699 ‍ 2007 3,645 ‍ 2001 3,534 ‍ 2004 3,495 ‍ 2002 3,478 ‍ 2000 3,366 ‍ 1999 3,151 ‍ 1997 2,925 ‍ 1998 2,921 ‍ 1996 2,921 ‍ 1995 2,739 ‍ 2012 2,683 ‍ 1994 2,624 ‍ 1992 2,595 1 2 1 2 3 ... 9 Top Countries Publications ‍ United States 25,600 ‍ Japan 8,256 ‍ China 4,297 ‍ Germany 4,115 ‍ United Kingdom 4,034 ‍ France 3,480 ‍ Italy 3,410 ‍ Canada 2,003 ‍ Netherlands 1,386 ‍ Taiwan 1,351 ‍ Spain 1,215 ‍ South Korea 1,189 ‍ Sweden 1,142 ‍ Australia 1,101 ‍ Switzerland 752 ‍ Brazil 683 ‍ Hong Kong 655 ‍ Belgium 629 ‍ India 590 ‍ Israel 586 1 2 3 ... 9 1 2 3 ... 107 Top Cities Publications ‍ New York City 1,937 ‍ Bethesda 1,930 ‍ Tokyo 1,614 ‍ London 1,499 ‍ Houston 1,383 ‍ Boston 1,330 ‍ Paris 1,137 ‍ Philadelphia 1,013 ‍ Los Angeles 933 ‍ Baltimore 822 ‍ Taipei 803 ‍ Seoul 759 ‍ San Francisco 719 ‍ Beijing 704 ‍ Heidelberg 682 ‍ Roma 648 ‍ Seattle 638 ‍ Hong Kong 627 ‍ Shanghai 601 ‍ Stockholm 561 1 2 3 ... 107 1 2 3 ... 217 Top Journals Publications ‍ J Virol 3,643 ‍ Cancer Res 2,436 ‍ Int J Cancer 2,262 ‍ Virology 1,819 ‍ P Natl Acad Sci Usa 1,773 ‍ Blood 1,304 ‍ Oncogene 1,249 ‍ J Gen Virol 1,017 ‍ J Immunol 1,007 ‍ Cancer 928 ‍ J Biol Chem 914 ‍ Cancer Gene Ther 872 ‍ J Natl Cancer I 792 ‍ Mol Cell Biol 769 ‍ J Med Virol 756 ‍ Gene Ther 649 ‍ Clin Cancer Res 628 ‍ Nature 602 ‍ Hum Gene Ther 581 ‍ Gynecol Oncol 570 1 2 3 ... 217 1 2 3 ... 1866 Top Terms Publications ‍ Humans 76,097 ‍ Viruses 61,827 ‍ Animals 39,992 ‍ Neoplasms 33,878 ‍ Patients 29,727 ‍ Genes 26,374 ‍ Mice 23,531 ‍ Adult 23,469 ‍ Cell Line 22,692 ‍ Proteins 21,864 ‍ DNA 21,188 ‍ Carcinoma 19,585 ‍ Middle Aged 18,580 ‍ DNA, Viral 15,662 ‍ Herpesvirus 4, Human 15,317 ‍ Antigens 14,994 ‍ Papillomaviridae 13,813 ‍ antigen binding 13,666 ‍ T-Lymphocytes 13,081 ‍ Lymphoma 13,011 1 2 3 ... 1866 publications over time world map http://www.gopubmed.org/web/gopubmed/1?WEB0fyuvjqgch8orIeIpI0

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近十年微生物学科中国学者SCI发文居前100位期刊

热度 2 wanyuehua 2012-12-29 11:25

2002-2012 年 SCI 收录至少有一位中国学者（不包括台湾地区）发表的论文 1,153,028 篇（截至到 2012 年 12 月 29 日 按出版年统计），其中微生物学 (Microbiology) 学科论文 9,932 篇，包括学术论文 9344 篇、通讯 214 篇、综述 197 篇、会议摘要 73 篇、会议论文 69 篇、更正 55 篇、社论 49 篇、丛书 3 篇等。 9,932 篇文章共发表在 119 种微生物学学科期刊上，中国学者在微生物学学科 119 种期刊发文量居前十位的期刊见表 1 （统计学术论文、综述、通讯、会议论文），其中英国出版的 International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 《国际微生物分类进化学杂志》刊登了中国学者发表的 793 篇论文，发文量排名第二的 African Journal of Microbiology Research 《非洲微生物学研究》 2012 年 12 月被 SCI 剔除。 表 1 2002-2012 年 SCI 收录中国学者发表的微生物学学科论文发文量居前十位的期刊 排名 期刊名称 2011 年影响因子 发文量 占总文章 量的百分比（ % ） 1 International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 《国际微生物分类进化学杂志》 2.268 793 8.129 % 2 African Journal of Microbiology Research 《非洲微生物学研究》 0.539 581 5.956 % 3 Current Microbiology 《当代微生物学》 1.815 485 4.972 % 4 Applied and Environmental Microbiology 《应用与环境微生物学》 3.829 465 4.767 % 5 Journal of Clinical Microbiology 《临床微生物学杂志》 4.153 443 4.541 % 6 Journal of Bacteriology 《细菌学杂志》 3.825 414 4.244 % 7 FEMS Microbiology Letters 《欧洲微生物学会联合会微生物学快报》 2.044 388 3.977 % 8 Journal of Applied Microbiology 《应用微生物学杂志》 2.337 269 2.758 % 9 Antimicrobial Agents and Chemotherapy 《抗微生物剂与化疗》 4.841 248 2.542 % 10 Letters In Applied Microbiology 《应用微生物学通讯》 1.622 232 2.378 % 表 2 2002-2012 年 SCI 收录中国学者发表的微生物学学科论文发文量居前 100 位的期刊 排名 期刊名称 发文量 占总文章 量的百分比（ % ） 1. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 793 8.129 % 2. African Journal of Microbiology Research 581 5.956 % 3. Current Microbiology 485 4.972 % 4. Applied and Environmental Microbiology 465 4.767 % 5. Journal of Clinical Microbiology 443 4.541 % 6. Journal of Bacteriology 414 4.244 % 7. FEMS Microbiology Letters 388 3.977 % 8. Journal of Applied Microbiology 269 2.758 % 9. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 248 2.542 % 10. Letters in Applied Microbiology 232 2.378 % 11. Veterinary Microbiology 227 2.327 % 12. Journal of Microbiology and Biotechnology 211 2.163 % 13. Annals of Microbiology 207 2.122 % 14. Journal of Infectious Diseases 173 1.773 % 15. Canadian Journal of Microbiology 167 1.712 % 16. Journal of Medical Microbiology 155 1.589 % 17. Journal of Microbiology 154 1.579 % 18. Journal of Antibiotics 153 1.568 % 19. Journal of Antimicrobial Chemotherapy 149 1.527 % 20. Journal of Microbiological Methods 139 1.425 % 21. Antonie Van Leeuwenhoek International Journal of General and Molecular Microbiology 133 1.363 % 22. Bmc Microbiology 129 1.322 % 23. Microbiology Sgm 129 1.322 % 24. Clinical and Vaccine Immunology 127 1.302 % 25. Clinical Infectious Diseases 127 1.302 % 26. International Journal of Antimicrobial Agents 127 1.302 % 27. Diagnostic Microbiology and Infectious Disease 123 1.261 % 28. Fems Microbiology Ecology 117 1.199 % 29. Archives of Microbiology 114 1.169 % 30. International Journal of Food Microbiology 113 1.158 % 31. Microbiological Research 108 1.107 % 32. Extremophiles 104 1.066 % 33. Microbial Ecology 97 0.994 % 34. Journal Of Basic Microbiology 83 0.851 % 35. Microbiology And Immunology 83 0.851 % 36. Environmental Microbiology 81 0.830 % 37. European Journal Of Clinical Microbiology Infectious Diseases 81 0.830 % 38. Journal Of Eukaryotic Microbiology 75 0.769 % 39. Plos Pathogens 75 0.769 % 40. FEMS Immunology and Medical Microbiology 74 0.759 % 41. Molecular Microbiology 74 0.759 % 42. APMIS 72 0.738 % 43. European Journal of Protistology 71 0.728 % 44. Microbes and Infection 71 0.728 % 45. Research In Microbiology 71 0.728 % 46. Acta Protozoologica 67 0.687 % 47. Microbial Pathogenesis 60 0.615 % 48. ISME Journal 56 0.574 % 49. Journal of General and Applied Microbiology 56 0.574 % 50. Brazilian Journal of Microbiology 55 0.564 % 51. Clinical Microbiology and Infection 53 0.543 % 52. Systematic and Applied Microbiology 50 0.513 % 53. FEMS Yeast Research 48 0.492 % 54. Applied Biochemistry and Microbiology 43 0.441 % 55. Aquatic Microbial Ecology 43 0.441 % 56. Helicobacter 43 0.441 % 57. Symbiosis 41 0.420 % 58. Folia Microbiologica 40 0.410 % 59. Eukaryotic Cell 38 0.390 % 60. Anaerobe 33 0.338 % 61. Food Microbiology 30 0.308 % 62. Reviews In Medical Microbiology 29 0.297 % 63. Yeast 28 0.287 % 64. Microbial Drug Resistance 26 0.267 % 65. Medical Microbiology and Immunology 24 0.246 % 66. Clinical and Diagnostic Laboratory Immunology 23 0.236 % 67. Tuberculosis 23 0.236 % 68. Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology 22 0.226 % 69. Environmental Microbiology Reports 21 0.215 % 70. Cellular Microbiology 18 0.185 % 71. Microbiology 18 0.185 % 72. Oral Microbiology and Immunology 17 0.174 % 73. Comparative Immunology Microbiology And Infectious Diseases 16 0.164 % 74. Cell Host Microbe 14 0.144 % 75. Future Microbiology 12 0.123 % 76. Innate Immunity 12 0.123 % 77. Microbial Biotechnology 11 0.113 % 78. Trends In Microbiology 11 0.113 % 79. New Microbiologica 10 0.103 % 80. Critical Reviews In Microbiology 9 0.092 % 81. Indian Journal of Microbiology 9 0.092 % 82. Journal Of Pure And Applied Microbiology 9 0.092 % 83. Current Topics In Microbiology And Immunology 8 0.082 % 84. FEMS Microbiology Reviews 8 0.082 % 85. Microbes and Environments 8 0.082 % 86. Clinical Microbiology Reviews 7 0.072 % 87. Nature Reviews Microbiology 7 0.072 % 88. Polish Journal of Microbiology 7 0.072 % 89. Virulence 7 0.072 % 90. Current Opinion In Microbiology 6 0.062 % 91. International Journal of Medical Microbiology 6 0.062 % 92. Journal of Microbiology Immunology and Infection 6 0.062 % 93. Mbio 6 0.062 % 94. Molecular Oral Microbiology 6 0.062 % 95. Protist 6 0.062 % 96. Microbial Drug Resistance Mechanisms Epidemiology and Disease 5 0.051 % 97. Microbiologica 5 0.051 % 98. Annals of The New York Academy of Sciences 4 0.041 % 99. Journal of Water And Health 4 0.041 % 100. Rickettsioses from Genome to Proteome Pathobiology and Rickettsiae As An International Threat 4 0.041 %

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[转载]人体微生物基因组图谱将为疾病诊疗寻找新途径

热度 1 hongkuan15 2012-12-25 10:39

人体微生物基因组图谱将为疾病诊疗寻找新途径 6 月 13 日美国研究人员申明已绘制出第一幅寄居于健康人体的微生物的全面基因图谱，这一成果来自于一项旨在更好地了解在从消化到感染等过程中起着关键作用的细菌和其他微生物的研究，是由美国国家健康研究院（ National Institutes of Health ）资助、耗时五年、耗资 1.73 亿美元的“人体微生物工程”（ Human Microbiome Project ）的成果之一，它将为医生诊断疾病和治疗病患开启了新的可能性。 这些研究成果发表在《自然》和《公共科学图书馆》等刊物，是基于对美国 242 名健康志愿者的口腔、鼻腔、皮肤、肠道和阴道等位置的样本的研究得出的。在人类基因组计划（ Human Genome Project ）中绘制 DNA 图谱的高级 DNA 测序机对这些样本进行了分析。 人类基因组计划确认了约有 22,000 个人类基因，而该项目在人体微生物──生活在人体内部或表面的微生物──中发现了超过 800 万个基因，并识别出了 10,000 多种微生物。 为何开展人类微生物组研究？ 基因与环境相互作用决定人体健康，目前大量的研究都集中在分析人的基因组成与疾病易感性和药物敏感性的关系上。但是在人体内发挥作用、影响我们生老病死的不仅有人的基因，还有大量的共生微生物的基因。 人体内有两个基因组，一个是从父母那里遗传来的人基因组，编码大约 2.5 万个基因；另一个则是出生以后才进入人体的数万亿共生微生物──实际上，它们的数量超过了人体细胞，二者之比为 10 ： 1 。特别是肠道内的多达 1000 多 种的共生微生物，其遗传信息的总和叫“微生物组”，也可称为“元基因组”，它们所编码的基因有 100 万个以上。两个基因组相互协调、和谐一致，保证了人体 的健康。因此，在研究基因与人体健康关系时，一定不能忽略共生微生物基因的研究。 人类微生物组是如何影响人体健康的？ 通过下面几个最新科学研究进展的例子，可以来说明肠道微生物组与人体健康的关系。 1 ）英国帝国理工大学教授尼科尔森的研究组 2006 年在《自然》杂志报道，通过对给药前大鼠的尿液代谢物进行全谱测定，可以把同一个遗传品系的大鼠分成两个类型，在给予高剂量的同一种药物后，一种类型表现出肝中毒的症状，另一种则安然无恙。研究发现，能够把遗传特性高度相似的个体区别开的尿液代谢物主要是肠道菌群产生的，未出现肝中毒症状的大鼠肠道里存在着可以把药物解毒的细菌，这些细菌保护了宿主。由此可见，肠道微生物组的基因组成与个体对药物的敏 感性有密切关系。最近，他们又在《自然》杂志报道，通过对中国、美国、日本和英国等 4 个国家 17 个不同地区的 4630 名志愿者尿液代谢组学分析，发现高血 压与肠道菌群的组成具有密切的关系。 2 ）美国华盛顿大学戈登小组 2006 年在《自然》杂志报道，肥胖小鼠的肠道菌群可以把人体不能消化的植物纤维，转变成短链脂肪酸供人体吸收利用，增加人体从食 物中获得热量的能力。细菌还可以直接调节人体脂肪代谢途径的基因表达活性，减少脂肪酸的氧化，增加甘油三酯从源头上的合成。研究人员认为，肠道菌群产生的 某种因子，很有可能是启动机体肥胖所必需的。 3 ）英国里丁大学吉布森小组 2007 年在《糖尿病》杂志报道，高脂食物显著减少双歧杆菌等保护肠道屏障的细菌，致使产生内毒素的细菌明显增加，导致进入血液的 内毒素增加，引起低度的慢性炎症，最后导致胰岛素抵抗等一系列代谢紊乱疾病。这一研究是通过动物模型进行的，在人体上是什么情况还需要研究。研究人体共生 微生物的基因，为阐明代谢性疾病等多种慢性病的病因提供了一种创新性的思维和方法，并为有效预防和治疗这些疾病带来了新的希望。 为诊断和治疗疾病寻找新途径 圣路易斯（ St. Louis ）华盛顿大学医学院（ Washington University School of Medicine ）的小儿消化与营养科主任菲利普•塔尔（ Phillip Tarr ）是这项涉及 80 家机构、约 200 名研究人员的项目的带头人之一，他说，“这实际上是生物学的一个新领域。”这幅新基因图谱将支持对一些起因综合了遗传因素与人体细菌群落变化的疾病的研究。 旧金山加利福尼亚大学（ University of California ）的生物学家迈克尔•费施巴赫（ Michael Fischbach ）称，“这项研究可能将导致对克罗恩氏病 的新疗法、对糖尿病和代谢疾病的新疗法，以及对其他疾病，例如湿疹的新疗法。”他未参与该项目。费施巴赫博士提醒，相关新药上市之前“还需要很长一段时间”，因为仍有许多问题需要解决──不仅是基因与细菌之间的相互作用，还有细菌在不同人体之间的巨大差异。研究人员称，从人类历史开始之时，微生物就寄居在人体之中。美国国家人类基因组研究所（ National Human Genome Research Institute ）主任埃里克•格林（ Eric Green ）称，“多数时候我们与它们和谐共处。”它们在消化和其他对人类生存十分重要的过程中起着关键作用。 但有时，这种有益关系会瓦解，进而导致疾病。格林博士称，“我们需要更好地了解正常微生物是什么样，以及什么情况下它会发生改变，进而引发或影响疾病。”该项目的研究人员之一、得克萨斯贝勒医学院儿童微生物中心（ Texas Children's Microbiome Center at Baylor College of Medicine ）主任詹姆斯•韦尔萨罗维克（ James Versalovic ）说，“这给出了健康人的基因与微生物参考组。”根据计划，研究人员将对儿童、老年人、来自非洲和南美洲等洲的人以及病人身上的微生物进行类似分析，以探明微生物在维持健康或引发疾病中所扮演的角色。 来源：生物探索

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[转载]破解微生物与物种健康之间的联系

hongkuan15 2012-12-25 10:37

“ 基因序列机器 ” ： 破解微生物与物种健康之间的联系 物种身上的微生物与其健康之间有没有联系 ? 这是美国科罗拉多大学微生物学家罗布 · 耐特（ Rob Knight ）想找破解的谜团。耐特在世界各地从野生动物身上提取细菌样本，然后带到实验室进行分析。耐特是微生物医学领域的权威，被誉为 “ 基因序列机器 ” 。他首先把各种微生物的基因序列破译出来，然后通过计算工作与物种身上的微生物进行比较，从而发现微生物与其健康之间的联系。他希望通过这种方法，找到微生物与物种健康之间的内在联系，进而找到物种保护的好方法。 野生动物身体上提取样本 进行基因排序并比对结果蜥蜴、键盘和脸，耐特喜欢对任何事物身上的微生物进行基因排序。下一步，他准备给地球排序。 罗布 · 耐特需要科莫多巨蜥的唾液。但他不知道这条一米长的危险的青年蜥蜴会不会服从他的指令。耐特拿着一个白色棉签小心翼翼地接近这条生活在科罗拉多丹佛动物园的巨兽，并在它的舌头一吐一吸过程中试探着取到了这只巨蜥的唾液。耐特把棉签放进一个经消毒过的玻璃试管，打开另一个试管并继续收集巨蜥头上和腹部的样本。样本包括生活在这只爬行巨蜥的口部、肠道和皮肤的上病毒和细菌。 依靠位于自己在科罗拉多大学波尔得分校的实验室，耐特将把上述微生物群体的基因进行排序，最后把在野生巨蜥上发现的微生物进行比较，研究这些微生物是否影响并如何影响动物的生存，还有圈养的雌性兽类为何易于 “ 英年早逝 ” 。 如果物种的微生物和健康有某种关联，那么耐特专注于该项研究。耐特是微生物组研究这门新兴科学的领军人物，他已经帮助发现了肥胖人群和消瘦人群肠道细菌的差异。他发现，人体肠道微生物产生显著差异的主要源于人们生活的外部环境。他记录下剖腹产和顺产的婴儿体内微生物的重大差异。在人体外部，耐特已发现，微生物在自然和人造环境下的差异，研究对象包括刚落到地面的雪到计算机键盘和浴室的地板。耐特坚持不懈地进行研究，仅在 2011 就发表或联合发表了 49 项研究文献。 耐特对这样的指责很敏感他做的仅为微生物调查而非严谨的假定检验。他说： “ 我们不做没有科学价值的研究。真正推动我们是，了解微生物世界有助于提升人类和环境健康。 ” 他表示，研究微生物群有助于解决一些社会问题，比如说治疗肥胖和营养不良。 地球微生物群研究工程 测序 20 万个环境样本从 2010 年开始，耐特就开始了至今为止最宏大的微生物群的研究工作：地球微生物群研究工程。该工程是对来自 20 万个世界环境样本 ( 土壤和水体 ) 的微生物群落进行测序和识别的联合研究行动。耐特称，该行动由位于伊利诺伊州的美国能源部所属的阿刚尼国家实验室的环境微生物学家杰克 · 吉尔伯特领导，将研究地球上支撑微生物生命所必需的蛋白质的主要目录、 50 万个重建微生物基因组和全球范围内的微生物代谢模式制作。 为了完成地球微生物群工程，耐特与另个两位生物学家鼓励全球微生物学家收集样本送给他们研究。他们已经收到 6 万样本，包括太平洋的深海沉淀物到阿拉斯加猫头鹰巢穴。研究者用美国能源部提供的 300 万元资助和其他私人赞助，已把 1.5 万个样本进行了排序。 地球微生物群工程不只是一个实验工程。该计划的目的是收集假定数据群，比如一些样本来自己澳大利亚古老和遭受破坏的海岸，这些样本用来检测海藻生病数量下降是否对其他有机体产生致命打击。通过比对数据群，研究团队应该可以检测出适应面更广的假设，比如样本中主要的微生物是否具有最重要的功能。耐特还在尽可能继续扩充自己的样本。 “ 耐特和吉尔伯特谈起了他们将让整个世界都变得充实的工程。看起来很有吸引力且不容易做到，但他们却不畏艰险，开始做起来了。 ” 加州大学的进化微生物学家约纳森 · 艾森说。 “ 耐特是基因测序前沿领域进行勇敢探索的少数几个人之一。 ” 现年 35 岁的耐特教授兴趣广泛，思维活跃，话题可以从用以估算死亡时间的微生物转向登上国际空间站去测下那里的微生物生命。他的青年时代在新西兰度过，那时起对化石、化学和计算机有浓厚兴趣。 “ 我从未只对一件事感兴趣，从未有过把科学分为生物学和物理学这样的想法。 ” 耐特说。他以前普林斯顿大学从事分析基因序列的进化工作。他的一位同事说， 2000 年的一天凌晨两点听到耐特解决了一个计算课题后兴奋得大喊大叫。这个通过对生命各领域 600 个物种进行编码蛋白测序的课题说明，排列和选择中的简单规则能解释基因的主要困扰：为何不同的有机体在相同的氨基酸下倾向拥有不同的编码序列。 2001 年耐特转至科罗拉多大学波尔得分校，在那里他的小组通过给 16S 核糖体 RNA 测序研究微生物的多样性。耐特认识到，虽然微生特的大量测序工作已启动，但如何处理这理数据得出科学的结论是个重大挑战。于是，他开发了一种软件，通过建立每种样本序列的进化树比对两种微生物群的差异。用这种方法，研究者发现胖白鼠与瘦白鼠的肠微生物种群不同。这个研究成果已成为该领域的经典分析方法。 “ 这种方法之前，我们只是简单比对下物种，但是明白物种是否相关才会给我们对生物群更深圳的理解。 ” 康奈尔大学的一位微生物专家说。 耐特对肠道寄居物很感兴趣，他又帮助开设了人类微生物群工程的教程，这项教程由美国国立卫生研究院资助 1.15 亿美元，用来对寄居在人体的几十万亿微生物进行测序。 耐特还需要大量处理数据。他和同事证明人体肠道、口腔、耳朵和其他器官的细菌大不相同。在对包括袋鼠、斑马等步入类动物的粪便进行研究后，耐特研究小组发现，无论是肉食动物、草食动物还是杂食动物，他们体内的微生物群属于厌食类生命。 耐特继续软件开发用于处理现代排序技术带来日益增大的数据。其中一个软件包叫做微生物生态学数量观测法，用于即时比对原始排序，确定物种，建立系统进化树，视觉化数据。营养不良和肠道疾病项目得到盖茨基金会巨额资助 耐特的另一个革新是发现如何把排序数据与包括酸碱度、环境、气温和收集时间在内的样本的元数据联系起来，这样最大量的信息就可以储存并用以分析。耐特鼓励人们联合起来，在研究时把获取的信息用标准化形式表现出来并加以比对。 耐特的研究成果定会让人大吃一惊： 2010 年，一家流行的侦探电视节目展示了耐特与另一名微生物专家合作开发的技术。他们用上述技术把留在计算机键盘上细菌指纹与个人一一对应起来。耐特团队还由于下列工作被广为关注：绘制覆盖在人脸 ( 从额头到嘴唇 ) 的微生物 ; 研究记录缅甸蟒的肠道微生物群在 3 天中消化一只老鼠时如何由饥饿变为饱餐模式。 耐特承认自己也是收集到用于检测时间序列的人类微生物群的目标个体之一，他连续 15 个月每天对自己的掌心、口腔和粪便进行取样。耐特称自己所有的研究都很严肃。比如说时间序列数据表明个类个体的微生物群比预想的要有更多变化。他希望这个发现能说服医生长时间检测人类微生物病或可以用于临床实验，让调查研究者检测微生物群的变异是否与用药用关。而要证明这点，就必须用自己的身体进行实验，耐特说。 耐特还有其他冒险项目：在一项工程中，他正在探索如果改变肠道和大脑之间的反应模式，肠道微生物群是否能影响精神健康。耐特还是负责研究营养不良和肠道疾病研究小组成员之一。这个研究项目得到了设在西雅图的比尔和梅琳达 · 盖茨基金会的巨额资助，专项研究未来的益生菌和微生物治疗方法。 来源：生物帮 、深圳特区报 作者： keeii Rob knight RESEARCH ABSTRACT SUMMARY: Rob Knight is integrating concepts from evolutionary biology and ecology with high-throughput sequencing to study molecular diversity. He is especially interested in understanding how the human microbiome develops and how variation in the microbiome affects health and disease.

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[转载]与人类完美共生的微生物

hongkuan15 2012-12-25 10:33

与人类完美共生的微生物 胃肠的粘膜表面具有复杂的微环境，许多无害的微生物寄居于此。然而病原微生物也企图破坏粘膜的表面，打开入侵人体的大门。这些病原微生物要么直接侵入粘膜，要么分泌毒素破坏之。肠表皮的细胞也进化出一套防御机制，如一些非经典免疫细胞表达 MHC I ， II 参与对病原微生物的免疫识别，还有的细胞在膜上表达 Toll-like 受体，使之能检测到病菌的存在，且引发免疫反应。 已知这些防御机制怎样分清敌我呢 ?Science 上 intimin 提出了一个观点，无非致病的沙门氏菌不会引起肠表皮合成炎症因子，他们发现此细菌抑制了 IkB 的降解， IkB 是一个重要转录因子 NF － kB 的抑制剂，正是此效应诱导了细菌对肠表皮细胞的耐受。 肠道内的微生物与生物体具有良好的共生关系，两者互惠互利。有益微生物与有害微生物的特征区分并不明显，一般来说，病原微生物会有一些附着装置，如 (type III translocation proteins) ，致病 E.coli 结合在人体肠表皮细胞上的 intimin 蛋白上， intimin 的工作是第一例报道有益微生物怎样避免表皮细胞的炎症反应的。 越来越多的证据表明 NF － kB 是肠炎症免疫反应的重要因子， IkB 与 NF － kB 结合时定位在核外，当 IkB 被 IkBa,b 磷酸化后，引起泛素化及降解，然后 NF － kB 得以入核行使转录因子功能。已知许多病原微生物可以激活 NF － kB 。 随着研究的深入，我们对在这个充满敌意的世界上与自己完美共生的一些微生物的了解日益加深。 A bug's life. Nonpathogenic Salmonella bacteria interfere with NF-kB activation in gut epithelial cells. The transcription factor NF-kB is activated by binding of bacterial products such as lipopolysaccharide to the surface of gut epithelial cells. Commensal bacteria that normally inhabit the gut such as nonpathogenic Salmonella have devised schemes to interfere with NF-kB activation and hence with the expression of genes involved in the inflammatory response. Nonpathogenic Salmonella block ubiquitination (UBQ) and degradation of IkB, an inhibitor that binds to and sequesters NF-kB in the cytoplasm. When IkB is degraded, NF-kB is released and moves to the nucleus where it switches on target genes involved in inflammation. This strategy may explain the virtual absence of inflammation in the gut mucosa despite its constant exposure to a variety of indigenous bacteria. 相关文章： Prokaryotic Regulation of Epithelial Responses by Inhibition of IB- Ubiquitination. Andrew S. Neish, Andrew T. Gewirtz, Hui Zeng, Andrew N. Young, Michael E. Hobert, Vinit Karmali, Anjali S. Rao, and James L. Madara Science 2000 289: 1560-1563. (in Reports) R. Medzhitov, P. Preston-Hurlburt, C. A. Janeway Jr., Nature 388, 394 (1997) . E. Cario et al., J. Immunol. 164, 966 (2000) . A. S. Neish et al., Science 289, 1560 (2000). L. Bry, P. G. Falk, T. Midtvedt, J. I. Gordon, Science 273, 1380 (1996). L. M. Higgins et al., Science 285, 588 (1999). M. Karin and Y. Ben-Neriah, Annu. Rev. Immunol. 18, 621 (2000) . K. Orth et al., Science 285, 1920 (1999). B. J. Rembacken et al., Lancet 354, 635 (1999) . P. Gionchetti et al., Gastroenterology 119, 305 (2000)

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[转载]人体的功能是由人类自己，还是与人类共生的微生物当家做主？

hongkuan15 2012-12-25 10:16

人体的功能是由人类自己，还是与人类共生的微生物当家做主？ 研究体内有益菌的科学家开始思考：人体的功能到底由谁当家作主？是由人类自己，还是与人类共生的微生物？ 重点提要 ■ 人体内的细菌细胞数是人类细胞的 10 倍，然而研究人员直到最近，才开始了解微生物对健康的助益。 ■ 有些细菌会制造人体无法合成的有益化合物，有些细菌则能训练身体对外来威胁不要过度反应。 ■ 计算机和基因定序技术的进步，让研究人员可详列出构成微生物群系的所有细菌基因。 ■ 可惜的是，抗生素的使用和其它因素破坏了人体内有益的微生物，可能因而导致自体免疫疾病和肥胖症的增加。 生物学家曾以为人类是独立的生理岛屿，可以完全靠自己调节内部运作：我们的身体会制造所有必需的酶来分解食物，吸收其中的养份来供应和修护组织及器 官；各组织送出的信号宣告了身体的状态，例如饥饿或饱足；免疫系统的特化细胞会自我学习如何辨识并攻击危险的致病微生物，却不会骚扰身体健康的组织。 然而过去 10 年来，研究人员证明人体并不全然是一座自给自足的孤岛，更象是一个复杂的生态系或一个社群网络：我们的皮肤、生殖器、口腔、尤其是肠胃 道等处，居住着数兆个细菌和其它微生物。事实上，人体内绝大多数的细胞竟然不是人类细胞，细菌细胞的数目是人类细胞的 10 倍；此外，由各种微生物和它们的 基因构成的微生物群系（ microbiome ），并不会对人类造成威胁，反而协助了从消化、生长到自我防卫等基本生理机制。 这就是所谓的人类「自治」！ 生物学家已详细检定了人体内最常见的微生物种类，最近他们开始调查这些居民的特定效应，也因而对人体的运作和一些现代疾病（象是肥胖和自体免疫疾病）越来越普遍的原因有了新见解。 种类繁多的共生细菌 每当提到人体内的微生物时，人们通常想到的都是病原体。的确有很长一段时间，研究人员专注於会造成危害的病菌，而忽略了那些有益菌的重要性。美国加 州理工学院的生物学家玛兹曼尼恩（ Sarkis K. Mazmanian ）认为，这是因为我们以扭曲的观点看世界，他说：「我们的自恋使我们的思想受到局限，我们相信自己拥有维护健康所需的一切功能，但不能 只因为微生物是外来的、只因为我们终生都可获得，就认为它们不是我们重要的一部份。」 事实上，所有人在生命非常初期时即拥有一个微生物群系，即使出生时一无所有，每个人都会从周围环境中获得自己的共生社群。由于子宫通常不含细菌，胎 儿一开始是无菌的个体，在通过产道时获得了一些来自母亲的共生细菌，这些细菌开始繁殖；之后在哺乳以及骄傲的父母、祖父母和亲朋好友照护的过程中，再加上 日常接触床单、毛毯、甚至宠物，都让婴儿的微生物方舟迅速扩充。到了婴儿时期末期，我们体内已形成了一个地球上最复杂的微生物生态系。 过去五年来，科学家努力描绘出这个生态系的特性。这是一项异常艰难的工作，举例来说，许多已演进得能够适应肠道拥挤又缺氧环境的细菌物种，难以在寂 寞宽阔的培养皿中进行培养。幸好研究人员找到避开这问题的方法：他们研究细菌的遗传指令（ DNA 和 RNA ），而不是整个细胞。由于 DNA 和 RNA 可在正常 含氧的实验室环境下操作，科学家只需从体内取出微生物样本、萃取其遗传物质，然後分析结果即可。 每种共生细菌都有它特有的标记：在细菌细胞负责制造 蛋白质 的核糖体内有一种 16S 核糖体 RNA ，其对应基因在各菌种都是独一无二的。只要定出这个基因的序列，科学家就能编列出体内微生物群系的完整目录，得知我们体内有哪些微生物物种，并比较不同人之间的确切物种组合。 科学家的下一步是分析微生物社群的其它基因，来判定哪些基因在人体内活化，又执行了哪些功能；这又是一件不容易的差事，因为菌种繁多，而且基因在萃 取过程中全都混合在一起了。虽然判定某特定细菌基因是否在人体内活化（或表现）的方法很直接，但要找出这特定基因属于哪个物种，却又是另一回事。幸好，过 去 10 年来计算机功能越来越强大，基因定序也非常快速，让过去不可能完成的分类和分析任务，变成只是较为复杂的工作。 来自美国和欧洲的两组科学家利用这些新技术，详列出人体内的细菌基因。 2010 年初，欧洲队伍发表了微生物基因普查报告：在人体的消化系统内，有 1000 多个菌种的 330 万个基因，大约是人类基因组 2 万 ~2 万 5000 个基因的 150 倍。 研究人类微生物群系的特性，带来了许多意外的发现：没有任何人的微生物组合是一模一样的，即使同卵双胞胎也不同。这个发现或许有助於解答人类基因组 计划呈现的谜题：该研究证实全世界所有人的 DNA99.9% 是相同的，我们的命运、健康、甚至一些行为，受自己基因影响的程度，可能还比不上微生物群系基 因差异所造成的影响。而且，虽然每个人体内微生物群系的组成菌种和相对数目差异很大，多数人仍享有一套完整的有益细菌基因，尽管这些基因可能由不同菌种提 供。然而，即使是最有益的细菌，如果出现在不该出现的地方，也可能导致严重疾病，例如在血液里会引发败血症，或在腹部器官的组织网络里造成腹膜炎。 【欲阅读完整的丰富内容，请参阅科学人 2012 年第 125 期 7 月号】 ( 撰文 ╱ 阿克曼（ Jennifer Ackerman ）翻译 ╱ 涂可欣

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微生物次级代谢产物的快速分离纯化

wcxjnu 2012-12-14 19:24

Rapid Method to Isolate and Purify Microbial Secondary Metabolites.pdf

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[转载]模拟显示太阳吞噬地球之前仅微生物可幸存(图)

杨学祥 2012-11-7 03:09

模拟显示太阳吞噬地球之前仅微生物可幸存(图) 2012年11月06日07:12 新浪科技 微博 评论( 127 人参与) 在末日前的10亿年里，地球上的唯一生命将是单细胞的微生物，漂留在高温、高盐的独立水体里。 　　新浪科技讯 北京时间11月6日消息，28亿年后，地球生命将迎来末日。届时太阳将膨胀成一个巨大的红色星球，其热量将使地球成为灼热的死亡星球。在末日前的10亿年里，地球上的唯一生命将是单细胞的微生物，漂留在高温、高盐的独立水体里。 　　如此严酷的前景对于现在的外星生命寻找者来说却是希望所在。未来地球的景象暗示着，在其他恒星周围的行星上，或许具有比之前预计的更为多样的环境，许多之前认为不可能出现生命的地方，也许还有一线生机。 　　通过现有的地球和太阳的知识，英国的研究者计算出了当太阳膨胀成巨大的红色星体之后，地球生命形态的变化时间表。之前的研究中，地球是作为整体进行模拟的，但圣安德鲁斯大学的杰克·奥玛利-詹姆斯及其同事认为，应该把生命在某些极端条件下生存的可能性考虑进去。 　　与太阳类似，不同体积的恒星其“老化”的速率是不一样的，对简单或复杂的生命体影响也有差异，研究团队对生命在大小不同体积的恒星影响下的寿命进行了研究。奥玛利-詹姆斯说：“可居住性并不是某个行星的固有属性，它本身也是有生命周期的。” 　　研究者首先模拟了地球表面不同纬度地区升温的景象，同时考虑地球轨道特征的长期变化。模型显示，当太阳衰老时，到达地球的热量增多，复杂的生命形式逐渐凋萎，植物、哺乳动物、鱼类直至无脊椎动物都随着温度升高而消失。海洋蒸发殆尽，板块之间由于缺少水作为润滑剂而停止移动。最终，高温的盐水池残存于稍微凉爽的高纬度地区、洞穴或者深地底。微生物在这些池水中还能生活大约10亿年，之后也将“灰飞烟灭”。 　　将这一模型应用于其他体积不等的恒星，结果显示，类地行星上的生命在最初的30亿年中会以单细胞微生物的形式出现，复杂的生命体存在的时间相对短得多，而在恒星开始衰亡的时候，环境条件又会变得只适合微生物生存。因此，研究小组说，从时间角度上，如果我们找到外星生命的话，那将很可能是微生物。 　　奥玛利-詹姆斯说，任何地外世界生命形式的发现都将是无与伦比的成就。他现在正在研究遥远未来时地球上微生物的化学特征，以及是否可以通过寻找类似的特征，来确定那些看起来没有生命迹象的星球是否有微生物存在。“它很可能不是一个死亡的行星，而是一个适宜居住的寿命期接近终点的行星”，奥玛利-詹姆斯说。 　　英国开放大学的尤安·莫纳汉也持有相同观点，他认为行星上的生命形式可能存在着从简单到复杂，再从复杂到简单的周期。这将对寻找外星生命有所帮助，他说，“如果生命存在于许多地方，我们要做的，就是在其中找出有多细胞生物的那一些。”(任天) http://tech.sina.com.cn/d/2012-11-06/07127771901.shtml

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纪念中国微生物学会成立六十周年大会暨2012年学术年会在南京举行

wmy9039 2012-10-31 08:05

由中国微生物学会、中国科学院微生物研究所主办，南京师范大学和江苏省微生物学会共同承办的“纪念中国微生物学会成立60周年大会暨2012年中国微生物学会学术年会”，27日在江苏省会议中心（南京钟山宾馆）举行。学会名誉理事长赵国屏、理事长邓子新及江苏省副省长曹卫星等领导和专家出席，来自全国各地的900余名微生物学者参加了本次会议。 　 今年学术年会的主题是微生物的多彩世界。分会场的主题分别为：微生物的多样性与 微生物资源 开发利用及保护；微生物与人类健康和社会安全；生物技术与工业、农业以及环境微生物学等。本次年会首次开设科普分会场，将就“超级细菌”、“食品微生物污染”、“微生物与环境污染治理”等大众关心的热点问题开展科普展板宣传和大会报告。 大会首先由军事医学科学院杨瑞馥研究员和福建省微生物研究所连云阳研究员分别缅怀和追记了中国微生物学界前辈伍连德和王岳教授；会议特邀饶子和、赵国屏、邓子新、焦念志、徐建国院士做开幕报告，内容涉及病原微生物蛋白质结构及相互作用、合成生物学、国内微生物药物的研究现状与发展、微型生物碳泵与海洋储碳、新发传染病等，随后来自国内外五十多位专家学者分别从微生物多样性与微生物资源利用及保护、微生物与人类健康和社会安全、生物技术与工业、农业、环境微生物学为大会作了主题及分会报告。 会议还就目前微生物发展的主要问题和研究热点进行探讨，与会者一致认为本次会议加强了不同专业、不同学科之间的学习交流，我们应该继承老一辈微生物专家实事求是、勇于奉献的精神，戒骄戒躁、踏实工作，为我国微生物学发展做出贡献。 现任理事长邓子新院士就“我国微生物药物的研究现状与发展方向”作大会报告，在SARS病毒分子流行病学和起源进化的研究等方面取得国际公认成就的赵国屏院士等都出席大会。 视频报道： http://www.jetv.net/online/playwinzd.asp?newsid=63996 http://www.jstv.com/c/gg/wjxw/201210/t20121028_1170668.shtml 会议感想 学会风雨六十载，院士报告真精彩。 此次会议收获啥？好动石头不生苔。 扬州游记 扬州西湖杨天下，亭台桥塔 皆文化。 盐商个园乃四大，大明寺中藏高塔 。 五亭、钓鱼台、二十四桥和白塔 唐朝高僧鉴真

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[转载]Mantel test 是对两个矩阵相关关系的检验

syfox 2012-10-30 15:01

Mantel test 是对两个矩阵相关关系的检验，由 Nathan Mantel 在1976年提出。之所以抛开相关系数发展这样一种方法，是因为相关系数只能处理两列数据之间的相关性，而在面对两个矩阵之间的相关性时就束手无策。Mantel检验专治这种不服。 这种方法多用于生态学上，不同的样本case对应不同的变量，而不同的变量可以分属不同的类别，对case有不同角度的刻画。如基于不同植物种类数量可以建立样本间的两两距离矩阵，只需套用距离计算公式即可；不同样本的微生物clone序列，通过Unifrac方法也可以计算得到样本间距离矩阵；不同位置，两两间距离也可以用距离表示。所得到这些矩阵，如果希望验证两类描述间有没有相关关系，就非常有用了。比如我希望检验微生物群落是否和植被群落有对应关系，就可以将微生物Unifrac矩阵对植物的比如Bray-Curtis距离矩阵做个相关分析，由得到的结果得出自己的推论。这种方法的好处在于，不管你是什么数据，只要能计算有距离属性的值，都可以转化为距离矩阵进行分析。本人《空间方法在微生物生态学中的应用》（好像是生态学报2010年2月）一文中已有提及，在此延伸到实际应用。 Mantel test，顾名思义，是一种检验。既然是检验就得有原假设，它的原假设是两个矩阵见没有相关关系。检验过程如下：两个矩阵都对应展开，变量两列，计算相关系数（理论上什么相关系数都可以计算，但常用pearson相关系数），然后其中一列或两列同时置换，再计算一个值，permutation 成千上万次，看实际的r值在所得r值分布中的位置，如果跟随机置换得到的结果站队较近，则不大相关，如果远远比随机由此得到显著性。 如图，得到的值在这个区域，说明跟随机出现的数值比较接近，因此 $z.stat 6.009877 $p 0.519 这里使用的是z统计量，不是r，使用的ape包里的 mantel.test() 函数。 The function calculates a Z-statistic for the Mantel test, equal to the sum of the pairwise product of the lower triangles of the permuted matrices, for each permutation of rows and columns. It compares the permuted distribution with the Z-statistic observed for the actual data. 然后用vegan算，用r统计量，得到差不多的结果，也是不显著。 mantel(q1,q2) Mantel statistic based on Pearson's product-moment correlation Call: mantel(xdis = q1, ydis = q2) Mantel statistic r: 0.169 Significance: 0.279 Empirical upper confidence limits of r: 90% 95% 97.5% 99% 0.351 0.425 0.516 0.597 Based on 999 permutations 但是不同相关方法会对结果造成很大的影响， mantel(veg.dist, env.dist) Mantel statistic based on Pearson's product-moment correlation Call: mantel(xdis = veg.dist, ydis = env.dist) Mantel statistic r: 0.3047 Significance: 0.001 Empirical upper confidence limits of r: 90% 95% 97.5% 99% 0.113 0.150 0.174 0.215 Based on 999 permutations mantel(veg.dist, env.dist, method="spear") Mantel statistic based on Spearman's rank correlation rho Call: mantel(xdis = veg.dist, ydis = env.dist, method = "spear") Mantel statistic r: 0.2838 Significance: 0.001 Empirical upper confidence limits of r: 90% 95% 97.5% 99% 0.126 0.160 0.187 0.223 Based on 999 permutations 此处我的理解是：这说明对矩阵也需要检验其分布假设，不符合分布假设的条件下用spearman秩相关更靠谱。偏mantel相关函数包括三个变量（矩阵），即控制第三个矩阵影响下前两个矩阵的相关性。 进一步关于Mantel correlogram。这种方法基于上述相关系数，不过其中一个矩阵换成了设计好的不同距离矩阵，分析相关性，得到不同距离下某多元变量组与之相关性的结果。 mite.correlog = mantel.correlog(mite.hel.D, XY=mite.xy, nperm=999) mite.correlog Mantel Correlogram Analysis Call: mantel.correlog(D.eco = mite.hel.D, XY = mite.xy, nperm = 999) class.index n.dist Mantel.cor Pr(Mantel) Pr(corrected) D.cl.1 0.514182 358.000000 0.135713 0.001 0.001 *** D.cl.2 1.242546 650.000000 0.118174 0.001 0.002 ** D.cl.3 1.970910 796.000000 0.037820 0.052 0.052 . D.cl.4 2.699274 696.000000 -0.098605 0.001 0.004 ** D.cl.5 3.427638 500.000000 -0.112682 0.001 0.005 ** D.cl.6 4.156002 468.000000 -0.107603 0.001 0.006 ** D.cl.7 4.884366 364.000000 -0.022264 0.134 0.134 D.cl.8 5.612730 326.000000 NA NA NA D.cl.9 6.341094 260.000000 NA NA NA D.cl.10 7.069458 184.000000 NA NA NA D.cl.11 7.797822 130.000000 NA NA NA D.cl.12 8.526186 66.000000 NA NA NA D.cl.13 9.254550 32.000000 NA NA NA --- Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1 A table with the distance classes as rows and the class indices, number of distances per class, Mantel statistics (computed using Pearson's r, Spearman's r, or Kendall's tau), and p-values as columns. A positive Mantel statistic indicates positive spatial correlation. An additional column with p-values corrected for multiple testing is added unless mult="none". 这种方法多用于空间分析中，用于表征不同尺度下某多元变量的变化趋势。我还没有见过用到dna数据上的，可以考虑写个东西。 基本就这些吧，见到有新鲜应用再讨论。

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高通量测序技术及其在微生物领域中的应用

bioseq 2012-10-9 15:19

高通量测序技术及其在微生物学研究中的应用.pdf 本文着重介绍新一代测序技术在微生物领域中的应用。 欢迎大家阅读！

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拮抗细菌防治植物病原真菌研究

kejidaobao 2012-9-28 09:40

近年来，果蔬作物设施栽培面积的扩大，为病害的发生提供了适宜的环境，一些重要病害日益严重。如由葡萄孢引起的灰霉病目前已成为茄果类、瓜类、葱韭类、浆果类等多种果蔬作物生产的主要限制因素。由于抗病育种研究周期长，技术难度大，目前抗灰霉病的材料或品种还比较缺乏，而化学农药防治又造成病菌抗性增强以及污染环境等问题。生物防治具有安全、高效、持久的特点，特别是避免了化学防治带来的一系列问题且生物防治因对环境、生态和人类健康安全的优点，在世界各国得到了广泛的重视并发挥着越来越重要的作用。应用于灰霉病的拮抗微生物很多，包括真菌、细菌、放线菌等。与真菌相比，细菌作为生防资源，以其高速的繁殖能力、较强适应环境的能力和多种多样的代谢活动，在生物防治研究中扮演了重要的角色。在植物病害生防细菌中，芽抱杆菌的防治效果尤为显著。因此，开发新的、环境友好的高效防控产品越来越受到重视，生防微生物的应用日益广泛，已成为农业可持续发展的重要组成部分。 《科技导报》2012年第27期20—23页刊登的吴慧玲等的文章“一株拮抗芽孢杆菌的分离鉴定及其β-1,4-葡聚糖酶基因的克隆”，阐述了从北京郊区菜地分离得到的拮抗巨大芽孢杆菌，对该菌株的平板对峙、分子鉴定、抑菌活性物质鉴定及相关基因克隆等方面的研究，结果表明该菌株具有很好的抑制病原真菌的活性，能够显著抑制甘蓝枯萎病菌、西瓜枯萎病菌、小麦纹枯等病原菌。羧甲基纤维素钠平板筛选及刚果红染色实验发现该菌具有很强的产纤维素酶（CMC酶）的能力，同时克隆得到了该菌株的β-1,4-葡聚糖酶基因并进行了序列分析，为该菌株在植物真菌病害防治中发挥巨大潜能提供理论依据。 放线菌是拮抗菌种类最多的天然微生物资源，其广泛分布于自然界，具有十分重大的开发应用潜能。链霉菌是放线菌的一个最重要类群，目前为止，大约2/3的抗生素是由链霉菌产生的。A01是北京市农林科学院植保环保研究所从京郊菜园土壤中筛选到的一株对作物多种病原真菌有很强拮抗活性的生防放线菌，经初步的离体生物测定和温室防效试验表明，该菌株对蔬菜上的重要病害如灰霉病和枯萎病均有很好的控制作用，是一株具有很好开发应用前景的植物病害生防菌。 封面图片为A01发酵上清液在番茄灰霉病害防治效果图。以化学农药灰康（1000×）、清水做为对照。封面图片由吴慧玲提供，本期封面由金功博设计。 （责任编辑 吴晓丽）

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[转载]（转帖）微生物天然产物生物合成领域的大小牛

zwbyt 2012-9-24 09:56

Sir David Hopwood John Innes 研究所教授，英国皇家科学院院士，爵士 sir ，链霉菌遗传学的大牛，发表了天蓝色链霉菌的基因组序列，以及编了一本链霉菌遗传操作的 ‘ 圣经 ’ 。 2009 年上海的放线菌生物学大会就专门为他 76 周岁生日举行盛大晚会。另外有好多的生物合成的牛人都在其门下做过博后研究。个人主页： http://www.jic.ac.uk/staff/david-hopwood/index.htm 目前基本退休。 Christopher T. Walsh 哈佛医学院教授，美国科学院院士。主要研究生物合成酶及修饰酶的结构和功能，抗生素和 siderophores 的生物合成及抗性研究。主要贡献在非核糖体多肽（ NRPS ）的生物合成和大环化，比如万古霉素， microcin 等分子， 还鉴定了一系列酶的功能 in vitro （这个领域当之无愧的老大）。基本上美国一半以上该领域的 faculty 都在其门下做过博士或者博士后（听说的，未统计）。发表了很多详细的 review ，是该领域的经典必读啊。主页： http://walsh.med.harvard.edu/frame_research.htm 个人自传： http://www.jbc.org/content/285/39/29681 Peter F. Leadlay 剑桥大学教授，首次发现红霉素 erythromycin 是由 PKS （ polyketides ，聚酮合成酶）合成， PKS 分子机理研究和组合生物合成研究的大牛。曾经听过他的报告，还有他的学生的报告。主页： http://www.bio.cam.ac.uk/~pflgroup/index.html Mohamed A. Marahiel 德国马尔堡大学教授，德国科学院院士。非核糖体多肽（ NRPS ）和核糖体多肽（ RPS ）的大牛。主要研究 NRPS 的晶体结构，合成机理，组合生物合成和 chemoenzymatic synthesis ，和酶催化反应机理。代表分子太多， surfactin 等等主要来之 bacillus 。 主页： http://www.uni-marburg.de/fb15/ag-marahiel Chaitan Khosla 斯坦福大学教授，主要研究 PKS 分子机理，工程修饰，异源表达等。代表分子： erythromycin 和 epothilone 。 Kosan 公司的创始人之一，成功开发 epothilone 作为抗癌药物。主页： http://www.stanford.edu/group/khosla/Home.html David Cane 美国布朗大学，大牛，主要研究 PKS ，非诚勿扰某女曾在该组。主页： http://www.chem.brown.edu/Faculty/dec/Research.html Richard H. Baltz lily 公司，链霉菌遗传学的大牛，主要负责 daptomycin 的生物合成，异源表达和组合生物合成，这个事 NRPS 组合生物合成做的最好的化合物。 Ben Shen 美国威斯康星 — 麦迪逊大学药学院药学教授。中国人很多。代表分子 bleomycin （杜良成， NRPS-PKS hybrid ） , leinamycin （唐功利和 Yi-Qiang Cheng ， trans-AT ） , C-1027 （刘文，聚二炔）。主页： http://www.chem.wisc.edu/~shen/SHEN_GROUP.html Wilfred A. van der donk UIUC, 荷兰人，也听过这个人的报告。主要研究羊毛硫抗生素（该领域大牛）和膦酸类化合物，中国人也很多。主页： http://vanderdonk.scs.uiuc.edu/van_der_Donk/Home.html David H. Sherman 密歇根大学，代表作： Pikromycin 中的 PKS module-skiping 机理等。主页： http://www.lsi.umich.edu/facultyresearch/labs/sherman/pi 邓子新 院士，上交大和武大教授。 Hopwood 的博士生，中国该领域的第一把交椅吧，主要成果：南昌霉素，梅岭霉素， DNA 分子硫化修饰系统。 Bradley Moore Scripps 研究所教授， NRP （ natural product reports ）新任主编，年轻有为，主要研究海洋天然产物的生物合成，跟海洋天然产物领域的大牛 W.Fenical 合作，代表分子 salinosporamide 。主页： http://moorelab.ucsd.edu/ Jason Micklefield 英国曼彻斯特大学教授，研究 CDA 的合成机理和突变合成，貌似这不是他研究的主要方向。主页： http://www.manchester.ac.uk/research/jason.micklefield/ Blaine A. Pfeifer Khosla 的博士，第一次在 e.coli 中表达出了 erythromycin 前体 6-Ed ，专长 PKS 在的异源表达。跟 Gregory Stephanopoulos 合作在 e.coli 表达出了紫杉醇的前体。主页： http://engineering.tufts.edu/chbe/people/pfeifer/index.asp Yi Tang UCLA ， Khosla 的博后， in vitro reconstruction of Iterative Polyketide ， 真菌次生代谢产物的生物合成，最近很火。主页： http://www.seas.ucla.edu/~yitang/index.htm Christian Hertweck 德国 HKI ，在 Jena 。新生代牛人，代表分子 Rhizoxin ，证明它是由植物病菌的内生细菌产生的，还首次在厌氧菌中发现抗生素。现在主要研究 genome mining find natural products 。主页： http://www.hki-jena.de/index.php ... fa26888220b6f6/2/16 J?rn Piel 德国波恩大学，年轻有为，代表作 trans-AT ， 代表分子 bacillaene ， pederin 。 Rolf Müller 德国萨尔大学，主要做粘细菌的次生代谢产物的生物合成和异源表达，代表作 NRPS 中的 module skipping 。 Lutz Heide 德国图宾根大学，链霉菌中 aminocoumarins 类化合物的合成。 Gregory L. Challis 英国华威大学，主要贡献是 genome mining 。 Sean F. Brady 洛克菲勒大学，主要研究方向从 metagenomics 中发现天然产物。是大牛 Jon Clardy 的学生。 Liangcheng Du UNL ，植物病原真菌中的天然产物的发现和合成。 Shu-Ming Li 德国马尔堡大学，主要研究真菌中生物碱的生物合成 Clay C.C. Wang 南加州大学， mining Aspergillus 也做的不错。 日本的不太了解，貌似该领域不错。 国内其他： 刘文，最近很火，有机所的百人。还有唐功利也是百人，做的很好。此外还有南海所的张长生鞠建华都做的不错。沈月毛刚刚去了山大，也做的很好。微生物所的几个谭荣华张长新等人也做生物合成有关的一些工作，很不错。 PS ： Jay Keasling ，在细菌 E.coli 中合成青蒿素，牛啊！

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女孩，你以后会选择剖腹产吗？

热度 4 Ripal 2012-9-9 01:08

身边越来越多的人选择刨腹产，所以逐渐对剖腹产很感兴趣，查查了国内外剖腹产的情况： 2010年数据显示，中国剖腹产仅次于墨西哥，我想现在应该是第一了；2011年数据显示，德国近三成的妇女选择剖腹产；据世卫生组织调查，全球剖腹产人数剧增。 到底剖腹产和自然产相比，对后代的影响大吗？一直考虑这个问题，所以想设计个相关的课题。最近看到杨焕明的言论： 顺产的孩子免疫力更强吗？ 　　人是否会得疾病，并不单一由自身基因决定，还与体内的各种菌的基因相关。因为人体在运作过程中，有体内的各种细菌、真菌参与其中，这种菌先天的好与坏，也决定了人的健康。 　　杨焕明院士说，从这个观点出发，他认为，顺产的孩子比剖宫产的孩子身体免疫力好。这是因为，新生儿在自然分娩时，第一口吸进的微生物是母亲产道内的大量益生菌。这些益生菌携带着良好的基因，它们在婴儿无菌的消化道“安营扎寨”，然后形成多样化的菌群，让人身体保持健康平衡。显然，剖宫产的孩子恰恰却失去了这个“良机”，让他们“输”在了免疫力的起跑线上。当然，这些研究才刚刚开始。 更加坚定了我设想剖腹产课题的信心！目前不解的是：小鼠剖腹产能反映人类的剖腹产吗？如果小鼠不行，是不是猪更接近一些？ 剖腹产对孩子怎么样，看转载的知识，看完我想问：女孩，你以后会选择剖腹产吗？ Anyway，母亲很伟大，不管是剖腹产还是自然产！ 致敬！ （转载） 随着时代的进步，越来越多的 女性 在生孩子时都会选择 剖腹产 ，认为 自然 生产孩子痛苦，而剖腹产打上麻药不感觉就生了。其实，自然 顺产 ，恢复时间短，恢复快，对孩子还有好处。而剖腹产就成为一个大手术了，恢复时间长，对孩子还有一定的危害。让我们就这个话题看看下面的内容。 自然生产对孩子 呼吸 系统的未来 发育 特别好。当 胎儿 还在妈妈肚子里的时候，它生活在羊水中，整个的呼吸系统里存在着一定量的羊水和黏液，而在自然生产的过程中，经过子宫收缩和产道挤压，孩子呼吸道中的羊水和黏液就可以被充分挤出来。而剖腹产的孩子就没有这么“幸运”了。 1、剖腹产的小孩儿容易患呼吸系统疾病 如前所述，剖腹产的小孩没有经过产道的挤压与刺激，免疫系统和肺部发育都会受到一定的影响，后天就更容易患呼吸系统的疾病，如小儿肺炎、哮喘等病症。英国有个统计，剖腹产小孩儿患哮喘的概率比正常顺产的孩子高80%。 2、剖腹产的小孩儿更容易患统合失调症 由于剖腹产的小孩儿头部没有受到挤压，小孩儿脑子可能更快一些。但事实是，这些孩子往往是脑子比手快，即想得挺快，但动手动脚的能力弱，会滞后，导致常做出半途而废的事情。 所谓统合失调症，就是想的和做的不是一回事，他们的思维往往无法约束自己的行为。而剖腹产正是导致孩子统合能力失调的一个重要原因。 3、自然生产的小孩儿意志力更坚定 其实，人的一生跟出生时从产道出来的情形差不多，都是要自己寻找道路，然后千辛万苦地出人头地。所以说自然生产的小孩一开始就得到了磨练。 自然生产的小孩儿从潜意识里抱着一定要出去的决心，自己找道路，历尽艰苦，才来到这个世界，所以意志力会更坚定，吃苦精神与生俱来。而剖腹产的小孩儿则没有受到外力的挤压，他们丧失了一次先天的人生洗礼，这对其在意志力方面，就造成了一种先天的缺失，会导致其在以后的生活中，遇到挫折或苦难，就轻言放弃。 4、自然生产的小孩儿独立性更强 剖腹产的小孩儿对肌肤之亲的需求会更大，这也与婴儿没有经过产道挤压有关。自然生产的小孩儿相对比较独立，后天做事往往更能独当一面。 我们总结一下本节，自然生产的小孩子在生产过程中无形地具备了很多素质，有方向感，更坚定，更能吃苦，更会活动身体，运动协调能力好，呼吸系统和神经中枢都能很好地被刺激到，所以肺气更足，身体更强壮。所以，我认为，如果母子都正常，仅仅因为母亲娇气，胆小怕疼，那真的没必要剖腹产，一定要选择自然生产，这样对母亲的身体恢复和孩子将来的发育都有巨大的裨益。 5、自然生产可以强健孩子的肺 生产过程中，子宫的收缩是有节律的，受到这种有节律的压缩和扩张的刺激，小孩子的肺会更加强大和容易扩张。 对于小孩儿的第一声啼哭，古人还有更深层的理解。他们认为，小孩子在母体中是特别快乐的，因为只有先天特别圆满，才能仅仅用了十个月的时间完成人类几亿年的进化。而一来到这个世界上，就等于进入了一个苦难的世界，人不能指望别人给你快乐，要靠自己好好地修道，好好地学习，转苦为乐，才能得到人生的大快乐与大智慧。 原来剖腹产有这么多危害宝宝健康原因，你看到了么？看来还是顺应自然的顺产对大人对小孩都有好处，而且收费还低，恢复还快。当然，如果通过检查医生认为你不合适顺产的，还只能选择剖腹产。

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采样记 登攀

热度 1 lusilan 2012-8-27 17:15

前数日，为探究高原湖泊微生物生理生态之规律，吾辈8人共至川西高原四姑娘山区，于高山上下纵横约10日，工作纵然辛苦，然而高原风景亦殊然称丽，特以诗句记之。 巍矣四姑娘，雄踞川康西。 女儿多秀丽，男子古称奇。 既以科研故，有此缘睥睨。 险峻修国道，大江足下迤。 巨石卧中路，泉水漫流急。 车登夹金山，云雾罩单衣。 高原有反应，欣喜几当之。 下山倍疾速，日隆须臾至。 从此暂休憩，登攀俟雄力。 陟高有几何，一千六百米。 山高不足惧，所苦阴雨期。 飘云在身旁，干衣那可觅。 行走多小径，跋涉水与泥。 牦牛时可见，罢食瞪人直。 飞瀑遐迩闻，湍湍击小石。 平坡开阔处，鲜花各色齐。 河谷多青草，骏马踏水驰。 山顶有湖泊，湛然若玉璧。 瑰丽如处子，渺渺飘鲜衣。 窥此心欲动，不忍侵神肌。 高处风景奢，最足广胸臆。 归来味转薄，此以留追忆。

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厦大记忆

热度 51 YC2011 2012-8-24 22:55

厦大记忆 曾泳春 我在25年前没有顺理成章地去上厦门大学，应该是我抗争的结果——在家门口上大学，多没意思啊！于是我终于没有去厦大，虽然我把厦大微生物专业当成了我的第三志愿。 虽然我没上厦大，但我的很多同学都上了厦大，而2年后的89年，我弟弟也上了厦大生物化学专业。所以我几乎每年都会去厦大玩，通常是在暑假。可以说，厦大在我的青春年少时光里，也书写了浓重的一笔。 厦大的男生住在芙蓉，女生住在石井，研究生住在凌云。据说芙蓉是陈嘉庚女儿的名字，石井是女婿的名字，我没有考究，也可能记忆有误。我上大学第一年暑假回乡，就迫不及待地跑到厦大找同学玩。高中有个男生是厦大计统系计统专业的（我至今不明白为什么不是统计系统计专业），住在离正校门最近的那个芙蓉楼，应该是芙蓉2。于是我们最先到他的宿舍去玩，结果在门口就不敢进去了，我探了一下头，就看到阴森森的宿舍里脏得插不进脚，地上堆着一桶一桶待洗的衣服，真不知他们如何在这样的宿舍里生活。而2年后我去我弟弟的宿舍，境况大约也是如此，我弟弟把一整套茶具放在地上，人们在茶具上迈过来迈过去的，他居然还满不在乎地要用这样的茶具泡茶给我喝。男生承受脏乱的能力真强啊！ 我弟弟本科时住在芙蓉9，那可是一夫当关万夫莫开的重要地段，因为所有的女生都要经过芙蓉9去石井的女生宿舍。于是我弟弟他们经常趴在宿舍走廊的栏杆上，欣赏每个经过的女生，看到心仪的女生，就有人期期艾艾地唱一句郑智化的闽南语歌：卡想嘛得不到你！（怎么想也得不到你）。女生们都知道这群男生的厉害，经过芙蓉9的时候坚决不抬头，头也不回地走向石井。石井宿舍楼在山上，山下有个铁门，铁门一关，女生们就安全了！ 我最常去的其实就是石井，高中时的死党，当时在厦大电子工程系，住在石井4。石井4几乎是全校最高的宿舍楼了，从芙蓉9到石井的铁门，已经是一段上坡路，从铁门走到石井4，还要上2个好多级的台阶，再爬到5层宿舍楼，真是累坏了。80年代中后期，电子工程系的女生还比较少，一个系的女生还住不满一间宿舍，因而她们的宿舍还有一个外系的女生。这个外系是建筑系，87年第一次成立的新系，当年只招到一个女生，就是这个女生。于是她成了建筑系的女皇。当时每个系的楼里分男、女厕所，而这个系的女厕所只有这个女生在上，简直是专门为她开设的女厕所。 我在高中时和死党最要好，到现在依然是每年回去都要碰面，可见女人的友谊是十分长久的，长久过男女之间的爱情。这次回乡，我跟她聊天，说起了很多往事。她说那时我和她通信真是疯狂，几乎隔天一封，有时甚至一天一封，最少也是一星期两封。要知道，当年从上海到厦门的信，要走4、5天。这样热烈的通信程度，照今天的少男少女看来，几乎就是同性恋的热烈程度了。而我这样热烈地给死党写信，得到的惩罚就是我没给我的男朋友写过一封信，更别说情书了，因为我和男朋友自恋爱以来，就天天在一起，中国纺织大学的校园太小了，我们之间根本不需要写信。 说回厦大，那时厦大的学生还有一绝，就是每天看一下日历（农历），掐指一算，就拿起泳衣去海边游泳。这个掐指一算算的是平潮的时间，到海里游泳必须在涨潮到平潮这个时间段，如果是退潮的时候去游泳，那就危险了。农历日期乘以0.8，就是平潮的时间，比如今天是农历20，那么下午4点就是可以游泳的时间了。说到游泳，我真是十分汗颜。我每年暑假都会去游泳，去厦大就去海里游，在老家就在九龙江里游，每年暑假泡在水里晒得跟碳一样黑，这么多年下来我居然没有学会游泳，我都不知我泡在水里干什么了。而我弟弟是和我一起开始学游泳的，他很快就会游了，到了厦大以后，在海里游泳的技艺更加纯熟。有次厦大一群男生去鼓浪屿游泳，上了鼓浪屿每人先吃了一碗鱼丸汤热身，就跳进海里，有人起哄说看能不能从鼓浪屿游到厦门本岛，于是一个男生很热烈地游起来，还真游到了厦门本岛。他得意得不行，但很快不得意了，因为他只能穿着一条游泳裤，穿过大半个城市回到厦大。 厦大的食堂n多，我已经记不太清了，但记得每个食堂边都有几个大大的泔水桶，让大家扔剩饭菜。说“扔”，是因为泔水桶旁边很脏，人们倒剩饭菜只能站得远院的，把盆里的饭菜以抛物线的路径扔进桶里。而更绝的是，一群老鼠也会远远地等着，等到人们一离开，它们就蜂拥到泔水桶找吃的。厦大当年的电影院很大，有年暑假我和死党去看了一次录像，看的时候还要在脚边点上蚊香，不然会被蚊子叮死。而那次看的录像里不知怎么15分钟后就开始脱衣服，越脱越多，我和死党只好举着蚊香逃出了电影院。 厦大当年似乎洗热水澡的浴室少得可怜，所以我弟弟他们那些男生都是洗冷水澡过来的。冬天洗冷水澡，即使在亚热带的厦门，也是要有相当的勇气的。弟弟说他们那时一边唱着谭咏麟的《水中花》，一边奋不顾身地冲到冷水龙头下，继续颤抖地唱着《水中花》：这个深夜里没法可以安睡，我看星空洒泪，让晚风吹...... 关于厦大的记忆，还有上弦场、芙蓉湖、情人谷，都留下了我们青春的足印。被热带和亚热带植物覆盖得郁郁葱葱的厦大校园，每个角落都透着神秘，从三家村到芙蓉湖到情人谷到上弦场，一批批的人在这个校园里走过他们的青春。 曾在厦大电台排行榜上盘踞很久的top1歌曲，方季惟，《含泪的眼》。 http://www.xiami.com/song/play?ids=/song/playlist/id/103141/object_name/default/object_id/0 芙蓉5 凌云 石井 芙蓉湖 情人谷 2012情人谷的最后一朵荷花 上弦场

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[转载]科研动态 8月20日10时发布

xupeiyang 2012-8-20 10:58

· Science重要发现：癌症与微生物组 (8-20) · 武大舒红兵院士连续发表两篇PNAS论文 (8-20) · 吕志民博士Cell揭示肿瘤形成新机制 (8-20) · Nature新期刊：中国学者发现金纳米粒子新生 (8-20) · 中山大学JBC文章癌症研究新成果 (8-20) · 诺奖得主Cell子刊HIV新文章 (8-20) · 西兰花可治疗乳腺癌 (8-20) · 日发现一种自闭症的生理指标 (8-20) · 印度斥巨资研制抗HIV疫苗 (8-20) · Cell头条：癌细胞生存基因图谱 (8-17) · Science医学：大脑新排污系统浮出水面 (8-17) · Science医学：通用型流感疫苗近在咫尺 (8-17) · Nature：艾滋病药物专利期满，更多人将从中 (8-17) · Science新发现：细菌可致癌 (8-17) · 973项目发表J Immunol文章解析天然免疫机制 (8-17)

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能遏制细菌生长的天然产物

热度 1 Helmholtz 2012-8-9 13:53

能遏制细菌生长的天然产物 美国科学家揭秘亥姆霍兹感染中心所发现天然药物的作用机制 2012年8月3日 电子显微镜下的Sorangium cellulosum细菌图。 S. Cellulosum属于粘细菌，从中可以提取包括Ripostatin在内的多种天然产物。 一支国际研究团队在著名《科学》杂志上发表文章，阐释一类天然产物抑制细菌生长的机理。亥姆霍兹感染研究中心（HZI）发现的这种产物可以阻断细菌细胞中的RNA聚合酶，后者负责读取遗传信息。科研人员通过超级敏感的分析手段证明，这种有效成分对酶的攻击是在不同的作用点上，不同于迄今的各种抗生素，因此可以开发全新的抗菌药物。 Myxopyronin、Corallopyronin和Ripostatin都源自于粘细菌。这种土壤微生物可以产出一系列具有生物活性的化合物。有些具有抗癌作用，比如同样由HZI发现的埃博霉素已经是上市抗癌药物。而另一类化合物如Myxopyronin、Corallopyronin和Ripostatin则可以杀灭其他细菌。 HZI科研人员在多年前就发现，这些活性成份可以抑制细菌RNA聚合酶。他们如今与美国新泽西州罗格斯大学的伙伴一起澄清了作用机制。酶的外形有个类似于蟹钳的结构。为了能绑定细菌DNA，这个钳首先需要张开，尔后在读码过程中咬合关闭。而Myxopyronin、Corallopyronin和Ripostatin可以阻止酶钳的重新张开，致使RNA聚合酶被卡住，无法读出进一步的基因。 借助高度敏感的“smFRET”（单分子荧光共振能量转移）标记法，美国合作伙伴理查德·埃布赖特（Richard Ebright）和阿里班.查克拉伯蒂（Anirban Chakraborty）成功地测量出在不同读码阶段两个“分子剪刀”的开口距离大小，进而验证了该化合物的作用机制。 HZI“微生物有效成分”科研组的罗尔夫·詹森（Rolf Jansen）博士说：“值得关注的是看到我们发现的物质其作用机制跟所有其他已知抗生素全然不同，这有助于对已经耐其他抗生素的病原体开发全新药物。”他的同事赫伯特.伊希克（Herbert Irschik）补充说，目前这些物质还不当作药物来用：“它们在培养皿中表现出很好抗菌效果。但要体内见到同样效果并保证病人可以耐受，必须做进一步的开发。我们至今仍不能肯定药物开发的路还有多漫长。”这有待于看研究人员未来的科研结果。 “这项科研结果提示我们，粘细菌与其他天然产物中还有多大潜力”，HZI“微生物天然产物”部的负责人罗尔夫·米勒（Rolf Müller）教授说。 “许多药物、尤其是对治传染病的药物自于自然界。我们确信我们会在未来几年继续发现一些具有很好苗头的化合物。” HZI“微生物有效成份”科研组的研究重点是从粘细菌中查找并提取有可能开发成为抗菌药物的各种物质。 原始出版物： Opening and Closing of the Bacterial RNA Polymerase Clamp Anirban Chakraborty, Dongye Wang, Yon W. Ebright, You Korlann, Ekaterine Kortkhonjia, Taiho Kim, Saikat Chowdhury, Sivaramesh Wigneshweraraj, Herbert Irschik, Rolf Jansen, B. Tracy Nixon, Jennifer Knight, Shimon Weiss, and Richard H. Ebright Science 3 August 2012: 591-595 参考：2008年基于一篇CELL文章的生物谷的相关博文 http://bbs.bioon.net/bbs/home.php?mod=spaceuid=504722do=blogid=1638

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NATURE:土壤根部的微生物群落

oryzameng 2012-8-2 21:09

一种陆地植物与其根部微生物组中的土壤微生物之间的关系，对这种植物的生长状态很重要。更深入了解这些微生物群落，将为控制植物生长和对病原体的易感性提供机会，尤其是在可持续性农业生产体系中。两个单独工作、但并行探索最佳实践的研究小组，对模型植物拟南芥的根部微生物群落进行了定性。这两个小组分别在两个大洲、用五种不同土壤类型进行研究，但却得出了相似的总体结论。每个“根腔”（根周围紧挨着根的“根围”及存在于“根内”的内生腔）中的菌落受土壤类型影响最大，受宿主基因型的影响较小。在自然土壤中，拟南芥植物优先被放线菌、变形菌、拟杆菌和绿弯菌建立菌落。而且对于未来研究工作来说重要的一点是，拟南芥的根在受控环境条件下对土壤细菌的选择性，会模仿那些在某种自然环境中生长的植物（对土壤细菌的选择性）。 原文下载： nature11237.pdf

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[转载]坏水果还能吃吗？

hongri1130 2012-7-23 21:13

不少人的做法是把坏的部分挖掉再吃。这样做对不对呢？还得看水果是怎么个坏法。 流言： 【提醒！苹果烂一点就不能吃了哦】有人吃水果时，碰到水果烂了一部分，就把烂掉的部分剜掉再吃，以为这样就健康了。实际上，即使把水果烂掉的部分削去，剩 余的部分也已通过果汁传入了细菌的代谢物,甚至还有微生物开始繁殖，其中的霉菌可导致人体细胞突变而致癌。因此，苹果烂一点就不能吃了哦！ 真相： 不单单是苹果，水果都是些娇气的东西，怕摔怕碰，怕冷怕热。所以，我们经常会碰到一些烂果子。基于“勤俭节约”是国人崇尚的一种美德，于是，那些摔坏的苹 果被老妈紧急做成的果盘，出现褐色斑块的鸭梨变成了梨汤，还得从长出青霉的橘子中抢出两瓣来吃。这些抢救性吃法究竟对不对？我们还得从烂果子的来源说起。 一般来说，产生烂果子的原因可以分成三类，一是由于磕磕碰碰引起的机械性损伤，二是由于低温引起的冻伤，三是由于微生物侵染引起的霉变腐烂。 碰伤的苹果还是好苹果 这三类损伤中，机械性损伤是最常见的。比如，车筐里装一袋子又红又大的苹果，然后经过了一段正在挖沟的小路；又或者一个品相完好的苹果，在洗干净甩水的时候飞向了地板。结果，就是你只能直面一堆“鼻青脸肿”的大苹果了。还好，这样的碰撞并不会引起什么。 那些变软的部位，只是因为碰撞，细胞发生了破损，细胞质溢出。同时，由于细胞损伤，一些无色的多酚类物质被转化为深色的醌类物质，使得伤口呈现出特 别颜色（其实，切开的苹果不立即吃完，也会变成褐色）。不管怎么说，纯属碰伤的烂苹果只会给人带来感官上的不悦。只要在碰撞后短时间内吃完（别让细菌在上 面安居乐业），这类“坏果子”并不会影响我们的健康。 冻伤的香蕉也是好香蕉 夏天时，我们通常会把水果送入冰箱。但是，在冰箱里面放了一晚的香蕉，变成了烧火棍的模样。如果，时间再长一点，整个香蕉都会变成酱了。于是，“扔还是不扔”又成了难题。 实际上，香蕉就是因为温度过低而“患病”的。 在低温条件下，香蕉中的超氧化物歧化酶（SOD）的活性会急剧降低，不能及时清除细胞内自由基。越积越多的自由基会改变细胞膜的通透性，破坏细胞结构。另一方面，低温还能提高果胶酯酶的活性，这种酶会分解不溶性的果胶，从而使香蕉组织变软。 放在冰箱里的香蕉果皮还会变黑，这是因为果皮中的聚苯氧化酶（PPO）把香蕉皮中天然存在的酚类聚合为多酚，这种多酚是一种与人体皮肤中黑色素类似 的物质。此外，香蕉果皮的细胞膜破损之后，会释放出多巴胺，在氧化酶的作用下这种物质会与空气中的氧发生反应，生成棕色物质。这样一来，香蕉就变得又黑又 软，不堪食用了。 放在冰箱里的黄瓜表面也容易出现一些水渍斑，那也是由于低温影响了细胞膜作为“城墙”的功能，最终引起细胞坏死。 虽然成因不同，但是冻伤香蕉和碰伤苹果的结局是相似的——都是细胞的破损。如果没有细菌抢着去抢占这些破损细胞的营养，这类坏果子也是相对安全的， 虽然味道和口感会差一点。不过，由于细胞的破损，氨基酸、糖和无机盐等从细胞中流出来，给致病微生物、特别是真菌的生长提供了良好条件，一旦被霉菌侵占， 问题就不同了。 霉变的水果，还是送进垃圾桶 与碰伤、冻伤不同的是，霉变的水果，垃圾桶才是他们最好的归宿。 在水果上出现频率最高的就是以扩展青霉为代表的青霉，它们产生的展青霉素会产生引起动物的胃肠道功能紊乱，肾脏水肿等病症，并且因为展青霉素与细胞 膜的结合过程是不可逆的，也就是说他们会赖在细胞上不走，会对细胞造成长期的损伤，甚至有致癌的可能。小鼠经口服用的半数致死剂量为，雄性每公斤体重 46.3毫克，雌性每公斤体重29-48毫克。 特别需要注意的是，把霉变部位去除再食用也未必安全，因为霉菌产生的展青霉素可以扩散到果实的其他部位。中国预防医学科学院的一项调查就发现，霉变 苹果上外观正常部位的展青霉素含量为霉变部位的10-50%。正常部位的苹果的展青霉素含量可能高达3毫克每公斤。这样看来，还是把已经霉变的水果都送进 垃圾桶更保险。 酒味果子，区别对待 除了上面提到的这些外观有明显变化的烂果子，我们还经常碰到一些变味的水果。比如，放久的苹果散发出了酒味，还能不能吃？如果在外观上没有明显的异 常，口感上还可以接受，本着节约的原则，还是可以吃的。因为，水果（特别是苹果）在长期储存过程中，可能因为缺氧，转而进行无氧呼吸，将苹果内部的糖类物 质转化为酒精。于是，我们就闻到酒味了。 这里还要同那些已经变软变黑发出酒味的苹果区别一下。因为，这种发酵的苹果上很可能存在其他有害的杂菌，这样的果子最好参按照霉变果子处理。 结论： 不同的烂果子要区别对待。那些因为碰撞和冷冻造成的烂果子，还是可以吃的。至于那些因为霉菌感染变质的果子，还是尽快送入垃圾箱吧。 参考资料： 刘勇等。1991。我国部分地区霉烂苹果及部分水果制品中展青霉素的测定。卫生研究。20（4）：35-37。 蒋跃明等。1991。香蕉低温酶促褐变。植物生理学报，17（2）：157-163。 青霉及其毒素。http://course.cau-edu.net.cn/course/Z0173/ch08/se02/slide/slide01.html

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折腾了1周终于做出了PCA分析的3D图

热度 3 bennyg 2012-7-23 18:36

用了linux下的QIIME，和windows下的KiNG 3D viewer,对微生态感兴趣的联系我哦，特别是做肠道微生物的。

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[转载]微生物电池驱动高灵敏微纳光传感器系统问世

热度 1 crossludo 2012-7-22 15:19

微生物电池驱动高灵敏微纳光传感器系统问世 近日，美国佐治亚理工学院王中林课题组的杨青、刘莹和李泽唐等科研人员成功制备出一种微纳复合材料高效微生物电池驱动高灵敏半导体纳米线光探测器，并研制出一套自驱动高灵敏微纳光传感器系统。该微纳光传感器系统的应用将在降低能源消耗、发展新型超灵敏传感器网络等方面发挥重要作用，并将推动微纳器件在机械、电学、光学、能源和生物等多个领域广泛应用。相关成果发表于德国《应用化学》。 据了解，快速发展的物联网技术需要海量且低能耗的多种类型传感器，这些传感器负责实时采集环境信息，不断更新数据，通过互联网实现对事物的智能处理和控制。 基于纳米材料的光传感器由于具有灵敏度高、速度快和能耗低等优点，符合物联网技术发展的需求。然而，到目前为止，高灵敏的纳米材料光传感器主要由外电路驱动，这不仅显著增加了微纳器件的体积，而且还严重限制了器件的使用灵活度。为此，构建具有传感、控制、通信和反馈等多种功能的微纳系统是纳米科技发展的主要目标之一。 在王中林的指导下，杨青、刘莹和李泽唐等人成功利用微纳复合材料研制出一种微型微生物电池驱动纳米线光探测器，进而制备出一套自驱动高灵敏微纳光传感器系统。该系统μL尺寸的微生物电池的功率密度输出达到30W/m2（相对于电极面积），达到目前国际已报道成果的最好水平。同时，该系统的光探测灵敏度高，可探测nW/cm2的光，响应度达到300A/W。此外，噪音分析显示，该器件噪音等效功率比国际上已有报道低2~3个数量级。 业内专家表示，该研究的应用范围涵盖环境、健康、能源和通信多个领域，例如在环境领域的污水和气体污染物监测等方面可获得广泛的应用。

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防病治病——话说真菌

热度 7 qpzeng 2012-7-12 06:23

虽然细菌和真菌（酵母、霉菌等）都是菌，但此菌非彼菌！细菌是原核生物，没有典型的细胞核结构，而真菌是真核生物，有真正的细胞核，人、动植物也都是真核生物，表明真菌在进化水平上高于细菌，与人、动植物相近。你若不是微生物专业学者，大概对真菌没有什么概念，甚至只知道细菌，不知道真菌。但是，我们每个人几乎都被真菌感染过，比如那奇痒无比的“烂脚丫”（“香港脚”），严重的还会发展成“灰指甲”，终生难以治愈！ 有趣的是，真菌通常只在人体表面（皮肤）感染，很难长到内脏器官里去。这一方面是因为人的免疫系统已经能有效清除体内真菌，另一方面稳定的微生物生态系统（由多种有益的共生微生物组成）也是防止真菌在体内繁殖的天然屏障。 跟细菌引起的传染病相比，真菌病比较少见，而且也不那么容易产生抗药性，因此抗真菌药物的种类很少，市场上主要是咪唑类药物（如咪康唑、酮康唑、伊曲康唑等），其杀菌原理都是抑制真菌的类固醇合成。虽然人体也需要类固醇（如胆固醇），但由于合成酶类的催化专一性不同，人体内胆固醇合成不受咪唑的影响。 尽管真菌感染多限于皮肤、指甲等浅表组织，但在以下几种情况下，人体也能被真菌严重感染，甚至还能毙命。 一、免疫缺陷 艾滋病是感染人免疫缺陷病毒-1型（HIV-1）后未经任何治疗发展而成的一种严重的免疫缺陷疾病。患有艾滋病的人几乎对所有的病原体都没有免疫力，当然也很容易被真菌感染。事实上，1981年美国的第一例艾滋病还是因为患者罕见的真菌病（肺隐球菌病）而被发现的。有一种说法，HIV-1并非艾滋病人致死的主因，真正的元凶是细菌和真菌感染，因此有人主张将艾滋病当成非病毒性传染病（机会性感染）来治疗，其效果可能比服用毒副作用极大的抗病毒药物更好，可以让病人的生活质量大幅度提高。此外，抗菌药物比抗病毒药物更便宜。 二、免疫抑制 凡是做过器官移植手术的人，必须终生服用免疫抑制药物抗排斥，因此这类人群就比较容易受到真菌感染。还有一些患有自身免疫病（如红斑狼疮、风湿性关节炎、风湿性心脏病）的患者，由于免疫功能亢进易导致自身组织和器官的免疫损伤，因此医生也会让患者服用一些免疫抑制药物，于是他们便成为真菌感染的高危人群。 三、菌群失调 由于抗生素的滥用，有害细菌（病原菌）被杀灭，有益细菌（益生菌）也被迫“殉葬”，这样就打破了内脏（主要是胃肠道）中原有微生态系统的平衡，让真菌得以乘虚而入，这在医学上称为“二次感染”，即真菌的“深部感染”。若发生这类感染，患者必须连续服用昂贵而且对肝肾损伤严重的咪唑类药物长达几个月甚至几年。 四、环境变化 女性生殖器官常有某些产酸菌共生，使之能保持一种不适合真菌滋生的酸性环境。但是，由于各种原因（经期不洁、产后感染）可能使产酸菌减少甚至死亡，导致酸性下降，真菌（主要是白色念珠菌）开始繁殖。还有一种较为普遍的情况，有些女性没有分清是细菌感染还是真菌感染，就自作主张地使用了含有杀细菌剂的洗液，结果把原来的产酸菌杀死了，却把真菌这条“恶狼”引来了。 综上所述，真菌病对人类的威胁似乎比细菌和病毒小，但若不幸感染了深部真菌，治疗起来也非常棘手，最坏的情况是送走了真菌这条“饿虎”，却迎来了肝肾功能的严重损害，不能不引起我们的高度重视啊！

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[转载]Nature重要成果：解析人类“第二基因组” -微生物组

bennyg 2012-7-11 16:50

Nature重要成果：解析人类“第二基因组” -微生物组 已有 130 次阅读 2012-5-29 17:32 | 系统分类: 论文交流 | 关键词:第二基因组 近日一项大型测序项目对来自非洲、南美和美国的531份人类粪便样本展开了研究，揭示了随着年龄人类肠道微生物的改变以及在不同国家人群中的差异。研究结果表明尽管来自不同文化和地理位置的人们肠道细菌多样性上存在不同，然而这些微生物群对于代谢功能影响却是相似的。相关论文发布在5月9日的《自然》(Nature)杂志上。 尽管人体的表现型主要是由人类自身的基因表达调控，然而众所周知人类也是与微生物共生的，那些在出生后进入人体并对人体代谢产生重要影响的微生物是后天禀赋的重要承载者。在人体内微生物的编码基因的总量大约是人类编码基因数目的50-100倍，这相当于在人类体内存在着另一个基因组通过表达调控人体的生命健康，因而这一微生物组又被称为是“人类的第二基因组”。 加州大学戴维斯分校的食品科学家David Mills评价说：“这是一篇具有重要意义的论文，获得了多个关键性的研究现。”“这是一个令人印象深刻且复杂的研究工作，”英国伦敦帝国学院的分子生物学家Jeremy Nicholson说。这两位研究人员均未参与该研究。 其规模性和复杂性源于该研究小组希望解答多方面的题——“出生后的发育、生理状态、文化传统和居住地理位置对于这些微生物群……在个体中的相异程度的影响，”该研究的负责人、华盛顿大学遗传学家Jeffrey Gordon说。 为此，研究人员收集了来自马拉维农村村民、委内瑞拉印第安人和美国大都市居民的粪便样本。随后他们对取自粪便样本的DNA进行了高通量测序确定了存在的微生物物种和菌株，以及最为丰富的微生物基因。 研究人员发现三个国家的婴儿微生物组形成都具有一个共同的模式。Nicholson 说：“需要6-9月的时间来获得第一组6或700个细菌，然后再经过几年的时间才能获得成人微生物组。Gordon发现在这些国家之间存在相同的发育时间间隔，但是生成的微生物组却不同，我们称之为第三世界种群和西方种群。” 其中最显著的一个差异就是微生物多样性的程度，相比于美国人印第安人和马拉维人具有更大的多样性。“然而，具有讽刺意味的是，就食用的食物而言美国人应该具有更大的多样性，”Mills说。Gordon认为西方然缺乏多样性有可能是“我们的生活方式、我们的卫生保健程度和我们对于抗生素的使用”所致，还需要更进一步的研究来验证这些可能性。 尽管来自三种不同文化人群的肠道微生物组存在这些差异，它们之间也存在惊人的相似性。Gordon说：“跨越三个群体，我们观察到了维生素生物合成呈年龄相关性的改变。在婴幼儿中，肠道细菌往往携带更多拷贝与叶酸生物合成相关的基因，而老年人的肠道则潜藏中更多叶酸代谢相关的基因。与之相反的是，与微生物B12合成相关的基因随着年龄在肠道微生物组中更为普遍。”“这就是这些研究结果真正迷人的地方，它反映了宿主的需要，”Mills说。 Mills说详细记录跨越年龄和文化的人类微生物组为未来的研究提供了重要的资源。这项研究产生了一个明显的问题：如果有的话，这些细菌对于人们的健康造成了怎样的差异？根据本周Liene Bervoets在法国里昂的第19次欧洲肥胖症大会上的一份呈述，相比于正常体重的儿童，肥胖儿童肠道中的脆弱拟杆菌和普通拟杆菌的比例存在显著的差异。“到底肠道菌群的改变是肥胖症的因或是果还有待确定，然而很明显微生物群能够帮助从我们的食物中获取能量，”Bervoets说。 Gordon和他的研究团队现在正计划研究超当微生物组有可能对于能量获取的影响。“我们的长期希望……是理解微生物组间的相互关系，消耗的食品的营养价值，以及人们的营养状态，”Gordon说。 Yatsunenko T,Rey FE, Manary MJ,et al.Human gut microbiome viewed across age and geography.Nature (2012) doi:10.1038/nature11053.

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亥姆霍兹环境研究中心UFZ寻求饮用水污染微生物快速检测合作伙伴

Helmholtz 2012-7-9 09:04

亥姆霍兹环境研究中心UFZ寻求饮用水污染微生物快速检测合作伙伴 (也算是技术转移与合作的一种方式) 德国亥姆霍兹环境研究中心UFZ的Thomas Mascow博士所在科研团队新近发表了关于一种基于微生物发热计量用于快速检验饮用水污染的技术路线。因为德国乃至欧洲已经有基于其他化学原理的成熟技术，德方希望在中国或其他新兴经济体国家找到技术合作伙伴，以探讨共同开发完善工艺并找到市场应用的空间。 Mascow博士提出对合作方的希望： 从过去的原理性测试的经验来看，我们比较希望与具有较强环境生物学背景的优秀科研团队合作。 对合作伙伴的主要期望是： 有足够的从事水质中微生物分析的研究条件和相关经验；关注饮用水、矿泉水、食品用水以及医药行业的用水安全，包括在工业或家庭的污水排放外之外的所有涉及需要监控微原微生物污染的各种水体。 - 合作伙伴应拥有生物安全实验室和接触致病菌的权限，能够在分子生物学水平对细菌族群进行分类甄别 - 指纹图谱技术（针对不同的进化标记基因（16S rRNA的目标）的T-RFLP） - RTQ-PCR技术 - 定量分析细菌的手段（如荧光原位杂交 FISH技术 ） - 合作中或者可能会用上基于质谱分析的相关设备 - 非常重要的考虑还包括科研实力之外的社会资源，包括与产业用户及上级监管部门有充分的沟通交流，以方便接下来根据实际情况共同做实际现场测试和联合产品开发。 欢迎有良好微生物工业应用基础或重点从事饮用水污染检测相关单位跟亥姆霍兹北京代表处进行联系。 亥姆霍兹北京代表处地址： 北京朝阳区东三环北路8号 亮马河大厦2-1723 邮编 100004 联系人：刘彤 电话： 65907865； 传真：65907867 邮箱： info@helmholtz.cn 一种新式的基于微生物热量计量的饮用水污染快速检测法.pdf Rapid analysis of bacterial contamination of tap water using isothermal calorimetry Thomas Maskow∗, Katrin Wolf, Wolfgang Kunze, Sabine Enders, Hauke Harms  Calorimetry was applied to monitor bacterial contamination in tap water.  The method allowed faster contaminant detection than conventional methods.  Theoretical considerations show that calorimetry is superior to colony detection.  Quantification of the contaminant was also possible with the new method.  Heat signals were characteristic for the combination of strain, medium and conditions.

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调节性树突状细胞研究进展与文献分析

xupeiyang 2012-7-4 11:13

树突状细胞（dendritic cells, DCs）是体内作用最强的抗原递呈细胞, 成熟DCs能够加工和递呈各种抗原, 并通过一些固有免疫受体如Toll样受体识别病原微生物表达的模式分子, 以及通过主要组织相容性抗原复合物（MHC）和共刺激分子的表达, 引起初始T细胞的活化、 增殖。近年来的越来越多研究表明, 体内存在着能够负向调节免疫应答强度、 维持免疫耐受的DCs, 并将其命名为调节性树突状细胞(Regulatory dendritic cells )。 调节性树突状细胞在一些感染性疾病、 肿瘤和自身免疫性疾病的发生过程中扮演了重要角色。 研究论文引证分析结果： 引文报告 主题=(Regulatory dendritic cells) 时间跨度=所有年份. 数据库=SCI-EXPANDED. 找到的结果数: 9813 被引频次总计: 314514 去除自引的被引频次总计: 239983 施引文献: 126745 去除自引的施引文献: 118314 每项平均引用次数: 32.05 h-index: 218 http://apps.webofknowledge.com/CitationReport.do?product=WOSsearch_mode=CitationReportSID=N15kNB3HpnlGk4pdkc1page=1cr_pqid=1viewType=summary 研究论文计量分析结果： 字段: 作者 记录 计数 %，共 9813 柱状图 表格中显示的数据行 所有数据行 THOMSON AW 71 0.724 % AKIRA S 43 0.438 % MUNN DH 42 0.428 % PUCCETTI P 41 0.418 % SAKAGUCHI S 41 0.418 % LIU YJ 40 0.408 % AKDIS CA 38 0.387 % FALLARINO F 38 0.387 % ZHANG L 37 0.377 % STEINMAN RM 36 0.367 % 字段: 国家/地区 记录 计数 %，共 9813 柱状图 表格中显示的数据行 所有数据行 USA 4303 43.850 % GERMANY 1104 11.250 % JAPAN 854 8.703 % ENGLAND 754 7.684 % FRANCE 687 7.001 % ITALY 647 6.593 % PEOPLES R CHINA 509 5.187 % CANADA 458 4.667 % NETHERLANDS 430 4.382 % AUSTRALIA 333 3.393 % 字段: 基金资助机构 记录 计数 %，共 9813 柱状图 表格中显示的数据行 所有数据行 NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH 535 5.452 % NIH 344 3.506 % NATIONAL NATURAL SCIENCE FOUNDATION OF CHINA 121 1.233 % DEUTSCHE FORSCHUNGSGEMEINSCHAFT 120 1.223 % WELLCOME TRUST 90 0.917 % MINISTRY OF EDUCATION CULTURE SPORTS SCIENCE AND TECHNOLOGY OF JAPAN 62 0.632 % JUVENILE DIABETES RESEARCH FOUNDATION 58 0.591 % EUROPEAN UNION 56 0.571 % CANADIAN INSTITUTES OF HEALTH RESEARCH 53 0.540 % SWISS NATIONAL SCIENCE FOUNDATION 49 0.499 % NATIONAL INSTITUTE OF ALLERGY AND INFECTIOUS DISEASES 47 0.479 % EUROPEAN COMMISSION 44 0.448 % NATIONAL CANCER INSTITUTE 44 0.448 % SWEDISH RESEARCH COUNCIL 42 0.428 % NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH NIH 41 0.418 % GERMAN RESEARCH FOUNDATION 35 0.357 % INSERM 34 0.346 % AMERICAN HEART ASSOCIATION 33 0.336 % NATIONAL HEALTH AND MEDICAL RESEARCH COUNCIL OF AUSTRALIA 33 0.336 % NATIONAL MULTIPLE SCLEROSIS SOCIETY 33 0.336 % DFG 32 0.326 % JAPAN SOCIETY FOR THE PROMOTION OF SCIENCE 32 0.326 % CROHN S AND COLITIS FOUNDATION OF AMERICA 31 0.316 % EU 29 0.296 % EUROPEAN COMMUNITY 29 0.296 % MEDICAL RESEARCH COUNCIL 29 0.296 % DEUTSCHE FORSCHUNGSGEMEINSCHAFT DFG 28 0.285 % AMERICAN CANCER SOCIETY 25 0.255 % CANCER RESEARCH INSTITUTE 23 0.234 % CANADIAN INSTITUTES OF HEALTH RESEARCH CIHR 22 0.224 % DEPARTMENT OF DEFENSE 22 0.224 % NCI 22 0.224 % ITALIAN MINISTRY OF HEALTH 21 0.214 % ROCHE ORGAN TRANSPLANTATION RESEARCH FOUNDATION 20 0.204 % SWISS NATIONAL FOUNDATION 20 0.204 % TAKEDA SCIENCE FOUNDATION 20 0.204 % US NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH 20 0.204 % HOWARD HUGHES MEDICAL INSTITUTE 18 0.183 % JDRF 18 0.183 % MEDICAL RESEARCH COUNCIL UK 18 0.183 % NATIONAL INSTITUTE OF HEALTH 18 0.183 % NATIONAL KEY BASIC RESEARCH PROGRAM OF CHINA 18 0.183 % NETHERLANDS ORGANIZATION FOR SCIENTIFIC RESEARCH 18 0.183 % SCIENCE FOUNDATION IRELAND 18 0.183 % DUTCH CANCER SOCIETY 16 0.163 % GERMAN RESEARCH FOUNDATION DFG 16 0.163 % JUVENILE DIABETES RESEARCH FOUNDATION INTERNATIONAL 16 0.163 % NIH NIAID 16 0.163 % CANADIAN INSTITUTE OF HEALTH RESEARCH 15 0.153 % CANCER RESEARCH UK 15 0.153 % 字段: 机构 记录 计数 %，共 9813 柱状图 表格中显示的数据行 所有数据行 HARVARD UNIV 318 3.241 % UNIV PITTSBURGH 238 2.425 % INSERM 157 1.600 % UNIV OXFORD 148 1.508 % NIAID 141 1.437 % YALE UNIV 136 1.386 % UNIV PENN 132 1.345 % OSAKA UNIV 108 1.101 % UNIV LONDON IMPERIAL COLL SCI TECHNOL MED 108 1.101 % NCI 107 1.090 % UNIV TOKYO 105 1.070 % UNIV CALIF SAN FRANCISCO 102 1.039 % UNIV WASHINGTON 102 1.039 % KYOTO UNIV 99 1.009 % UNIV CALIF LOS ANGELES 98 0.999 % INST PASTEUR 94 0.958 % UNIV MICHIGAN 91 0.927 % LEIDEN UNIV 88 0.897 % MT SINAI SCH MED 88 0.897 % WASHINGTON UNIV 87 0.887 % JOHNS HOPKINS UNIV 83 0.846 % UNIV PARIS 05 83 0.846 % IST SUPER SANITA 80 0.815 % ROCKEFELLER UNIV 80 0.815 % KINGS COLL LONDON 79 0.805 % STANFORD UNIV 79 0.805 % UNIV TORONTO 78 0.795 % UNIV PERUGIA 74 0.754 % UNIV TEXAS 74 0.754 % EMORY UNIV 72 0.734 % KAROLINSKA INST 72 0.734 % MCGILL UNIV 70 0.713 % UNIV WURZBURG 68 0.693 % COLUMBIA UNIV 66 0.673 % UNIV TUBINGEN 66 0.673 % HANNOVER MED SCH 65 0.662 % UNIV HEIDELBERG 65 0.662 % UNIV MINNESOTA 65 0.662 % CNRS 63 0.642 % BRIGHAM WOMENS HOSP 62 0.632 % MED COLL GEORGIA 62 0.632 % UNIV EDINBURGH 62 0.632 % UNIV MUNICH 62 0.632 % NORTHWESTERN UNIV 59 0.601 % NYU 58 0.591 % UNIV AMSTERDAM 58 0.591 % CORNELL UNIV 57 0.581 % LA JOLLA INST ALLERGY IMMUNOL 57 0.581 % TECH UNIV MUNICH 57 0.581 % BAYLOR COLL MED 56 0.571 % 字段: 出版年 记录 计数 %，共 9813 柱状图 表格中显示的数据行 所有数据行 2011 1450 14.776 % 2010 1282 13.064 % 2009 1237 12.606 % 2008 1225 12.483 % 2007 1014 10.333 % 2006 851 8.672 % 2005 676 6.889 % 2012 591 6.023 % 2004 467 4.759 % 2003 342 3.485 % 2002 192 1.957 % 2001 134 1.366 % 2000 98 0.999 % 1999 66 0.673 % 1998 38 0.387 % 1997 33 0.336 % 1995 25 0.255 % 1996 25 0.255 % 1994 22 0.224 % 1993 17 0.173 % 1991 14 0.143 % 1992 10 0.102 % 1990 3 0.031 % 字段: 来源出版物 记录 计数 %，共 9813 柱状图 表格中显示的数据行 所有数据行 JOURNAL OF IMMUNOLOGY 1139 11.607 % BLOOD 300 3.057 % EUROPEAN JOURNAL OF IMMUNOLOGY 256 2.609 % JOURNAL OF EXPERIMENTAL MEDICINE 167 1.702 % JOURNAL OF LEUKOCYTE BIOLOGY 148 1.508 % IMMUNOLOGY 131 1.335 % PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 130 1.325 % IMMUNOLOGICAL REVIEWS 125 1.274 % TRANSPLANTATION 120 1.223 % PLOS ONE 114 1.162 % JOURNAL OF ALLERGY AND CLINICAL IMMUNOLOGY 105 1.070 % JOURNAL OF VIROLOGY 103 1.050 % CANCER IMMUNOLOGY IMMUNOTHERAPY 97 0.988 % IMMUNITY 95 0.968 % CANCER RESEARCH 91 0.927 % CLINICAL AND EXPERIMENTAL IMMUNOLOGY 88 0.897 % JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 82 0.836 % HUMAN IMMUNOLOGY 80 0.815 % NATURE REVIEWS IMMUNOLOGY 80 0.815 % CURRENT OPINION IN IMMUNOLOGY 79 0.805 % INTERNATIONAL IMMUNOLOGY 79 0.805 % CLINICAL CANCER RESEARCH 77 0.785 % AMERICAN JOURNAL OF TRANSPLANTATION 76 0.774 % TRENDS IN IMMUNOLOGY 76 0.774 % JOURNAL OF INVESTIGATIVE DERMATOLOGY 74 0.754 % NATURE IMMUNOLOGY 69 0.703 % VACCINE 67 0.683 % JOURNAL OF CLINICAL INVESTIGATION 65 0.662 % CLINICAL IMMUNOLOGY 64 0.652 % INFECTION AND IMMUNITY 64 0.652 % ANNALS OF THE NEW YORK ACADEMY OF SCIENCES 63 0.642 % SEMINARS IN IMMUNOLOGY 62 0.632 % IMMUNOLOGY LETTERS 60 0.611 % JOURNAL OF IMMUNOTHERAPY 60 0.611 % IMMUNOLOGY AND CELL BIOLOGY 58 0.591 % MOLECULAR IMMUNOLOGY 58 0.591 % SCANDINAVIAN JOURNAL OF IMMUNOLOGY 57 0.581 % EXPERT OPINION ON BIOLOGICAL THERAPY 56 0.571 % CELLULAR IMMUNOLOGY 53 0.540 % GASTROENTEROLOGY 52 0.530 % 字段: 学科类别 记录 计数 %，共 9813 柱状图 表格中显示的数据行 所有数据行 IMMUNOLOGY 4964 50.586 % RESEARCH EXPERIMENTAL MEDICINE 839 8.550 % CELL BIOLOGY 811 8.265 % BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY 746 7.602 % ONCOLOGY 741 7.551 % HEMATOLOGY 718 7.317 % TRANSPLANTATION 396 4.035 % PHARMACOLOGY PHARMACY 384 3.913 % ALLERGY 342 3.485 % SURGERY 318 3.241 % NEUROSCIENCES NEUROLOGY 297 3.027 % GASTROENTEROLOGY HEPATOLOGY 286 2.915 % SCIENCE TECHNOLOGY OTHER TOPICS 253 2.578 % BIOTECHNOLOGY APPLIED MICROBIOLOGY 252 2.568 % VIROLOGY 247 2.517 % MICROBIOLOGY 227 2.313 % DERMATOLOGY 206 2.099 % LIFE SCIENCES BIOMEDICINE OTHER TOPICS 199 2.028 % INFECTIOUS DISEASES 190 1.936 % GENETICS HEREDITY 166 1.692 % RHEUMATOLOGY 160 1.630 % PATHOLOGY 152 1.549 % ENDOCRINOLOGY METABOLISM 146 1.488 % GENERAL INTERNAL MEDICINE 115 1.172 % PARASITOLOGY 97 0.988 % RESPIRATORY SYSTEM 88 0.897 % BIOPHYSICS 79 0.805 % UROLOGY NEPHROLOGY 73 0.744 % CARDIOVASCULAR SYSTEM CARDIOLOGY 66 0.673 % VETERINARY SCIENCES 59 0.601 % REPRODUCTIVE BIOLOGY 58 0.591 % PHYSIOLOGY 53 0.540 % TOXICOLOGY 48 0.489 % DEVELOPMENTAL BIOLOGY 40 0.408 % OPHTHALMOLOGY 31 0.316 % PEDIATRICS 27 0.275 % NUTRITION DIETETICS 23 0.234 % OBSTETRICS GYNECOLOGY 22 0.224 % ZOOLOGY 22 0.224 % DENTISTRY ORAL SURGERY MEDICINE 20 0.204 % CHEMISTRY 19 0.194 % MATHEMATICAL COMPUTATIONAL BIOLOGY 18 0.183 % MEDICAL LABORATORY TECHNOLOGY 18 0.183 % FOOD SCIENCE TECHNOLOGY 17 0.173 % TROPICAL MEDICINE 17 0.173 % RADIOLOGY NUCLEAR MEDICINE MEDICAL IMAGING 14 0.143 % LEGAL MEDICINE 12 0.122 % ENGINEERING 11 0.112 % MYCOLOGY 11 0.112 % ANATOMY MORPHOLOGY 10 0.102 % ENVIRONMENTAL SCIENCES ECOLOGY 10 0.102 % GERIATRICS GERONTOLOGY 10 0.102 % MATERIALS SCIENCE 10 0.102 % PUBLIC ENVIRONMENTAL OCCUPATIONAL HEALTH 10 0.102 % AGRICULTURE 9 0.092 % OTORHINOLARYNGOLOGY 9 0.092 % PSYCHIATRY 8 0.082 % INTEGRATIVE COMPLEMENTARY MEDICINE 7 0.071 % PLANT SCIENCES 7 0.071 % MICROSCOPY 5 0.051 % SOCIAL ISSUES 5 0.051 % COMPUTER SCIENCE 4 0.041 % FISHERIES 4 0.041 % MARINE FRESHWATER BIOLOGY 4 0.041 % BEHAVIORAL SCIENCES 3 0.031 % EMERGENCY MEDICINE 2 0.020 % MATHEMATICS 2 0.020 % NUCLEAR SCIENCE TECHNOLOGY 2 0.020 % http://wcs.webofknowledge.com/RA/analyze.do?APP_RETURN_URL=http%3A%2F%2Fapps.webofknowledge.com%2Fsummary.do%3FSID%3DN15kNB3HpnlGk4pdkc1%26product%3DWOS%26qid%3D1%26search_mode%3DGeneralSearchSID=N15kNB3HpnlGk4pdkc1product=WOSPRODUCT=WOScanRun=yesmode=AnalyzeviewType=summaryparentQid=1db_id=resultSetID=1ua_url=http%3A%2F%2Fapps.webofknowledge.commaxRecs=100000maxSave=100000HISTORY=field=SJ_%E5%AD%A6%E7%A7%91%E7%B1%BB%E5%88%AB_SubjectCategory_enmaxRows=250threshold=2sortType=Valuex=38y=11 参考文献 曹雪涛院士Blood发布免疫学新成果 脾脏基质驱动分化的调节性树突状细胞在调控B细胞功能方面的作用机制。 http://www.ebiotrade.com/newsf/2012-7/201273113519221.htm

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微生物研究揭示股市崩溃奥秘？

vein 2012-6-26 13:01

美国纽约股市骤然崩溃，股价掉落谷底——这是发生在1929年10月24日的真实历史； 复活节岛一度辉煌，却在短时间内森林灭绝，文明绝迹。 金融系统、生态系统是典型的复杂系统，其“崩溃”看起来总像是突然发生的。这样的“崩溃”即将发生之前会有怎样的迹象？换言之，在股市行将崩溃、复活节岛森林开始灭绝时发生了什么？ 人们对此众说纷纭，却苦于无法验证。 现在，基于菌群灭绝前的实验研究验证了从原则上观测到预警信号的可能性，相关研究成果日前发表于美国《科学》杂志。 实验室的新发现 该论文第一作者及主要负责人是我国学者、美国麻省理工学院博士戴磊。戴磊及其同事培养了多个酵母的种群，这些种群中的每一个都有着不同的创始菌数；他们发现，创始菌数过少的酵母菌会走向灭绝，而那些有着较多创始菌的种群往往会成长至一个稳定的平衡点。 他们还观察到，那些难逃厄运的酵母菌种群比那些兴旺生长的酵母菌种群会更为缓慢地从干扰中恢复，特别是当它们正在缩小的数目到达了一个不可逆转的点的时候。 一个系统在其接近某种灾难性临界点时，会更为缓慢恢复的理念被称作临界慢化。论文介绍，基于微生物种群的研究为临界慢化是复杂体系中发生重大转变之前的一个普遍现象的概念提供了支持。电子科技大学互联网科学中心主任周涛表示：“这是一篇非常有趣的论文，戴磊的工作也非常漂亮！” 该发现意味着在实验上成功观测到了一个生物系统的临界点，并且初步揭示了该系统在临界点附近的行为规律。 在中国系统工程学会副理事长、中国工程院院士王众托看来，该发现“为理论研究提供了一个实验验证，对复杂系统接近临界点的预警可能性提供了一个实例”。 有心“插柳”的收获 据了解，近年来学术界关于复杂系统临界点前预警信号的理论研究很多，但因经验性研究的缺位，既无法证伪也无法证实。 在接受《中国科学报》记者采访时，戴磊表示，野外观测等经验性研究因耗时久远，确实成为相关研究的一个瓶颈。 相比之下，基于菌群的实验可操控性好、周期短、可定量，对于现有的研究是一个非常好的补充。他说：“主要的难点在于如何在实验室中实现类似于动物种群生长的动力机制和灭绝前的临界现象。” 戴磊一直在结合微生物实验和动力系统理论来定量研究种群灭绝前的动力机制，他和同事发现酵母种群在蔗糖中的合作代谢机制其实类似于动物种群的种内合作行为，成功地在实验室的酵母种群中实现了被称为“Allee效应”的种群动力学现象。 正是这一发现激发了他利用实验室的微生物菌群系统来实现最简单的临界点，并在其基础上来检验一些通用的动力系统理论的灵感。 王众托表示该研究不仅是对生态保护，实际上还对从事生物系统研究的科学家有所启发。 看来，这一有心“插柳”，开启了复杂系统研究的新视角。 更多奥秘待揭示 金融系统、生态系统、社会系统等是典型的复杂系统。研究证实，大多数的复杂系统都存在一个临界点，在临界点附近，系统的状态会发生跃变。 有些跃变对人类是不好的，例如金融市场崩溃；有些则反之，例如传染病有效控制等。因此，戴磊说：“如果能通过监测一个系统的状态来判断其距离临界点的距离，就可能对不好的变化作出预警。” “我们基于菌群灭绝前的实验研究，验证了从原则上观测到预警信号的可能性。”戴磊认为，由于这些信号并不基于某个系统特定的动力机制，具有相当的普适性，因此即使是迥然不同的两个复杂系统，他们的管理者都能应用这些预警信号来实时评估系统的脆弱性。 在王众托看来，该研究在理念上也提供了在技术、经济、社会等领域中有关突变的预警研究之可能途径。 然而，周涛表示并不认为这类研究可以应用到真实的经济预警中，不过，“这依然不影响这篇文章的价值”。 目前，戴磊及其同事已经开始着手考虑验证能否利用空间分布的数据来预警临界点，验证基于时间序列的预警信号的普适性和其在恶化环境中的可观测性。 有关研究将揭示复杂系统更多奥秘，或可为避免复杂系统的“崩溃”提供更多可能。

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[转载]食品辐照灭菌好处不少

热度 1 fumigation 2012-6-19 16:10

各种产品在收获、加工和贮运过程中，由于微生物的活动和虫害、加之气候及产品加工贮藏方法上存在的问题，造成了大量的损耗。因此，如何使食品不受病原微生物及昆虫的破坏，减少损失，保护人类的健康，一直是人类追求的目标。为了解决上述问题，长期以来，人们采取干燥、加热、冷藏以及化学防腐等传统的方法来保存食品，曾经收到明显的效果。但是，也出现了一系列生态环境污染及破坏生态平衡等问题，引起世界各国政府和科学界的重视。 食品辐照技术是20世纪发展起来的一种灭菌保鲜技术，以辐射加工技术为基础，运用X射线、γ射线或高速电子束等电离辐射产生的高能射线对食品进行加工处理，达到杀虫、杀菌、抑制生理过程、提高食品卫生质量、保持营养品质及风味、延长货架期的目的。在辐照处理的过程中，食品本身的温度变化不大，而且外形也不会因辐射加工而发生变化，灭菌的效果比加热和冷冻的还要好，因而人们称之为一种冷加工技术。 联合国粮农组织、世界卫生组织、国际原子能机构组织的辐射食品卫生安全联合专家委员会上世纪80年代初认定，在10kGy（1兆拉德）剂量以内辐射任何食品，大量卫生安全实验证明，辐射后的食品安全可供食用，不会引起营养和微生物方面的问题。辐照杀菌的最大优点是能彻底消灭微生物，防止病虫危害。射线穿透力强，可在不打开包装的情况下进行消毒。此外，辐照杀菌还能延长食品和农产品的保存时间，如辐照后的粮食3年内不会生虫、霉变；土豆和洋葱经过辐照后能延长保存期6到12个月；肉禽类食品经辐照处理，可全部消灭霉菌、大肠杆菌等病菌。事实上，我国辐照食品的数量自上世纪90年代以来已迅速增加，目前辐照技术大多应用在脱水蔬菜、香辛料、宠物食品、花粉、熟畜禽肉、速溶茶等食品中。资料显示，2002年我国经过辐照处理的食品已过10万吨，位居世界第一。用放射性元素的辐射作用进行杀菌消毒的 ldquo;辐照食品rdquo;，我国多部法规要求在外包装上必须明示。但调查发现，有些企业所使用的部分调味料包都涉嫌经过辐照处理，但未在包装上作任何标注。让人震惊的是，有业内人士透露，部分企业甚至将一些即将过期食品或细菌超标的产品送去辐照灭菌，然后继续上架销售。 可以应用辐照技术的产品有：药品、食品、珠宝、化妆品、玩具等。其中应用最广泛的辐照食品，品种包括脱水食品（洋葱粉、八角粉、虾粉、青葱、辣椒粉、蒜粉、虾仁等）；保健品（减肥茶、洋参、花粉、灵芝制品、袋泡茶、口服美容保健食品）；冻品（冻鱿鱼、冻虾仁、冻蟹肉、冻蛙腿等）；延长货架期的食品 （月饼、袋装肉制品、果脯等）和病人食用的无菌食品。

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人体共生微生物

热度 1 hongkuan15 2012-6-19 11:10

就这本月，两大牛期刊《Nature》，《Science》分别以封面文章和专题介绍关于HMP和肠道共生微生物的相关研究结果。 6.8日，《Science》封面 http://www.sciencemag.org/content/336/6086.toc 6.14日《Nature》封面 http://www.nature.com/nature/journal/v486/n7402/ 另有一篇文章Host-Gut Microbiota Metabolic Interaction先介绍一下：

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[转载]人体内微生物多达万余种

qhnnd 2012-6-15 12:23

据美联社 6 月 14 日 报道，美国科学家 13 日发布报告称，其已将各种细菌分部在人体的具体位置详细绘制出来，并计算得出健康人体内和体表平均每人存在 1 万多种微生物细菌，重量可达数磅（ 1 磅 ＝ 0.45 公斤 ）。 为算清附着在健康人体内和体表的各细菌种类及其分布位置，美国政府组织耗资 1.73 亿美元（约合 10.91 亿元人民币）发起人类微生物群系项目（ Human Microbiome Project ），来自将近 80 多所研究院校的 200 多位科学家历时 5 年时间，对 242 名志愿研究对象进行研究后发现，几乎每个人身上都带有一些有害的细菌和病原体种类，但是当人体处于健康状态时，本会导致人体某些部位发炎的细菌能和各种良性细菌共存且相安无事。 科学家下一步将调查，为什么这些有害的细菌会给某些人带来伤害，而对于另外一部分人却不会。以及是什么令人体的微生物环境发生改变，从而给人体带来各种感染的危险。 根据研究结果，人体约有 2.2 万个基因，而寄存在健康人体的微生物细菌人均约有 1 万多种，它们让人体所带基因总数增加到了 800 多万个。 项目参与人之一，美国国家人类基因组研究所（ NIH's National Human Genome Research Institute ）的埃里克·格林博士介绍（ Eric Green ）说，人体内每一个细胞都寄存着 10 个细菌细胞，由于细菌细胞及其微小，他们的总和加起来也只占到人体总重量的 1 ％到 3 ％，这就意味着，一个重 200 磅 （约等于 90.7 公斤 ）的健康人体内和体表约携带重达 6 磅 （约等于 2.73 公斤 ）的细菌。

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求问这是什么菌（无意中刚培养出来的）

热度 2 bennyg 2012-6-11 20:45

研究未培养微生物，根据深度测序得到未培养细菌的基因组，然后预测其代谢途径，根据代谢特点设置培养基，培养一种分节丝状菌，结果是丝状菌，分节不明显，求有人见过这种菌吗？我正准备做16SrDNA 鉴定。

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[转载]微生物发酵法合成一种新型生物高分子聚合物

crossludo 2012-6-7 11:19

我首用微生物发酵法合成一种新型高分子聚合物 无污染、可降解，可广泛应用于食品、医药、环保、化工等领域 最新发现与创新 中国科技网讯 日前，由哈尔滨商业大学梁金钟教授承担的黑龙江省“十一五”重大科技攻关项目“微生物发酵法玉米生产高分子聚合物(γ-PGA)的中试研究”在哈尔滨通过专家鉴定。鉴定委员会主任邓子新院士认为，该项目具有重要的学术价值和应用前景，以玉米为原料用微生物发酵法生产高分子聚合物的发酵工艺和技术达到国际先进水平。 生物高分子材料 现在受到越来越多重视，因生物高分子材料环保可降解，不仅能满足当代人多种生活需求，而且不影响子孙后代利益，是最具发展前景的环境友好高分子材料。 课题组合成的这种新型生物高分子名为 γ-聚谷氨酸 ，是一种在微生物细胞内合成并分泌到胞外的水溶性可生物降解型高分子氨基酸均聚物。其优良的理化性质可广泛用于食品工业，如食品用水凝胶、黏稠剂，可作为饮料的悬浮剂、增稠剂，可取代老酸奶、果冻等食品中的动物来源的 明胶 等，还可用于生鲜食品防冻保鲜；用于生物医药工业如药物载体、医用生物粘合剂等；用于农业领域如保湿剂，可用作种子包衣，土壤沙地的蓄水保水剂等；用于环保领域如生物絮凝剂、重金属吸附剂等；聚谷氨酸保湿性极强，用于化妆品中可代替从动物内脏中提取的透明质酸；用于纺织行业可制得高抗碱性的纤维树脂等。这种新型可降解高分子聚谷氨酸对人类和环境无毒害，甚至可食用。 目前，课题组合成这种新型高分子材料的微生物菌种及生产工艺参数已获国家发明专利，同时还建立了 发酵动力学数学模型 ，为产业化及大规模应用提供了科学依据。（记者 李丽云 通讯员 郑晓民） 《科技日报》（2012-06-07 一版） (中国科技网)

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5月18日《科学》热词

crossludo 2012-5-28 10:30

深海微生物： 单细胞生物 沉积物柱 针状氧传感器 细胞修复周期 跨膜电位 环境微生物 陨石碎片： 均匀混合 壤角砾岩 球粒陨石 健康根源： 外显子组 人群特异性 突变地理性分布 偶联 遗传变异株 生理特征

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固定化微生物技术在地下水修复中的应用

kejidaobao 2012-5-25 11:27

在现今中国，淡水资源比较匮乏，全国近70%的人口都需要饮用地下水，因此地下水也是我国重要的饮用水源之一。在天然状态环境下，地下水都具有一定的自净能力，但由于人类活动排放大量的废弃物与地质环境的相互作用，如化肥、农药的大量使用，工业废水的不合理排放，以及有毒有害废弃物的随意安置等，使自然平衡遭到破坏，改变了地下水的物理、化学和生物性质，使地下水中的污染物无法通过自净能力去除。经调查发现，目前中国近90%地下水资源都遭受了不同程度的污染，并且地下水中存在的有机污染物多达180种，主要有卤代烃、单环芳烃、多环芳烃等，由于它们极难被土著微生物降解，会长期停留在地下水中，危害地下水环境，因此寻找行之有效的方法，控制与修复地下水难降解有机物的污染已经迫在眉睫。 早期处理污染地下水主要以抽出处理的异位修复方式为主，这类方法是通过抽水井将地下水上层的污水抽至地表，再运用地表污水处理技术将污染物去除，然后将净化后的水再利用或回灌补给地下水。此技术只在治理初期效果显著，对于后期处理收效甚微，并且运行和维护成本很高，最大的缺点是不能对地下水中的污染物达到彻底去除的目的，因此异位修复技术逐渐被原位修复技术所取代。 生物强化技术是应用较广泛的一种原位修复技术，它通过向生物处理系统投加具有特定功能的微生物、营养物或基质类似物，提高降解速率，达到增强处理系统对难降解有机物污染物降解能力的目的。但此技术的主要缺点是注入地下水系统的微生物在通过土壤多孔介质时，容易附着在土壤颗粒上，不仅导致有效微生物浓度降低，还使得微生物产生的胞外聚合物堵塞了含水层，造成修复效果不理想。固定化微生物技术是近几年发展起来的新型生物强化技术，它将微生物包埋在聚合凝胶微球内，解决了生物强化技术微生物易附着土壤颗粒的问题，提高了微生物的迁移距离，同时也保护了微生物免受外部生物和非生物造成的压力。由此可见，研究固定化微生物在地下水中的应用，不仅对原位生物修复地下水难降解有机物的污染具有重要的理论价值，还对控制与修复地下水污染具有重要的实际意义。 本期第21—24页刊登了吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室洪梅等的文章“固定化微生物修复氯苯污染地下水实验”，采用静态因素选择实验与动态模拟实验相结合的方法，研究聚乙烯醇-海藻酸钠复合凝胶固定的微生物对氯苯污染地下水的修复作用。本期封面由金功博设计。（责任编辑 岳臣）

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霉菌等微生物对电子材料的威胁

kejidaobao 2012-5-4 09:26

电子材料作为信息传输的载体和依托，广泛应用于各种电子设备。铜、银、镍、金、锡、铅及其合金，以及铝等金属材料作为印制电路板（PCB）导电、触点接点、可焊镀层和铆接焊接安装等材料近年来得到迅猛发展。伴随着电子技术的不断革新，电子电路和元器件进一步向着微型化和高度集成化方向发展，因而极微量的吸附液膜或腐蚀产物都有可能对电子电路和元器件的性能产生严重影响。 当电子材料暴露在热带或亚热带湿热环境时，将面临霉菌等微生物的威胁。霉菌属好氧菌，最佳生长环境为温度30℃，相对湿度95%；霉菌的新陈代谢产物呈酸性，可造成电子材料的腐蚀；霉菌菌落间有大量菌丝体存在，这些菌丝吸水性很强，能够在电子材料表面形成薄液膜和微液滴，导致电子材料表面发生薄液膜下的大气腐蚀，而含水导电的菌丝会越过绝缘材料形成电气回路，造成电路短路。霉菌丝还有可能改变有效电容，使设备的谐振电路不协调，对一些电子设备造成严重故障。霉菌的生长直接或间接导致电子电路和元器件失效。 一个有意思的案例是，2008年，美国某建材代理商曾因部分客户家里的电器故障将中国某著名建材公司告上法庭，认为是建材释放的腐蚀性气体导致电器腐蚀失效，但法庭调查取证后认定是客户当地的湿热气候使得电器电子电路表面长霉、电气故障，导致腐蚀失效。由此可见，霉菌环境下的电子材料腐蚀比其他环境腐蚀失效更复杂也更加难以预防，霉菌作用下电子材料失效行为与规律的研究具有重要的理论价值和实际意义。 本期第19—25页刊登了北京科技大学腐蚀与防护中心邹士文等的文章“霉菌对化学浸银处理印制电路板腐蚀行为影响”，该文通过SEM形貌观察和扫描Kelvin探针测试技术，分析了ImAg处理PCB的表面长霉情况和腐蚀作用机制。 封面图片为5000倍放大后的黄曲霉菌SEM照片，图中菌落为霉菌菌丝体周围长出大量分生孢子，这些分生孢子会飘落到其他区域继续生长繁殖。封面设计金功博。 （本刊记者 朱宇）

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[转载]促进微生物天然产物研究：一直简单的直接克隆大片段DNA技术

热度 1 huiee 2012-5-4 00:18

微生物能够产生大量具有生物活性的次生代谢产物，比如抑制细菌的红霉素，抗癌药物埃博霉素以及杀虫剂阿维菌素等等。 这些此生代谢产物大多数是由聚酮合成酶（PKS）和非核糖体多肽合酶（NRPS）等大型复合酶合成的。细菌基因组测序揭示了在细菌染色体上存在着大量没有鉴定的天然产物生物合成基因簇，这些基因簇被称为“孤儿基因簇”。有些细菌不能在实验室条件下生长，有些“孤儿基因簇” 只在特殊条件下表达以抵御逆境，而在一般实验室条件下是沉默的。将这些生物合成基因簇克隆到大肠杆菌的载体上，通过修饰后，在一些生长快，易培养和遗传操作简单的异源宿主中表达，是发现这些沉默天然产物的有效方法。这些基因簇还可以通过基因的删除，插入和交换，产生更多的“非天然”的天然化合物，也就是所谓的天然产物“组合生物合成”。 天然产物的生物合成基因簇一般都大于10kb， 有些甚至大于100kb，现有的DNA克隆 技术不能满足紧迫的功能基因组学研究的需要，例如PCR或全新的DNA合成只能得到小于5kb的DNA片段。黏粒或者细菌人工染色体（BAC）基因文库的构建和筛选是克隆大型天然产物 生物合成基因簇的经典方法，但是这些方法费时费力，还需要后续的筛选以及复杂的基因簇缝合工作。 在德国张友明博士的研究团队里，符军和卞小莹开发了基于同源重组的直接克隆大片段DNA的方法。传统的DNA同源重组 一般使用大肠杆菌 λ 噬菌体Red 操纵子中的 Redα, Redβ and Redγ 来实现线性DNA片段和环状DNA之间的重组。大肠杆菌中的Rac 前噬菌体也包含一对跟Red功能相似的蛋白 RecE和 RecT ，先前的研究发现RecE的碳末端的588个氨基酸比全长的RecE更能有效地进行同源重组，但是效率仍然不如Red体系效率高，所以RecET体系没有得到广泛应用。该研究小组最近发现了Red体系和RecET体系有着显著的区别，Red体系对于催化线性分子和环状分子之间的重组更为有效，而RecET体系 能高效的催化两个线性DNA分子的同源重组。 研究人员用发现的线性DNA分子的同源重组能够准确的从BAC或者酶切的染色体混合物中直接克隆选择的DNA片段。应用这个技术，该研究协作组从纯化的发光杆菌的基因组DNA上直接克隆了十个未知的天然产物的生物合成基因簇， 并将它们在大肠杆菌中表达，鉴定了其中两个基因簇的最终产物。 这十个基因簇最小的为10kb，最大的达52kb，全长的RecE蛋白和RecT蛋白介导的直接克隆方法极大的丰富了DNA重组工程技术，也将加速微生物天然产物的生物探矿研究，同时，此项技术还可以应用于人类个体医疗中的基因诊断和研究。相关研究成果发表在国际著名期刊《自然—生物技术》上，由德国德累斯顿工业大学，德国亥姆霍兹感染研究中心和萨尔大学，中国湖南师范大学和德国基因桥公司合作完成。（来源：科学网） 全文链接 德国亥姆霍兹感染研究中心 德语News： Investigate natural products easier : Bacteria researchers develop improved DNA technology 。 德国萨尔大学 德语News： Reaching for the desired targeted gene 德国德累斯顿工业大学 德语News： Targeted exchange of DNA segments instead of laborious search

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ARSOLux:饮用水砷污染快速检测技术（微生物荧光法）寻求国内合作

Helmholtz 2012-4-16 11:48

ARSOLux是 德国亥姆霍兹联合会下属德国环境中心UFZ两年前开发出来的 一种新型、采取基因修饰的微生物K12大肠肝菌为生物传感器的便携式快速砷污染检测技术， 见 www.arsolux.ufz.de 。 本项目已经经过近十年的开发，包括一些野外现场检验。 据德方宣传材料声称，该技术具有快速、准确、便宜的特点。每剂水样的检测费用只有１美元，经过２小时左右的微生物激活时间，可以直接比对所采水样与含 10-100 ppm 砷的标准水样两边微生物的荧光对照，从而准确确认实际水样是否出现砷超标、砷浓度是在什么水平。 这种便携式、低成本的砷检测和监控技术对于贫困的 边远地区 具有很大优势，因此已经通过欧盟有关方面以及国际组织在孟加拉国以及欧洲进行推广。现在德方已经孟加拉国、印度、蒙古、保加利亚等地做了不少实地测量和示范性检测 。 虽然由于中国的地质复杂，再加上各地活跃的开矿活动，中国不少地区、尤其是西南、东北等地的地下水存在广泛的砷污染风险。过去曾有国土资源部地质调查中心、北京师范大学、地质大学、国家疾控中心等许多专家参与过具体的污染测量与污染源的研究。但是，这些专家虽然参加过一些国内甚至是属于国际合作的砷染污检测项目，但通常是在现场采集水样，然后回到实验室用多种化学方法进行测量以及统计分析。对于一项先进技术是否符合中国国情、是否便宜、准确、方便和有推广应用价值，这 并 不是某个专家的兴趣所在。 今年5月22-24日，将有两位德国负责本技术推广应用的专家途经北京 。德国亥姆霍兹联合会北京代表处希望能与中方感兴趣的相关科研机构或者公司企业接触，看是否在国内也能用上这种方便准确的生物荧光检测技术。德方可以提供一些技术支持，跟中方科研人员一起进行一些实地的检测与检验。当然，因为本技术中使用了受不同浓度砷影响而发不同强度荧光的 转基因的 微生物，所以也或者需要跟负责转基因生物安全性的政府部门打交道。 欢迎对此技术项目有兴趣的中方科研人员和技术公司跟亥姆霍兹北京代表处沟通联系。010-65907866 ____________________ 德国之声的一个孟加拉国砷污染问题及德国科研人员现场检测的视频展示： 砷——饮用水中看不见的毒——对孟加拉国的一个互动调研 http://webdocs.dw.de/arsenic/index.php?lg=cnp=Ministry 饮用水被砷污染是一个全球性问题，孟加拉国的情况尤为严重。该国三分之一人口处于慢性中毒状态。和地球上其它地区不同，孟加拉国地下水的砷污染是天然的。“砷——饮用水中看不见的毒”报导人员走访了砷中毒患者，并访问了在孟加拉国宣传和推广转基因大肠肝菌荧光检测法的德国研究人员。这些研究人员利用发光细菌，可以快速地、价格低廉地检测饮用水是否被砷污染。 ARSOlux booklet 2011.pdf ———————————————————— 中国砷中毒面临爆发趋势 马桂花 http://www.chinaqw.com/node2/node116/node425/node427/node439/userobject6ai24025.html 人有点儿钱就会想尽办法改善生活条件，这一点原本自然。可有时，常常事与愿违，就象山西省山阴县大营村农民芦子荣一家所遭遇的，结果反而比原先更糟。 １９８５年，芦子荣花了３００多元钱在自家院内挖了一口井，当时他满心欢喜，以为他的家人从此不必象村里其他人那样再去一里外的井里取水，并为此而自豪不已。 转眼十年过去了，他才发觉，自家这口井与其说是幸福之源，不如说是灾难的开始。因为井水正在一点点地戕害家人的身体。 由于井边地表浅层的土质中的含砷量大大超标，因此长期饮用这眼井水的芦家人都患有砷中毒。他们的手脚严重角化，手掌和脚底皮肤变厚变硬。不仅如此，芦子荣前胸、后背的皮肤都色素加深。 “喝了井里的水三年后，我浑身发软、没劲，”现年５１岁的芦子荣说。过去，他给别的村民油漆家具、画《西厢记》等古装画收入颇丰。可现在，他经常头晕，右胳膊和左腿膝盖以下时常麻木，甚至闻不了油漆味。 更让人吃惊的是，他的长子芦金龙在太原工业大学计算机系就读两年后，因砷中毒引起的神经障碍不得不提前退学。“有时候我的大脑象计算机黑屏一样，一阵有一阵无，”２２岁的芦金龙说。他现在呆在家里做些杂事。 在离芦家约５公里的——四里庄，一些农民的手惨不忍睹。 刘风祥的手掌上长了一层约一厘米厚的黄色、半透明“皮肤”。和四个手指平行的一条掌纹处裂成了深沟。“我喝了两年多村里的井水就发现自己和邻居的手都有变化，就不再喝原来的水。可十年过去了，手掌的皮肤还在长，”刘风祥说。他的手掌和脚底摸上去都很凉。 “如果干挤牛奶这样的重活，我的手就发僵，还疼，”他说。 刘风祥为去医院看手花了一千多元，却没有任何结果。医生无法解释他的病因。实在难受时，３７岁的刘常常先用热水泡手，然后用剪刀剪那层厚厚的角化皮肤。 刘风祥和芦子荣只是山阴县现已确诊的４７２３个砷病人中的两个。在已经省卫生部门检查的约占该县总人口91%的４２个村的２万４１３７人中，中毒病人数高达19.6%。 “中国关于卫生饮水砷含量的国家标准为０．０５毫克／升，而山阴县有４个乡镇的３．５万人饮用高砷水，最高的砷含量达４．４４毫克／升，超过国家标准８８倍，”中国氟砷专业委员会副主任委员、中国医科大学公共卫生学院院长孙贵范说。 据孙教授介绍，长期喝高砷水轻者会导致皮肤色素沉着和脱色；手掌、脚掌部位皮肤对称性的皮肤过度角化以及神经系统损害，严重的会导致皮肤癌、肺癌和其他内脏的癌变，直至死亡。 山西省卫生厅的一份报告显示：重病区的大营村共有４００口人，１９９４年至１９９８年期间因患各种癌症而导致死亡的中年人达２０人之多，癌症死亡率是非砷病区的十倍。 孙教授说，一些相关研究表明：慢性砷中毒会造成儿童的脑损伤。砷甚至还会通过水和土壤污染植物，并很难从土壤中分离。 据山西省卫生厅地方病办公室主任冯立忠介绍，该省有５５万多人居住在高砷地区，其中超过１０万人饮用含砷的井水。 到目前为止的调查发现，最小的砷中毒患者年龄为７岁，最大的为８０岁以上。 为解决这个问题，该省研究发明了一种新型的水处理技术，并据此制成了除砷设备。病区连续观察除砷率为97%。这种一次能处理１００公斤水的设备单价为５７０元。地方政府向山阴县２００户居住分散的住户赠送了这种设备。 然而，省卫生厅的官员成金山指出，由于该设备有可能造成二次污染，只能充作紧急情况下的临时性措施。目前在人口密集的地区采取的主要措施是推行改水工程。１９９７年，各级政府投资２００多万元从８公里外引地下水供应包括大营村在内的六个村庄。现在，５千多村民可以在家里喝上安全自来水。 据孙贵范教授讲，全国３１个省、市、自治区中有２９个省区的居民饮用水中砷含量高于国家标准。 “自１９８２年以来，地区性砷中毒相继在新疆、内蒙古、山西和贵州出现。到目前为止，中国砷中毒病区人口初步估计为２００多万，其中砷中毒病人有２万多，”孙教授说。 他补充说，如果采用世界卫生组织的０．０１毫克／升水砷含量作为标准，中国有近１５００万人因饮水处于慢性砷中毒状态。 当然，此数据只是初步调查的结果，中国高砷地区的地理分布和人员损伤情况还有待进一步调查。 鉴于改水工程耗资巨大，因而较难实现，孙教授建议对全国所有的水井进行检测，同时先解决儿童的饮水问题。 联合国儿童基金会已对中国的砷中毒情况给予关注，并提出与孙教授所在的中国氟砷专业委员会进行合作。去年，双方协作对中国砷中毒现状进行调查，包括砷污染水的地理分布、病人和高砷暴露居民的有关数据信息，以便为即将采取的预防性措施奠定基础。 “砷中毒将成为今后五年儿基会中国项目的重点，”儿基会中国水项目高级项目官员刘鹏心说。 由于砷中毒癌变要经过２０至３０年，而中国高危地区人口已在过去１５至２０年中处于高砷暴露，孙教授警告说，中国因砷引起的癌症爆发已迫在眉睫。他呼吁政府立即采取相应措施进行干预，尽早检测和预防。“不然就来不及了，”他说，言语中含着迫切。 目前，孙贵范和中国预防科学研究院的同行正在分析从病区村民那儿获取的尿样和皮肤角质，以验证脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）损伤。他们还准备验证砷中毒对大脑的损伤。 与此同时，各界为减少高砷病人痛苦所做的努力几乎微不足道。卫生部门只向有限的病人提供了一些软化角质的药膏。 “除了改水，没有任何办法或药物能治疗砷中毒病人，”儿基会的一位资深专家说。 （本文刊载于2001年2月12日《中国日报》） ----------------- 全球地方性砷中毒病区受危害人口至少５０００万 新华网山西频道 2004-11-30 记者：刘云伶 新华网太原１１月３０日电　（记者：刘云伶）地方性砷中毒已远非地方性问题，而是全世界共同的难题，正威胁着至少２２个国家和地区的５０００多万人口。其中多数为亚洲国家，以孟加拉、印度、中国最为严重，美国、墨西哥、匈牙利等国家和地区也不同程度地存在病区。 这是日前召开的减少砷中毒危害国际研讨会上，世界卫生组织官员公布的信息。 此次研讨会由亚太经合组织、联合国儿童基金会、联合国大学和世界卫生组织联合主办，中国卫生部和水利部共同承办。来自１５个国家和地区的７１名专家和机构代表参加会议，形成《太原宣言》，提出了改善水质、减少砷中毒危害的具体建议。 据了解，地方性砷中毒最早出现在智利，２０世纪５０年代台湾也曾发现病区，之后一些国家陆续发现含砷过高的饮用水及病区。目前在亚洲有１２个国家地下水的含砷量超过标准，全世界至少有２０万人砷中毒。导致饮水型砷中毒的主要原因，在于地方性砷中毒病区病状发现的迟缓，对中毒症状认识的缺乏和这一问题的广泛宣传。 地方性砷中毒已引起世界各国广泛关注，但难点在于目前尚无根治方法，替代水源方法也受到了一定程度质疑。《宣言》提出，解决地方性砷中毒问题，需要长期的、价格低廉的、可持续的方案。替代水源的使用可能有助于解决砷含量的问题，但也可能带来一些其它危险，因此，解决水质问题不能依赖单一方法，应采取综合方法。 与会专家建议，发现地砷病的各国有关部门和地方政府都应参与有关砷中毒的全球性研究并进行相关合作。各国应根据情况制定实用有效的国家政策，确保由国家的一个或多个部门来具体承担水质政策的实施，还要保证这些部门的人员和资金需要，由其制定出至少是本国的安全水质标准。同时，通过建立一个区域性的水质中心，各国的相关部门应积极参与促进合作，实行数据共享和经验交流。专家们还认为，有关国际组织应该通过提供技术指导、资金援助和改善基础设施，支持发现地砷病的国家和地区的有关工作。（完） —————————————————— 儿童是砷中毒高危人群 发表时间： 2009-10-27　　　 来源： 中国环境报第8版　 　　本该活泼聪颖的8岁孩童，却双目呆滞、反应迟钝，专家指出，这有可能是“砷高”惹的祸。有调查显示，在中国的地方性砷中毒病区人口中，儿童约占1/5，属高危人群，目前发现的最早病例是只有6个月大的婴儿。联合国儿童基金会驻华代表伍德琛强调，中国的砷中毒防治工作尤其要保护儿童，因为他们是最脆弱的群体。 　　山西省地方病防治研究所所长王三祥说，研究表明，过量的砷都可通过胎盘屏障或血脑屏障影响到儿童不同时期的脑发育和神经递质的合成与分泌，因而会对儿童智力及神经系统的正常发育产生不良影响。同时，受害儿童的身体发育也异常缓慢。因此，哪怕迅速脱离污染源，这些孩子在几十年后仍有变成智障和残疾的危险。

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甾体化合物微生物转化中值得关注的助剂——倍他环糊精

热度 1 yangsk 2012-4-10 18:01

甾体化合物微生物转化中值得关注的助剂—— b -CD 杨顺楷 四川 成都 b - 环糊精（ b -cyclodextrin, b -CD ）具亲水性外壁和亲脂性内腔，能同甾体化合物形成镶嵌复合物，从而增大底物复合物的溶解度，加快分子底物向细胞转移，进而加速发酵过程。文献报道在胆固醇生物转化生成 4AD 的反应中，反应速率提高 5 倍，且产物抑制现象得到了相应的减少，产物产率提高约 40-95% 。俄罗斯学者在研究新月弯孢霉 VKMF-644 菌丝体在有 b -CD 存在时，对甾体化合物 S （ RS ）的 C11 b - 羟基化可显著提高反应速率，同时减低了底物和产物的吸附效应。 C11 b - 羟基化产物氢化可的松对 RS 底物浓度在每升 4g 的负荷下，产率达 70-75% 。 近年，我们实验室也在这方面作了一些 b -CD 在 氢化可的松生物转化工艺研究的应用工作。 先后有 2 位研究生的学位论文实验研究都取得了正结果。 2005 年，以新月弯孢霉菌丝体为实验用生物催化剂，采用超声法制备底物 RS- b -CD 包合物，甾体底物浓度可由每升 2g 提高到 3g ，实现了在 2 升 的玻璃发酵罐中，对 RS 产出的氢化可的松净收得率为 57.8% 的好结果 ( b - 环糊精包合技术在微生物转化生产氢化可的松中的应用，《中国医药工业杂志》 2006,37 （ 5 ）： 311) ，。 2010年本实验室采用经环糊精包埋的 RS 为底物（生物转化负荷浓度为 3g /L ，分两批次添加），磷酸缓冲液为转化介质，进行了新月弯孢霉菌丝体在 5L 玻璃发酵罐中转化 RS 制 氢化可的松的制备实验 。本实验以新月弯孢霉为生物催化剂， 5L 玻璃发酵罐为生物反应器，其中底物 RS 经 b - 环糊精适当处理后，分批次投入到反应介质体系中进行引入 C11 b - 羟基化反应 。经过 48 小时的转化反应，得到目标产物 氢化可的松 收得率达 61% 的上佳结果（ 2010 年元月未发表结果）。 b -CD （倍他 环糊精） 作为一种药用辅料已经在我国生产和应用，从资源利用及改进我国基础皮质甾体激素之一——氢化可的松生产的落后工艺而言，应该值得关注并发展的有用助剂—— b -CD在我国传统甾体工业生物技术工艺改进中的应用 。

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盐碱地的克星 超级微生物菌肥

sdfc8991 2012-4-7 15:23

超级有机微生物菌肥 关键词：生物降解土壤修复盐碱土治理重金属污染土壤治理 农药残留处理 纯有机 绿色环保增产沙漠荒漠化治理 口号:让我们重新诠释土壤的生命力 项目要点 l 我们经过十余年努力成功研发出一种颠覆性的， 全新、广谱、高效、纯绿色超级有机微 生物菌肥料。区别于其他任何肥料，我们的产品兼有化肥和生物菌肥所有优点。 它是一个能完全取代化肥的绿色有机产品 。我们相信这一革命性产品将对当前农业肥料行业格局带来深刻影响力。 l 我们综合经济效益、社会效益和生态效益作为终极目标，形成以生物有机菌肥料、有机种(养)植为一体的生态循环商业模式。这一模式不仅给用户提供高效纯绿色生态肥料，而且还能提供绿色环保有机食物。 l 我们的产品能够 真正 有效地对盐碱土地进行改良，同时还适用于良田、果田，甚至可衍生到家禽饲料领域。其多种独特功效彰显出强大的比较优势，在国内乃至亚洲都处于绝对领先地位。 l 我们面对的是巨大的市场机会，仅国内待治理的盐碱地5亿多亩，而且在田地的肥料市场和饲料市场拥有很大的市场发展空间和潜力。 l 我们已经在山东省东营市连续两年成功完成改良盐碱土壤实验，得到当地村民的高度认可。 l 受益于国家 “ 三农政策 ” ：国家采取扶持政策，可免征产品增值税和企业所得税。 l 我们计划向智慧的投资人融资1亿元 ，争取在 5 至 6 年内实现上市目标 。如果规模缩小，也可融资2000-6000万，方案可索取。新成立公司估值为6.15亿-13亿元。 一、 我们的愿景 我们希望用这一革命性的高端农业技术修复并维护人类赖以生存的土地，有效逆转土壤退化及污染，并以高效、纯绿色原生态的方式来提高农作物的质量及产量，使人类享受到安全，绿色，环保，有机的健康食物。 二、团队介绍 我们的核心团队主要由大陆和海外华人科学家组成。这些科学家拥有超过三十年以上的农业研究经历和开发经验，也是亚洲农业界赫赫有名的领军人物（此处省略 500 个字）。 三、 产品描述 我们的产品由基础肥料和生物菌组成。生物菌又包括固体生物菌和液体生物菌。基础肥料的施用犹如给土壤创造了富有生命力的温床，生物菌作为激活因子，能够促进作物的生产。两者相得益彰，互为补充。 基础肥料，由有机质、灰份、半纤维素、纤维素、木质素等有机成分组成，富含氢、氮、氧、碳、矿物质等多种元素。其作用 是调理酸碱平衡，降低盐碱含量，同时有效提高土壤肥力和透气性，活化土壤，消除板结，降解有害物质，促进有机物质积累转化，并减少土壤板结 及通透性。 其基本原理在于，此基础肥料拥有丰富的植物性，生理营养物质，营养元素（比如氨基酸）等。在盐碱土地的改良过程中将增加丰富的土壤素，硅及作物所需营养成分，补偿土壤所需的营养成分和微量元素，可在短期内培育原生土著微生物，有效地快速激活土壤活性，加速形成土壤团粒化，根作层生化，使得作物根部健康生长，并大量繁殖土壤有益微生物，抑制病虫害发生。在有益微生物大量繁殖的土壤中，所有有机物质都会分解出营养，转移、易构化、合成，复苏土壤，例如土壤微生物菌根菌将有机物分解释放出养分，吸收转移给作物，使作物健康生长并减少病害。产品还能克服连作障碍。我们知道作物的生长很需要微量元素，土壤虽然是矿物经过风华而成，但是微量元素释出的速度慢，量也有限。经过一季作物的种植消耗后，原有的微量元素所剩不多，才导致连作障碍的原因，但使用本产品后，能迅速将微量元素小分子化，分解的营养能更易作物迅速吸收。分解的营养，钙，钾，氮，磷，镁，锰，硼，钼等能迅速为作物所吸收。在此不作详细介绍。 我们独创研发的微生物菌有盐碱地改良菌，牛奶菌，并添加了土著菌、乳酸菌，光合菌等其他土壤有益多种菌种所组成，形态上分液体和固体两种。盐碱地改良菌的作用是将盐碱土壤中的盐分子作吸附和移除出来，让盐碱土壤中的含盐量降低，土著菌、乳酸菌、光合菌，牛奶菌等将增加土壤的养分。微生物群活动产生多糖和胶体与有机质和盐碱土促成团粒结构，土壤通透则切断毛细管，阻止盐碱上返，使耕层盐碱度下降。这些菌类能使得土壤中的原生微生物增生，促进作物根群生长，及提高吸取养分的功能，栽培出健康的作物。在养分充足的情况下，作物很容易增收，作物的品质也同时得到提升。我们研发的这些 协同共生的多菌种复合菌 生命力极强，能适应 -40 度低温和零上 70 度的高温在土壤中存活，在土壤中大量繁殖生长，非常抗高温和耐寒。这些 协同共生的多菌种复合菌 同时 可以有效分解 及吸附 土壤中残留的化 肥及 农药 ，转 化了化学肥料以及其他微量元素，使土壤肥力增强 ， 同时疏松度、透气 性‘ 保水性提高，使病态的土壤得以恢复健康，再现出土壤自身的自创力和再生性。为植物根部的生长创造适宜的环境，使农作物的根系既有疏松的土壤环境，又有丰富的养分供应，农产品产量 提 高， 品 质好，口感好， 保鲜 性 长 ，为农业的可持续性发展奠定了基础 。 产品比较特点（与其他类似产品相比） l 能完全取代目前广泛使用的化肥或者复合化肥。本产品含有化肥能给与土壤所需的营养成分，而且又具备生物菌肥料的各种优点。其本身是纯绿色有机，它所培育的作物也将是绿色环保作物。 l 自主研发的多种菌类组成。我们的产品含有自主研发的盐碱地改良菌，牛奶菌，土著菌等，其他竞争产品的菌种单一，雷同。另外 目前我国应用的许多微生物不耐高温和干燥，抗逆性很低，在生产应用过程中很难保证产品质量和肥效 l 活性大。生物菌生命周期大大延长，可达到至少2年，国内其他产品最好8个月 l 菌量高。每克含10亿有效活菌数比国内最高含量产品高5倍，比农业部标准高50倍 l 效果更好。本产品肥效以及肥力持续保持时间为竞争产品的数倍。对作物的增产至少可达25%，果实口感更佳 l 特殊用途。能根本治理盐碱地；并可衍生至养殖领域。 综述 我们认为我们的基础有机肥和生物菌肥 是根治土壤顽症 ，极大提高土壤生命力的 世界级菌剂。 其两种产品综合使用可以有以下效果 ： 1) 强根壮苗，防病抗病 2) 多生根、多开花、多结果； 作物出苗快，生长速度加快，产量大幅度增加，口感更佳 3) 强大的协同多种菌种，可以 以菌治菌，维持土壤微生态平衡；改良土壤 ， 净化土壤 ； 培肥地力 ；彻底地提高了土壤在绿色环保前提下的生命力 4) 节约肥料。一次施肥，来年只需简单处理。减少了用户的经济投入。 5) 对灌溉用水无严格要求，在缺乏淡水的区域可使用盐碱土壤地表水灌溉。 6) 绿色环保 我们产品在应用领域极其神奇，这也彰显了其优秀的产品特性和价值 1） 能真正地改良盐碱土地，而且使用资材是纯有机生态的方式。考察是否真正改良盐碱土地，要关注是否能有效地去除土壤中的盐分，改良后的土壤是否能种植普通蔬菜等，以及所使用的方法。 2） 普通良田的应用（见上文） 3） 普通果田的应用（功效与普通良田一样，见上文） 4） 家禽饲料领域。本产品经过工艺的适当调整后可应用在家禽饲料领域，比如鸡、鸭、鹅等。改良后的饲料完全有机绿色。实验表明，家禽肉感以及禽蛋与普通肉蛋有明显的差别，具体表现在肉感更加鲜嫩，蛋黄饱满。 四、行业背景 1、综述 肥料作为“粮食的粮食”已成为全世界共识，肥料对粮食的贡献率是 40% － 60% 。在我国，肥料占据我国农业投入的 1/2 ，支撑着 1/2 以上的农产品产量，养活了 1/2 的中国人。目前，我国肥料消费量在 5600 多万吨 / 年以上，占全球总量的 1/3 ；农民每年购买肥料费用高达约 1500 亿元，在农业生产资料投资中占相当大比重。 施用化学肥料是使农作物增产的重要手段之一，化学肥料也是当今国际国内施用量最大的肥料种类。化肥的主要品种有：尿素、硫酸铵、普通过磷酸钙、硫酸钾、磷酸氢二钾、复混肥料等氮磷钾肥料产品，以及钙、镁、锌、铜、锰等中、微量元素肥料产品。化肥的优点是养分浓度高，肥效迅速，产品体积小，运输、施用方便，使作物大幅度增产。在全球，化学肥料的推广对农业增产增收起到了关键作用。然而，化学肥料的大量施用也逐渐显现出多种弊端。由于土地长期施用化学肥料，造成有机肥料不足，各类养分比例失调，致使农田生态环境、土壤理化性状和土壤微生物区系受到不同程度的破坏，在一定程度上影响了农产品品质。同时，化学肥料污染已成为当今世界一大公害。在我国，农业问题产生的根源在于：偏重施用化肥构成土壤肥力的重要物质，致使原有机质被严重消耗；不发酵和不杀灭坏菌的农家肥大量使用，携带大量病菌虫卵进入土壤，病虫害泛滥，导致在施作中不得不大量使用化学农药，造成土壤中的有益微生物菌几乎绝迹，使土壤微生态系统遭到严重破坏，表现为板结、盐渍化、重茬，土壤的自我造肥和修复能力几近丧失。同时作物的农药含量增高等。我国现有耕地土壤中含有过量的化肥及农药残渣及其他一些有害物质，土壤肥沃程度极差，农产品农药残留严重，这样的农业是不可持续的。 在我国，随着人民生活水平不断提高，温饱问题基本解决后，高产优质农产品和卫生健康食品已成为当前社会和农业生产中的迫切需求。农业部于 2000 年召开了有机食品工作会议，以推动有机食品的开发生产。根据财政部和国家税务总局的文件要求，从 2008 年 6 月 1 日开始，生物有机肥产品完全免税。不仅如此 , 国家还相继启动“无公害 食品 行动计划”、“绿色食品”、“有机食品”认证等相关计划及政策，对农产品进行质量安全控制，一定程度上也带动了有机肥的市场需求。农业部对现代农业有机作物发展高度重视，把有机作物作为发展重点，提出要在2010年至2014年全国有机作物达到70％。第十二五规划对我国环境资源保护和人民生活健康水平等方面提出了更高要求。一个减少化肥、农药的污染使用，大力发展生物有机肥的时代已经来临。目前，在西方国家的农业发展中，化肥正被生物肥、生物有机肥等新型高效的无公害、无污染绿色肥料所取代。在当前的世界贸易一体化进程中，我国农业产品，要与西方国家和世界其它国家农产品进行竞争，其首要前提就是要推广实施“绿色无公害”肥料，将农作物的“粮食” —— 绿色无公害肥料，进行大张旗鼓的推广、实施。这不但是我国农业的发展方向，也是我国加入“世贸”以后，农业生产所面临的一个最大、最迫切的问题。 农业污染已成为市区的最大污染。而农业污染的主要来源则是化肥、农药和水源污染。整治农业污染已是摆在各级政府面前的一个迫在眉睫的现实任务。对此，北京市政府决定，对北京农业的污染进行彻底整治。同时对外地各省市供应北京的粮食、蔬菜、畜禽、水产等农副产品一律实施化肥、农药、激素等污染指标检测，对达不到“绿化”标准的产品，一律取消进京销售资格。 2、化肥市场 我国有两千多个县，农作物播种面积约 20 亿亩。 2010 年我国年产化肥 6620 万吨，市场需求量为约 5560 万吨，总体供大于求。化肥的长期使用，已造成肥效下降，利用率不高，土壤板结等弊端。据调查，我国化肥的利用率只有 35%-40% ，其余部分被土壤固定，或淋溶造成水体污染、湖泊富营养化等环境问题。我国耕地资源紧缺，耕地质量低；肥料生产资源 —— 能源和磷钾矿产资源紧缺。我国的化肥生产状况则是氮肥所占的比重要远高于国际平均水平，氮肥约占化肥总产量的 73% ，磷肥约占 22% ，钾肥约占 5% ，有机肥原本是钾素的主要补充来源 , 因有机肥施用不足 , 我国土壤与作物的缺钾问题日趋严重，对有机肥的需求更加迫切。 3、有机肥料市场 有机肥指各种动物和植物等，经过一定时期发酵腐熟后形成的肥料。我国有机肥料生产以及应用已初具规模。区域分布大体如下：一是经济发达地区，包括广东、江苏、福建，特点是具有良好的 环保 意识、相对成熟的技术支撑；二是有机肥料资源丰富地区，包括山东、河北等地区，有机特殊资源地区。调查结果 表 明，山东、广东、河北、江苏、辽宁 5 个省的有机肥料生产企业占全国有机肥料生产企业的 50% 以上。我国有机肥料生产企业 1580 个，大小不一，品种相当多，可大致分为三类：一是精致有机肥料类，不含有特定效应的微 生物 ，以提供有机质和少量养分为主，占 43.5% ；二是有机无机复混肥料，由有机和无机肥料混合或化合制成，既含有一定比例的有机质，又含有较高的养分，占 38.9% ；三是生物有机肥料，产品除了含有较高的有机质外，还含有改善肥料或土壤中养分释放能力的功能性微生物，占 14.6% 。从商品有机肥料应用的作物来看，开始主要是蔬菜、果树等经济价值较高的作物，特别是精制有机肥料和生物有机肥料。而有机无机复混肥料还有一部分应用到 水 稻、 棉花 等作物，目前，已经逐步向大田作物推广。从区域使用商品有机肥料来看，主要集中在商品有机肥料资源丰富的地区和经济作物种植面积较大的区域。与化肥市场相比较，有机肥料市场由于正处在生长期而竞争相对不激烈。 4、微生物肥市场 微生物有机肥是相对化学肥料、有机肥料而言的。生物有机肥含有多种营养元素和有益微生物，营养持久，效期长。而化学肥料不能持久、无改土作用、投入产出比低。有机肥养分含量低、有毒有害物质含量高、易传播土传病害虫害，严重的影响农产品的产量和品质。相对一般有机肥料而言，微生物有机肥是在有机肥料发酵前后加入功能性微生物菌群加工而成。既有微生物肥料有益菌群对土壤环境改良、促进植物生长的益处，亦具有机肥对植物生长所需要的营养的补给作用，并克服了常规有机肥营养单一、易烧苗、气味臭、病虫害多等弊病，是一种施用更安全、质量更胜一筹的新型肥料。微生物有机肥是国内外肥料的发展趋势。 尽管近几年来，我国生产 微 生物肥料产业有了一定的发展，但还存在着许多问题。一是生物肥料生产企业“档次低”。据统计，目前已有的300多家微生物肥料生产企业，多数是小规模企业，作坊式生产，设备工艺落后产品质量不高。一些企业在宣传上扩大使用效果，使用不正当经营手段，甚至生产假冒伪劣产品，给农民造成损失，降低了生物肥料的声誉。二是对生物肥料的宣传和引导还不够，其好处和效果还没有为广大农民所认知，生物肥在全国肥料中所占的比重还不大。三是生物肥料本身的基础研究和应用研究还不够，对土壤和作物的影响还有待继续研究。 据专家测算，我国生物肥料的市场前景极为广阔。目前我国年产生物肥只有化肥产量的1/200，如果这一比例达到3/100，就能取得减少50万吨化肥用量，增产粮食100亿公斤的效果。同时还能得到减少农民投入、减少环境污染、提高农产品品质等巨大的经济效益、社会效益和生态效益。 5、盐碱 土 地市场状况 盐碱土地是指包括盐土和碱土两种性质不同的土壤。所谓盐土，主要是指土壤内含有过量水溶性盐分的土壤，多属中性盐，呈碱性反应， pH 值在 8至9 之间甚至更高。盐害主要是由于钠离子浓度过高引起的。盐土一般土壤剖面形态无显着构造。表土在干燥季节，特别是无植物生长处，常呈白色，甚至形成盐结皮。盐土可分为滨海盐土、洪积盐土、沼泽盐土、草甸盐土等。滨海盐土主要是受海水影响而形成的。所谓碱土，主要是指土壤中含水溶性的碱性盐，呈较强的碱性反应， pH 值在 8.5 以上。土壤结构极坏，湿时泥泞，干时板结龟裂，造成植物出土困难。碱土有腐蚀性，能破坏植物细胞组织，危害植物生长。 土壤盐碱化是一个世界性难题，根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱土地的面积为 9.5438 亿公顷，其中我国盐碱土地面积约 3460 万公顷（约 5.2 亿亩），耕地盐碱化 760 万公顷（约 1.1 亿亩），近 1 ／ 5 耕地发生盐碱化。主要分布在松嫩平原、黄淮海地区、西北地区的新疆、甘肃、宁夏、青海、华北的内蒙古、山西、河北和东北三省，全国有 17 个省（区）有面积不等的盐碱土地。例如，黄三角拥有未利用土地 800 多万亩，其中盐碱土地就占了 270 万亩，仅山东东营市至少有 130 万亩低产盐碱土地和荒地。土地盐碱化是构成土地荒漠化的重要因素，严重威胁着当地农牧业生产，造成民族经济繁荣发展与生态环境保护的一大障碍，盐碱土地的问题亟需解决。因此，盐碱土地改良利用技术的发展，对于我国尤其是内陆干旱农业灌区农村经济持续健康发展、国土治理、缓解粮食危机，生态环保等具有极其重要的现实意义 原有的治理盐碱 土 地通过有水利改良（灌溉、排水、放淤、种稻、防渗等）、农业改良（平整土地、改良耕作、施客土、施肥、轮作、间种套种等）、生物改良（种植耐盐植物和牧草、绿肥、植树造林等）和化学改良（施用改良物质，如石膏、磷石膏、亚硫酸钙等）四种方法。水利改良和农业改良存在一些不可克服的缺点，如：（ 一 ）工程费用昂贵代价过高 ; （ 二 ）效果不能持久，措施一旦停止，土壤立即返盐恢复； (三 ）淡水冲洗时把土壤中的养分随盐分一同排掉； (四 ）淡水资源不足，难以满足压盐碱需要。化学改良方法的不足在于含碱较高的盐碱 土 地脱碱比较有效，但对含盐较高的盐碱 土 地脱盐效果有限；相比以上三种方法，生物措施被普遍认为是最有效、环保、安全、长远的盐碱 土 地改良途径。 6.家禽饲料市场 我国是 世界第二大饲料生产大国 。 近几年饲料总产量 和总产值 保持持续增长 态势，200 6 年 产量 突破1亿吨， 产值近3000亿元，2010年总产量 突破1.5亿吨 ，产值突破5000亿元 。 整个行业水平发展有比较大的提升。 近几年来，饲料 产品质量 在社会的关注下，有了明显提高。 随着社会的发展和对畜产品安全要求的不断提高，目前饲料质量已纳入到整个社会发展的安全体系中 ，居民更加崇尚无污染的安全、优质、营养的无公害的畜产品 。首先，需保证入口畜产品的安全，反映在饲料应用上就是使用后不产生残留，不会对人体造成危害；其次，保证社会环境的安全，主要指不会污染环境；再次，对禽畜动物本身要安全,即保证营养全面。近年来，我国各级政府不断加强对饲料产品质量安全的监管，饲料企业也付出了极大努力，使我国饲料产品质量稳步提高，安全状况不断改善。 随着人们对畜产品要求的提高，未来饲料喂养比例将逐渐提高，饲料普及率将由 2005 年的 40% 提高到 2015 年的 45% ， 2015 年饲料需求量将达到17580万吨。 20 10年饲料实际产量已经达到13700万吨，测算出 20 08年至 2015 年水产饲料的年均增长率约为18.33 % ，增长空间较大。 国家政策 本行业及产品 受益于国家 “ 三农政策 ” ：国家采取扶持政策，可免征产品增值税。 2008 年 6 月 国家税务总局对下发了关于有机肥产品免征增值税的通知。财税 56 号 。 生物有机肥料项目属于 " 环境保护 "," 高新技术企业 "," 综合利用资源生产 " 等多个优惠的项目范围内。按照 2008 年 中华人民共和国新企业所得税法 (2008 年 1 月 1 日起施行 ), 本项目可以享受如下优惠 : 从事符合条件的环境保护、节能节水项目的所得，给予三免三减半的所得税优惠；高新技术企业，减按 15% 的税率征收企业所得税 五、竞争优势 1、综合阐述 我们的产品与其他任何肥料相比展现出众多显著优势。其具有完全生物兼容性，生物降解，环保安全，不会对任何植物，农物产生毒性或者免疫刺激，对人类以及动物绝对安全。以上特点是绝大部分农业化学肥料达不到的。农业化学肥料都是来源于化学产品本身或者来源于化学产品的衍生物，在与这些化学产品以及有机肥料的对比实验中，我们的产品在促进作物的生长方面远远胜出。虽然农业市场上有一些保水功能的促产肥料，但这些产品相当一部分都是化学，生物化学，或者聚合物产品。这些产品并没有得到严格的科学实验和评估，有些甚至已经对作物产生了有害的影响。 我们产品的成分将促进农作物机体 内部自身 的生长，最终促进作物的产量，使用我们的产品后能增产至少 20% 。与其他已知的肥料相比，我们的产品在功能和应用方面更卓越，更具有独创性。无论在实验室还是野外现场的对比试验，我们产品的生物功能性成分能与作物的成长和成长结果过程完美匹配，并能克服诸如土壤盐碱化，土壤退化，水质盐化，干旱，酷热和寒冷等自然环境。 另外，我们的产品除了盐碱土地改良上，还能广泛使用在沙漠，普通良田，普通果田等。其产品的核心元素经过适度调整甚至可应用在家禽饲料领域。所以，我们认为我们的产品和技术是颠覆性的，也是目前没有任何一个企业产品与我们能竞争。 2. 在盐碱土地改良应用上的比较优势 在盐碱土地改良应用上，我们与其他竞争性产品具有明显的比较优势。改良期一个月，可种植普通蔬菜及作物 1) 我们改良盐碱土地的方法是纯有机，生态环保，绝不包含任何化学元素。其本质在于通过我们自主研发的有机肥和生物菌帮助和构建土壤的自我修复能力和生命力，促进作物的高产。而我们的竞争产品大都基于化学成分的土壤改良剂，例如使用如石膏、磷石膏 ( 比如燃煤烟气脱硫废弃物 ) 、亚硫酸等，其改良后的土壤必然残余化学元素或重金属成分。而且，它们对处理含盐较高的盐碱地效果欠佳。 2) 经过我们改良的土壤的含盐量将得到彻底下降。山东省东营市现场实验表明，原含盐量在 4。7 的土壤改良之后其数值降低到约 0.04 。我们知道盐分在土壤中是必然存在的，所以我们认为我们的这个产品在处理含盐的土壤方面是独特的，卓越的。我们所说的盐碱土地是盐地和碱地的统称。很多我们的竞争产品宣称能有效治理盐碱土地，其实只能有效处理土壤中含碱量，而对处理高盐量的土壤改良效果却非常有限。 3) 我们在淡水缺乏的地区可以使用盐碱土地表层水来灌溉改良应用的土壤。其他产品只能用淡水来灌溉。 4) 经过我们改良的土地可以种植包括水果，蔬菜在内的并不耐盐碱的普通作物，其他产品只能种植耐盐碱的作物，例如玉米，棉花，小麦等。在我们改良后的土壤中甚至于生长出蘑菇。 产品自身可大量繁殖有益微生物菌，可以分解土壤中的有害物质和腐败物质，调节土壤的分子结构和生态链，将土壤中占有绝大多数的观望菌争取过来，形成对土壤有益的微生物菌群体，其活动产生多糖和胶体与有机质和盐碱土促成团粒结构，土壤通透则切断毛细管，阻止盐碱上返，使耕层盐碱度下降。 5) 我们自主研发的生物菌能适合 -40 度低温和零上 70 度的高温土壤中存活，在土壤中大量繁殖生长，非常抗高温和耐寒，使用在盐碱 土 地上依然有效。而其他的产品无法在此环境下产生功效。 六、发展战略 1） 总体经营目标 。 我们立足于有机生物菌肥料研发和生产，希望在未来5 年内，公司将通过断的技术进步和市场扩张，发展成为中国有机生物菌肥料的领先厂商。我们将不断追求在工艺、研发、管理、服务等领域的创新，积极发展并保持在本行业内的核心竞争力，铸造成为一个最值得全国用户信赖的知名品牌。 未来三年（2012，2013，2014年）我们主要以治理盐碱 土 地及改良后农业种植为工作重点，并通过我们的合作伙伴销售针对良田与果田的肥料。之后在 3 － 5 年内（2015年到2017年），在前三年产品基础上，生产销售针对家禽养殖的全绿色饲料，最终形成以盐碱 土 地，良田果田，家禽饲料三大核心领域产品。逐步布局全国，扩大规模、优化产品结构，在地域上将在全国重点消费省份建立生产基地，在营销上我们以在经济作物种植大区建立若干个深度分销系统，在农化服务上我们将不断增加以零售点为终端的农化服务网点，形成产业规模化、集约化、科技化的格局 2） 商业模式 。我们将以经济效益 、社会效益和生态效益为目标，形成以生物有机菌肥料，有机种（养）植为一体的生态循环商业模式。我们不仅给我们的用户提供高效纯绿色生态肥料，而且我们也能为我们的用户提供绿色环保有机食物。 3）产品开发 。我们的产品在盐碱土地，良田，果田领域已经得到了很好的应用，我们将延续此产品在沙漠治理，家禽饲料上的应用，最终形成一个相对完整的生态系列产品。我们认为这些系列产品将有助于我们构建和提升公司品牌价值，商业价值，赢得更多的用户。 4）品牌建设 。我们认为对于我们这样一个新型有机肥料企业来说，从一开始树立品牌价值是极其重要的。所以，我们的品牌价值诉求将以“高效 + 纯绿色”为中心，帮助我们的用户生产出高质量、高产量、高附加值的健康安全的农产品， 5） 营销网络 。我们未来三年内(2015年前)无意在国内组建自己的产品营销网络，其主要原因在于在中国构建一个覆盖面广的营销网络需要大量的人力与物力，我们未来三年的工作重点任务将是盐碱土地改造及种植。但在未来三年里，我们将联合农业领域信誉高的销售渠道公司进行合作，积极推广我们针对良田和果田的产品。另外，我们认为我们精心研发的产品能真正有效地改良盐碱土地，其本身就是很好的产品验证。它将在地方政府，地方村委，地方农民建立信任度，从而带动我们系列产品的销售。在此期间，针对特定的潜在用户，我们可组织产品推介活动，加强农户对产品的进一步认识和了解。通过口碑方式来介绍我们的产品将是一个重要方式。从2015年开始，我们将利用前三年的基础上，充分利用产品比较优势，产品的品牌优势，逐步建立针对重点消费地区（ 山东、江苏、浙江、河南、河北，东北，广东，广西等） 的全国性销售网络体系。 6）价格定位 。我们产品的特点，性能与原材料价格等已经确定了我们今后无法走低价格的策略，我们的价格可能要明显高于其他竞争对手的产品，我们的用户也必然是认同我们理念，自身追求高品质生态的中高端用户。肥料行业，饲料行业企业由于同质化严重，不可避免导致价格竞争，企业利润下降。我们认为只有建立在高品质基础上的差异化才能有效规避产品价格的恶性竞争。 7）用户定位 。由于我们的产品特性以及价格因素，我们的用户必然是认同环保绿色理念的中高端用户。地方政府由于手持大量闲置盐碱土地资源，所以它们将是我们不可回避的大客户。具体地说，就是地方政府，种植农户，果农，家禽养殖用户、园艺用户等。 8）合作伙伴 。我们将与我们价值理念相仿的农业领域里的种子，农药，园艺等行业公司建立战略联盟，协同向用户推广绿色农业产品，达到共赢的战略格局。我们将与各级政府、协会，非政府组织等合作，提升整个产品和企业品牌的知名度和信誉度。　 　 七、盈利模式 我们未来 3 年内的主要盈利来源于改良盐碱土地的收益以及来自销售本产品的收益。三年后我们另外增加的盈利来源来自于家禽饲料领域以及水产养殖。我们认为我们现有的技术已经能应用在后两个领域，但限于我们目前的人力，物力以及销售渠道，我们无法在最近三年内面对饲料领域。我们认为我们产品在养殖饲料领域的应用将可为公司未来三，四年带来较大的盈利增长空间。 我们预计未来两年的盈利来源主要来自于做政府盐碱土地改良项目而获取高额的专项资金，这对于我们这样一个新兴公司是有益的，但从长远来看，这种模式不符合我们的商业理念。我们追求的是商业环境下的可持续发展和盈利能力 1）盐碱 土 地治理。 l 与拥有大片盐碱土地的地方政府合作。通过治理这些盐碱土地获得地方政府的专项资金，改良后的盐碱土地归当地政府。在山东，山西，新疆，内蒙，吉林等省地方政府有很多急待改良的盐碱土地，我们都可以与这些地方政府达成合作协议。 l 通过支付租金的形式与地主签署 20 年到 30 年的租地合同，改良盐碱土地并运营管理租地获得经济收益。经过改良的盐碱土地，我们可以种植一些具有相当经济价值的农作物，瓜果，蔬菜，中草药等。 l 或者我们在治理完盐碱地后，通过长期的租地合同形式转租给其他需求用户。 1） 针对普通良田和果田应用来销售生物有机菌肥。带有生物菌的有机肥料将对因长期使用农药和化肥导致肥力下降，营养下降，土质恶化的良田和果田带来本质性的生态环境改良，促进作物的增产，引导农民走上绿色环保富裕的道路。 2） 针对养殖用户，我们提供纯绿色环保的养殖饲料。 八、未来三年到五年主要计划 公司未来3年的计划将是融资到位后建立生产基地以及改良4-6万亩盐碱土地， 我们计划从第三年逐步加大产品销售以及运营土地所带来的盈利。 1 待续

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蚊子咬不咬你可能由你皮肤共生微生物决定

热度 7 hongkuan15 2012-3-29 16:01

2011年12月28日发表在《 PLoS ONE 》上的论文表明蚊子咬不咬你可能由你皮肤共生微生物决定。这个研究很有意思，他们找了20-64岁之间的成年男性，实验前禁止饮酒，吃蒜，洋葱等辛辣食物，禁止用香味物质沐浴。给他们穿经过杀菌消毒过的尼龙袜子。采集左脚上的气味物质让蚊子闻，记录对它们的吸引力，之后采集被试左脚底板皮肤上的菌样进行16sRNA分析。研究发现皮肤上面的菌表现高丰度，低多样性的个体更吸引蚊子。高吸引性个体中葡萄球菌Staphylococcus含量是低吸引性个体的2.62倍，而在低吸引性个体身上假单胞菌Pseudomonas的含量是高吸引性个体的3.11倍。贪食菌属Variovoraxspp.和假单胞菌属Pseudomonasspp.与低吸引性群体显著相关。纤毛菌属Leptotrichiaspp.,Delftiaspp.和放线菌Gp3属ActinobacteriaGp3spp.与高吸引性群体显著相关。 只是这个试验有些缺陷，他们用的是脚上皮肤的菌，而且只是给被试穿尼龙袜子但是并没有规定穿什么鞋，鞋可能会影响菌，运动鞋不透气，易出汗，肯定非常臭。出汗多了菌数量应该就多，可能太臭了，氨，硫化氢，吲哚等物质抑制了一些菌的生长导致菌的数量多，但是菌的丰度，也就是菌的种类变少了，因此更加吸引蚊子，所以我推测可能脚越臭越吸引蚊子！这一结果与我们日常生活经验就比较一致了，记得小时候，夏天上床睡觉前妈妈都让洗脚，说这样蚊子不咬，另外去水沟里或泥坑里玩过之后也更招蚊子。 这个结果也算是对“卫生假说”的一个扩展，身体上菌的种类多了，丰富了，身体才能更健康，甚至连蚊子都不咬了，也就很少得疟疾。 如果这一结论是真的的话，将来可以从补充皮肤细菌种类角度开发驱蚊产品，如开发提高皮肤细菌多样性的菌的食物或增殖剂，或者直接喷上与人体皮肤共生的多种细菌。 参考文献： http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0028991 Composition of Human Skin Microbiota Affects Attractiveness to Malaria Mosquitoes Niels O. Verhulst, Yu Tong Qiu, Hans Beijleveld, Chris Maliepaard, Dan Knights, Stefan Schulz, Donna Berg-Lyons, Christian L. Lauber, Willem Verduijn, Geert W. Haasnoot, Roland Mumm, Harro J. Bouwmeester, Frans H. J. Claas, Marcel Dicke, Joop J. A. van Loon, Willem Takken, Rob Knight, Renate C. Smallegange The African malaria mosquito Anopheles gambiae sensu stricto continues to play an important role in malaria transmission, which is aggravated by its high degree of anthropophily, making it among the foremost vectors of this disease. In the current study we set out to unravel the strong association between this mosquito species and human beings, as it is determined by odorant cues derived from the human skin. Microbial communities on the skin play key roles in the production of human body odour. We demonstrate that the composition of the skin microbiota affects the degree of attractiveness of human beings to this mosquito species. Bacterial plate counts and 16S rRNA sequencing revealed that individuals that are highly attractive to An. gambiae s.s. have a significantly higher abundance, but lower diversity of bacteria on their skin than individuals that are poorly attractive. Bacterial genera that are correlated with the relative degree of attractiveness to mosquitoes were identified. The discovery of the connection between skin microbial populations and attractiveness to mosquitoes may lead to the development of new mosquito attractants and personalized methods for protection against vectors of malaria and other infectious diseases.

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[转载]微生物资源的开发和利用

liuych02 2012-3-28 17:36

http://www.taodocs.com/d-328361.html 此课件非常想下载！所以在此发博文！希望大家有空去看看！

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[转载]一类肠道共生微生物可能是自闭症的元凶

hahasalon 2012-3-20 08:35

原文链接： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=236900do=blogid=549521 全文如下： 已有大量研究表明自闭症可能与肠道菌群紊乱有关。也有报道给自闭症儿童服用某些益生菌能够减去自闭症症状甚至治愈。自闭症儿童常出现胃肠道失调，可能肠道微生物组成也相应发生变化。这些报道提示我们自闭症与肠道健康状况密切相关。 最近的一项来自美国哥伦比亚大学的研究表明，超过一半的伴有胃肠功能肠癌的自闭症儿童肠道中发现了一种肠道微生物-萨特菌( Sutterella ）。他们通过回肠和盲肠活体组织取样检测共生微生物多样性，对伴有胃肠功能肠癌的自闭症儿童和仅患有胃肠功能障碍的正常儿童对比发现，发现在一些自闭症儿童肠道中检测到了产碱菌科 Alcaligenaceae 的某些成员，而对照组中没有发现。而这些产碱菌属水平的升高是由于萨特菌( Sutterella ）的水平较高。通过对 Sutterella 的16S rRNA 基因序列分析发现，在23个伴有胃肠功能肠癌的自闭症儿童中的12个个体中都发现了萨特菌( Sutterella ），而在9个对照组完全没有发现萨特菌( Sutterella ）的存在。进一步的系统发育分析表明，在检测的12个个体中的11个阳性个体中，其肠道萨特菌( Sutterella ）中有两类菌占绝大多数，他们分别是华德萨特菌 Sutterella wadsworthensis 和 Sutterella stercoricanis 。 此外，他们首次报道了一种萨特菌特异PCR（ Sutterella -specific PCR），用于从生物或环境样品中对萨特菌( Sutterella ）进行检测、定量以及基因型分析。 自闭症影响着世界上大约1%的人群，对肠道微生物的研究，尤其是共生微生物的研究将有助于我们了解肠道微生物与自闭症的关系。 有需要探讨益生菌的请加我QQ：99593398，我熟悉 Culturelle Probiotic 。 附原文摘要： Application of Novel PCR-Based Methods for Detection, Quantitation,and Phylogenetic Characterization of Sutterella Species in Intestinal Biopsy Samples from Children with Autism and Gastrointestinal Disturbances Brent L. Williams, Mady Hornig, Tanmay Parekh, and W. Ian Lipkin Center for Infection and Immunity, Mailman School of Public Health, Columbia University, New York, New York, USA ABSTRACT Gastrointestinal disturbances are commonly reported in children with autism and may be associated with compositional changes in intestinal bacteria. In a previous report, we surveyed intestinal microbiota in ileal and cecal biopsy samples from children with autism and gastrointestinal dysfunction (AUT-GI) and children with only gastrointestinal dysfunction (Control-GI). Our results demonstrated the presence of members of the family Alcaligenaceae in some AUT-GI children, while no Control-GI children had Alcaligenaceae sequences. Here we demonstrate that increased levels of Alcaligenaceae in intestinal biopsy samples from AUT-GI children result from the presence of high levels of members of the genus Sutterella.We also report the first Sutterella-specific PCR assays for detecting, quantitating, and genotyping Sutterella species in biological and environmental samples. Sutterella 16S rRNA gene sequences were found in 12 of 23 AUT-GI children but in none of 9 Control-GI children. Phylogenetic analysis revealed a predominance of either Sutterella wadsworthensis or Sutterella stercoricanis in 11 of the individual Sutterella-positive AUT-GI patients; in one AUT-GI patient, Sutterella sequences were obtained that could not be given a species-level classification based on the 16S rRNA gene sequences of known Sutterella isolates. Western immunoblots revealed plasma IgG or IgM antibody reactivity to Sutterella wadsworthensis antigens in 11 AUT-GI patients, 8 of whom were also PCR positive, indicating the presence of an immune response to Sutterella in some children. IMPORTANCE Autism spectrum disorders affect ~1% of the population. Many children with autism have gastrointestinal (GI) disturbances that can complicate clinical management and contribute to behavioral problems. Understanding the molecular and microbial underpinnings of these GI issues is of paramount importance for elucidating pathogenesis, rendering diagnosis, and administering informed treatment. Here we describe an association between high levels of intestinal, mucoepithelial-associated Sutterella species and GI disturbances in children with autism. These findings elevate this little-recognized bacterium to the forefront by demonstrating that Sutterella is a major component of the microbiota in over half of children with autism and gastrointestinal dysfunction (AUT-GI) and is absent in children with only gastrointestinal dysfunction (Control-GI) evaluated in this study. Furthermore, these findings bring into question the role Sutterella plays in the human microbiota in health and disease. With the Sutterella-specific molecular assays described here, some of these questions can begin to be addressed.

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研究发现一类肠道共生微生物可能是自闭症的元凶

热度 4 hongkuan15 2012-3-19 22:07

已有大量研究表明自闭症可能与肠道菌群紊乱有关。也有报道给自闭症儿童服用某些益生菌能够减去自闭症症状甚至治愈。自闭症儿童常出现胃肠道失调，可能肠道微生物组成也相应发生变化。这些报道提示我们自闭症与肠道健康状况密切相关。 最近的一项来自美国哥伦比亚大学的研究表明，超过一半的伴有胃肠功能肠癌的自闭症儿童肠道中发现了一种肠道微生物-萨特菌( Sutterella ）。他们通过回肠和盲肠活体组织取样检测共生微生物多样性，对伴有胃肠功能肠癌的自闭症儿童和仅患有胃肠功能障碍的正常儿童对比发现，发现在一些自闭症儿童肠道中检测到了产碱菌科 Alcaligenaceae 的某些成员，而对照组中没有发现。而这些产碱菌属水平的升高是由于萨特菌( Sutterella ）的水平较高。通过对 Sutterella 的16S rRNA 基因序列分析发现，在23个伴有胃肠功能肠癌的自闭症儿童中的12个个体中都发现了萨特菌( Sutterella ），而在9个对照组完全没有发现萨特菌( Sutterella ）的存在。进一步的系统发育分析表明，在检测的12个个体中的11个阳性个体中，其肠道萨特菌( Sutterella ）中有两类菌占绝大多数，他们分别是华德萨特菌 Sutterella wadsworthensis 和 Sutterella stercoricanis 。 此外，他们首次报道了一种萨特菌特异PCR（ Sutterella -specific PCR），用于从生物或环境样品中对萨特菌( Sutterella ）进行检测、定量以及基因型分析。 自闭症影响着世界上大约1%的人群，对肠道微生物的研究，尤其是共生微生物的研究将有助于我们了解肠道微生物与自闭症的关系。 附原文摘要： Application of Novel PCR-Based Methods for Detection, Quantitation,and Phylogenetic Characterization of Sutterella Species in Intestinal Biopsy Samples from Children with Autism and Gastrointestinal Disturbances Brent L. Williams, Mady Hornig, Tanmay Parekh, and W. Ian Lipkin Center for Infection and Immunity, Mailman School of Public Health, Columbia University, New York, New York, USA ABSTRACT Gastrointestinal disturbances are commonly reported in children with autism and may be associated with compositional changes in intestinal bacteria. In a previous report, we surveyed intestinal microbiota in ileal and cecal biopsy samples from children with autism and gastrointestinal dysfunction (AUT-GI) and children with only gastrointestinal dysfunction (Control-GI). Our results demonstrated the presence of members of the family Alcaligenaceae in some AUT-GI children, while no Control-GI children had Alcaligenaceae sequences. Here we demonstrate that increased levels of Alcaligenaceae in intestinal biopsy samples from AUT-GI children result from the presence of high levels of members of the genus Sutterella.We also report the first Sutterella-specific PCR assays for detecting, quantitating, and genotyping Sutterella species in biological and environmental samples. Sutterella 16S rRNA gene sequences were found in 12 of 23 AUT-GI children but in none of 9 Control-GI children. Phylogenetic analysis revealed a predominance of either Sutterella wadsworthensis or Sutterella stercoricanis in 11 of the individual Sutterella-positive AUT-GI patients; in one AUT-GI patient, Sutterella sequences were obtained that could not be given a species-level classification based on the 16S rRNA gene sequences of known Sutterella isolates. Western immunoblots revealed plasma IgG or IgM antibody reactivity to Sutterella wadsworthensis antigens in 11 AUT-GI patients, 8 of whom were also PCR positive, indicating the presence of an immune response to Sutterella in some children. IMPORTANCE Autism spectrum disorders affect ~1% of the population. Many children with autism have gastrointestinal (GI) disturbances that can complicate clinical management and contribute to behavioral problems. Understanding the molecular and microbial underpinnings of these GI issues is of paramount importance for elucidating pathogenesis, rendering diagnosis, and administering informed treatment. Here we describe an association between high levels of intestinal, mucoepithelial-associated Sutterella species and GI disturbances in children with autism. These findings elevate this little-recognized bacterium to the forefront by demonstrating that Sutterella is a major component of the microbiota in over half of children with autism and gastrointestinal dysfunction (AUT-GI) and is absent in children with only gastrointestinal dysfunction (Control-GI) evaluated in this study. Furthermore, these findings bring into question the role Sutterella plays in the human microbiota in health and disease. With the Sutterella-specific molecular assays described here, some of these questions can begin to be addressed. 原文链接： MBio. 2012 Jan 10;3(1). pii: e00261-11. doi: 10.1128/mBio.00261-11 http://mbio.asm.org/content/3/1/e00261-11.long 谢谢牛登科老师提供链接！

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是否可以这样理解细胞凋亡？

热度 5 guozhenru 2012-3-18 16:32

真正的凋亡应该是在细胞生存环境正常的情况下发生的细胞自然死亡，最恰当的例子就是在组织发育过程中发生的细胞死亡，如指趾形成过程中部分细胞死亡。细胞死亡有特定的基因网络调控程序、步骤和形态学特点。在环境变化或非自然状态发生的形态类似凋亡并伴部分相同基因表达变化死亡，不应该是真正意义上的凋亡。按照这一概念，我们现在生物和医学试验中所有改变环境（内部和外部环境）应该都属于一种模拟凋亡，比如在细胞培养中加入各种药物、缺氧、其它有害细胞或微生物，严格地说与生物发育过程中发生的细胞凋亡有本质的差别。从这个意义上说，我们并不完全了解什么叫凋亡以及凋亡产生原因。希望大家参与讨论，使我们的认识更清晰。 1 2

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微生物进行甾体物质的16α-羟基化反应：值得引起关注

热度 2 yangsk 2012-3-14 18:15

目前，应用于临床治疗哮喘的药物中，糖皮质激素是迄今为止最有效的抗炎药物，己被公认为治疗慢性哮 喘的一线药物。这一作用与其抗炎和抗过敏作用有关。它能抑制前列腺素和白三烯生成；减少炎症介质的产生和过敏反应；能使小血管收缩，渗出减少。糖皮质激素还是哮喘持续状态或危重发作的重要抢救药物。 利用微生物进行甾体物质的 16α- 羟基化反应的研究，早在 1987 年，已经有人报道了用玫瑰产色链霉菌（ Sreptomyces Roseochromogenus ）菌株在 9α- 氟 -1- 脱氢可的松的 16 位引入羟基获得 9α- 氟 -16α- 羟基 -1- 脱氢可的松。 99 年又报道利用该菌转化孕酮—— 16 a 羟化酶系的纯化及其表征的机理研究。现在已有关于将 16α- 羟基化反应应用到工业生产的报道（ Enzym Microbial Technol, 2003,32:688-705 ） 最近，本实验室开展了利用 链霉菌直接筛选转化泼尼松龙为 16α- 羟基泼尼松龙的实验研究，已经选择出活性菌株，并进行了半微量制备实验，获得的结晶样品正在作光谱结构确证分析，工作进展比较顺利。这就为微生物转化法生产高纯度 16α- 羟基泼尼松龙打下基础，进而为生产高效糖皮质激素治疗哮喘新药提供了新的生物制造工艺。 化学合成方法共需要六步以上的反应，反应复杂，且有的反应要求在极端苛刻的条件下进行，总收率低；而发酵方法两步反应就可以得到最重要的中间体。 据称，微生物转化法生产高纯度 16α- 羟基泼尼松龙这个广阔的市场在国内还没有被开发，因此填补这项生物制造技 术空白，提高中国在国内外甾 体药物的市场占有率具有重要意义。

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[转载]NATURE：果蝇基因变异 肠道微生物代谢疾病 衰老和遗传对认知功

genevalley 2012-2-11 01:13

（选自英国Nature杂志，2012年2月09日出版） 封面故事: 两颗跟地球大小相仿的太阳系外行星 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87176issue=7384 果蝇基因变异资源 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87168issue=7384 炎性体/肠道微生物在代谢疾病中的作用 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87170issue=7384 蛋白酶体调控颗粒的结构被确定 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87172issue=7384 一次星系碰撞的结果 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87174issue=7384 EIT技术在X-射线领域的应用 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87178issue=7384 美亚大陆——下一个超级大陆 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87183issue=7384 衰老和遗传对认知功能的影响 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87186issue=7384 非洲锥虫病五种最常用药物的作用机制被发现 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87198issue=7384 人A2A腺苷受体的晶体结构被确定 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87201issue=7384 伴护蛋白Hsp90在适应性演化中所起作用 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87207issue=7384 乙酰化的代谢调控 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=87210issue=7384 炎性体/肠道微生物在代谢疾病中的作用 利用一个小鼠模型，Richard Flavell及其同事研究了与从非酒精型脂肪肝疾病（发展中国家慢性肝病的主要病因）向更严重的非酒精型脂肪性肝炎（这种肝炎经常导致肝硬化和肝细胞 癌）的发展相关的发炎过程。他们发现，与NLRP6 和 NLRP3炎性体相关的小肠微生物群落的改变，会加重患有由饮食诱导的非酒精型脂肪肝症状的小鼠的病情。这些发现突显了微生物群落在自发炎症及代谢疾病发 病过程中的中枢作用，也指出了对宿主-微生物群相互作用的操控是新的治疗方法的一个重点。 衰老和遗传对认知功能的影响 世界人口老龄化的发展，使得研究智力随年龄增长而退化的原因显得尤为紧迫。在1932年和1947年的 “苏格兰智力调查”中，研究人员让11岁的儿童接受一个经过很好验证的通用智力测试。对这些研究对象中的近2000人在随后的年份中也进行了测试，同时也 收集了他们的全基因组单核苷酸多态性数据，从而获得一个关于一生中认知参数测量结果的独特数据集。这些数据表明，人一生中智力稳定性的差别是由遗传因素造 成的。对遗传因素对认知稳定性的贡献所做估计以及这一批研究对象中该指标的变化情况说明，寻找造成一生中认知变化的遗传原因的工作是值得的。

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[转载]哈佛微生物学家实验室中研究奶酪中的微生物

热度 1 oasisxiang 2012-1-15 14:06

来源：网易 日期: 2012年01月11日 核心提示：哈佛大学微生物学家在研究来自世界各地奶酪上的菌株时意外成了奶酪行业的名人，目前，他们的研究已经超越了奶酪界，扩展到各种发酵食物当中，包括泡菜，酒和腊肠等等美味。 在人们发现感染有李斯特氏菌种（Listeria，致死性菌）的科罗拉多甜瓜之后，到Steven Soderbergh的《全境扩散（Contagion）》——一部讲述某种细菌带来的世界性灾难的电影——上映，微生物经历了一个在“公共关系”上的困难时期。面对它们潜在的致死性，你自然会有种要树立“防火墙”的急切需求：别再握手，别再共用手机，还有——虽然上帝不允许——别再性交了。 但将你生命中的微生物全部净化掉是不可能的。微生物——细菌、真菌、及其它微观组织——是地球上为数最多的生命。实际上，在相当程度上，你也是微生物。“你”体内大约90%的细胞和99%的遗传物质属于细菌，而并不属于你。由于细菌细胞较人类细胞个头小，它们只占你体重的10%，但你随身携带的这些细胞几乎都有它们自己的小九九。 问题是，我们只能在最模糊的层面上了解它们的如意算盘。它们的普遍性造成了研究上的困难。对研究来说，它们太小了。传统的解决方案是在实验室中将一个单独菌种隔离并培养。但微生物与其他生命形式一样，都是群居动物。正如动物园里的大猩猩与面对无花果树、美洲豹、或另一只同类的野生猩猩不同，在皮氏培养皿（Petri dish）中单独培养的微生物并不会展现它在自然环境中所表现出的许多行为。对任何生物体的研究而言，最有意思的要数它对其它生物体的反应——它会吃掉它们、逃离、还是与它们社交？ 然而，微生物“社区”太复杂了——你的肠子里、或者任意一立方英尺的土壤中就生活着逾千种微生物——实在是无法知道谁在对谁做什么。到底是附近的99种微生物中的哪一种导致了抗生素的产生？是什么让这个休眠期的细菌开始疯狂的繁殖？ 为了对微生物相互作用有所了解，我们需要研究简化但仍然真实的微生物种群。这曾经是哈佛大学微生物学家Rachel Dutton所面临的挑战。她希望寻找到一个足够又不过度复杂、本身就已经被隔离的种群进行研究。有一天，她意识到她自出生以来就在食用她的理想研究对象：奶酪。 吃奶酪其实是在吃微生物 手工奶酪与其说是用牛奶制作的，不如说是用细菌、真菌、以及它们的副产物制作而成的——牛奶仅仅是这些微生物的养料。每一块奶酪就如同一个微小的、资源丰沛的孤岛，在此同时放逐着一批微生物种群，“生还者”模式。Dutton现在正处在哈佛大学系统生物学中心一个五年期项目的第一年，她将与博士后研究员Benjamin Wolfe合作，在实验室中重现这些孤岛社区，然后了解谁将兴旺，谁将被出卖，还有谁会被驱赶出孤岛。为完成这一任务，他们需要从一块特定的奶酪中分离出所有的微生物，在实验室中进行培养，在一系列有着细微变化的不同环境中将它们重新混合，然后观察会发生什么。 “最终我们希望能理解使得这些微生物体共生的基因和路径。”Dutton说道。 这将对我们的健康有重要影响，并帮助我们更全面地了解微生物是如何相互作用的。比如说，研究微生物群落最初是怎样形成的，能帮助我们理解感染是如何发生的，为什么特定的病原体突然大量繁殖，以及我们怎样才能使之停止。这样的研究同样能帮助我们用更适合的方法建立体内微生物群落，而不只是通过如今风靡的大量饮用酸奶法。 Dutton和Wolfe在位于佛蒙特州的Jasper Hill农场启动了他们的项目，该农场以其全美最多样的奶酪地窖、以及从其奶酪外表皮产生的擦奶酪闻名。他们已经在Winnimere——一种以其丰富口感、强烈气味而著称的洗浸乳酪（washed-rind cheese）——上发现了15种不同的微生物。其中不乏预料之中的种类，如早先已在欧洲最美味的洗浸乳酪上发现的一种细菌。此外亦有一些新发现，包括几种先前仅在极端环境如北冰洋和挪威海峡中发现的细菌。这些微生物中，有些一直生存下来，在奶酪表皮上开出绚烂之花；而另一些则被新物种取代，如同草退林丰。 Dutton表示奶酪的根本在于微生物群落。“我们闻到的士微生物的味道，而不是奶酪的。而我们品尝的亦是微生物。”（其实当我们食用Gorgonzola奶酪的蓝纹、Brie奶酪的绒毛、或是Limburger奶酪的橘色糊糊，我们正吞下数百万活着的微生物。）“当我们将这些生物体在实验室中（与奶酪）隔离，它们闻起来与奶酪几乎一样。我们常常闻着它们说，‘嗯，这就是Winnimere！’”事实上他们的冰箱已经变成周围实验室的痛处。“冷却器周围可不好闻，”Wolfe承认。 而这样的味道在美国的奶酪商闻起来却带有成功的清香，他们长期寻找能够复制传统欧洲奶酪风味的方法。在我们对微生物有所了解的多个世纪前，人们就已经发明了这些传统奶酪；奶酪商仅仅知道特定工序能够制造出特定风味的奶酪。比如说，意大利干酪的生产商了解到（如果要制作干酪他们就要）在每天用于制造奶酪的牛奶中混合前一天的乳清。而最棒的奶酪得益于地理学上幸运的意外。将羊奶凝乳放在法国小镇罗克福尔（Roquefort-sur-Soulzon）附近的岩洞内，几个月后当你回到这里，你就能收获一块蓝纹杰作；当然我们现在知道这得归功于岩洞内的罗克福尔青霉菌（Penicillium）。在此之后，我们可以通过这些著名的奶酪培养（微生物群）从而在世界各地复制出它们的风味。 微生物是奶酪成功的功臣 虽然微生物（在奶酪产生中）扮演的角色被渐渐发掘，奶酪商却只能够识别他们奶酪中最为明显的微生物，因此源于实验室的奶酪无法完全还原传统奶酪的丰富风味，后者是由在真实而古老的欧洲奶酪岩洞内的微生物群落产生的。这是几乎没有任何美国奶酪能够达到优质欧洲奶酪的强烈风味与复杂度的原因之一。欧洲人将其归功于“地域”，即产地半神秘的独特性，但当地的微生物可能是真正的功臣。 Dutton和Wolfe现在开始同时研究美国奶酪和传统欧洲奶酪，如Valençay、St. Nectaire、以及Stilton，他们的目标是识别出上述各种奶酪上所有的微生物。“我们希望了解不同种类奶酪商独特的微生物群落特征，”Wolfe说。如果他们能够将特定的微生物与特定的风味和纹理联系起来，Dutton和Wolfe或许能为美国的奶酪商带来福音，将欧洲神灵不为外人道的宝贵学问传授给这些美国奶酪商。“我们能够告诉奶酪商，如果加入这种白地霉（Geotrichum）菌种，你将得到更多的物种X，”Wolfe预测到，“而我们知道物种X产生花香味。你将很可能会有一个做预测的根据。在奶酪界没人能深入了解到基因层面。人们期望种瓜得瓜，但（事实上）是在碰运气，因为他们只是把原料置于一个未知的环境中。”

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[转载]研究资源--国内外知名微生物研究室和实验室介绍（附网址）

charles08 2011-12-14 18:20

国内外知名微生物研究室和实验室介绍---目录索引 详细地址： http://bbs.instrument.com.cn/topic/3475513 http://www.dxy.cn/bbs/thread/2439196#2439196 1，山东大学微生物技术国家重点实验室, 山东大学, 2，生物反应器工程国家重点实验室, 华东理工大学, 3，真菌地衣系统学重点实验室, 中国科学院微生物研究所 4，微生物资源前期开发国家重点实验室, 中国科学院微生物研究所 5，医学分子病毒学教育部/卫生部重点实验室， 复旦大学 6，四川抗菌素工业研究所、上海医药工业研究院和中国医学科学院医药生物技术研究所， 7，农业部农业环境微生物工程重点开放实验室， 南京农业大学 8，浙江大学微生物分子生物学实验室, 浙江大学 9，生物防治国家重点实验室 10，华中农业大学农业微生物重点实验室, 华中农业大学 11，中国科学院沈阳应用生态研究所系列 12，兽医生物技术国家重点实验室 13，江南大学工业生物技术教育部重点实验室, 江南大学 14，武汉大学病毒及分子癌学实验室, 武汉大学 15，农业部农业微生物资源及其应用重点实验室, 中国农业大学 16，云南大学微生物研究所, 云南大学 17，云南省畜禽分子生物学重点实验室， 中国科学院昆明动物所 18，中国科学院武汉病毒研究所分子病毒学实验室， 中国科学院武汉病毒研究所 19，山东省应用微生物重点实验室， 山东省科学院生物研究所 20，湖北省工业微生物实验室， 湖北工业大学 21，中山大学生物防治国家重点实验室， 中山大学 22，广东省菌种保藏与应用重点实验室， 广东微生物所 23，江西省科学院微生物研究所， 江西省科学院微生物研究所所 24，吉林省长白山真菌保藏与开发重点实验室， 吉林省生物研究所 25，吉林省食品发酵工业重点实验室， 吉林省轻工业设计研究院 26，吉林省微生物冶金重点实验室， 吉林省吉林省冶金研究院 27，农业部麻类遗传改良与工程微生物重点开放实验室 中国农业科学院麻类研究所 28，军事医学科学院微生物流行病研究所， 29， 第二军医大学微生物学教研室 第二军医大学 30，法国巴斯德研究所（The Pasteur Institute）， 31，香港中文大学微生物学系， 香港大学 http://www.dxy.cn/bbs/thread/2438788#2438788

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[转载]大家风范------国内外知名微生物学家介绍（附照片）

charles08 2011-12-14 18:17

著名中外微生物学家索引：（请大家不要重复介绍） 汤飞凡教授： 病毒学家、生物制品学家 Emil Adolf von Behring(贝林)：微生物学界第一个获得诺贝尔奖的学者(德国细菌学家,免疫学家) Robert Koch(科赫)： 1905年诺贝尔生理学或医学奖获奖者德国医生和细菌学家 樊庆笙教授：农业微生物学家，农业教育家 方定一教授：家禽传染病学家 高尚荫教授：微生物学家，病毒学家，教育家 曲音波教授：微生物学家 魏喦寿教授：微生物学家，应用化学家 方心芳教授：工业微生物学家 饶钦止教授：藻类学家，湖泊学家 陈华癸教授：微生物学家，高等农业教育家 李季伦院士：微生物学家 高培基教授：微生物学家，教育家 郭万柱教授：动物病毒学家 王祖农教授：微生物学家，教育家 许文思院士：微生物药物学家 娄成后院士：植物生理学和农业科学家 陈文新院士：土壤微生物学家 巴斯德·路易斯(LouisPasteur) : 法国微生物学家、化学家 戴芳澜院士: 植物病理学家和真菌学家 泊特·科赫(Robert Koch) : 德国微生物学家、病毒学家 謝少文教授：醫學微生物學家 爱德华·琴纳 (Edward Jenner) ：醫學微生物學家 约瑟夫·李斯特(Joseph Lister): 英国微生物学家 Joshua Lederberg：美国细菌学家 Max Delbrück：德国病毒学家 列文虎克(Antoni van Leeuwenhoek)：荷兰微生物学家 孙万儒教授：微生物学家 魏曦院士：医学微生物学家 魏江春院士：微生物学家 毕晓普，J．M．(John Michael Bishop):美国微生物学家 邓叔群院士：植物病理学家和真菌学家 阎逊初院士：工业微生物学家 田波院士：病毒学与生物工程专家 张树政院士：工业微生物学家 郑儒永院士：系统真菌学专家 方荣祥院士：微生物学家 袁庆志教授：兽医微生物学家 曾毅院士：医学病毒学家 侯云德 院士：分子病毒学家 洪涛院士：医学病毒学家 马闻天教授：兽医微生物学家，兽医生物制品专家 程绍迥教授：兽医学家 方定一教授：家禽传染病学家 Albert Balows：美国微生物学家 Joan Wennstrom Bennett：美国真菌学家 杨新美教授：植物病理学家，真菌学家 郭可大教授：医学微生物学家，医学真菌学家 陈騊声教授：工业微生物学家 伊凡诺夫斯基（Dmitrii Ivanowski）： 病毒学家 埃弗里，O.T. Oswald Theodore Avery ：美国细菌学家 格里非斯（P．Grif-fith）：病毒学家 斯坦利 (Stanley, Wendell Meredith):病毒学家 沈萍 教授 ：微生物学及微生物遗传学家 沈 荣 显 院士：病毒学家 闻玉梅 院士：病毒学家 夏咸柱教授：动物病毒学家 喻子牛教授：微生物学家 http://www.yaojia.org/thread-887-1-1.html

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我的邻居金锋博士谈共生微生物与健康

热度 1 储成才 2011-12-9 16:26

我的邻居金锋博士谈共生微生物与健康，很有意思。 http://v.youku.com/v_show/id_XMzAzMjQzNDUy.html

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[转载]固定化技术

anan 2011-12-6 15:03

固定化技术包括固定化酶技术与固定化微 生物技术 。20 世纪70 年代后,固定化微生物技术才直接从固定化酶技术发展而来。固定化微生物技术是用化学或物理手段将游离微生物定位于限定的空间区域,以提高微生物细胞的浓度,使其保持较高的生物活性并反复利用的方法。由于该技术既不需要把酶从细胞中提取出来,又不需要加以纯化,因而酶活性损失小。研究和应用表明,固定化微生物技术有微生物密度高、反应速度快、耐毒害能力强、微生物流失少、产物分离容易、处理设备小型化等优点。目前,固定化微生物技术广泛应用于环境污染治理方面的研究,主要的治理对象为难处理的有机废水及重金属污染的废水,同时研究还涉及到大气和土壤的污染治理。

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甾体激素药物研制中值得重视微生物法引入16alpha-羟基

yangsk 2011-11-17 11:29

甾体激素药物研制中值得重视微生物法引入 16 a - 羟基 杨顺楷 四川 成都 外用抗炎糖皮质激素祛炎舒松，肤轻松以及优秀品种布地奈德 ， 雌激素类的雌三醇，及尼尔雌醇等，从它们的化学结构看，无论是 C21 甾体或 C19 甾体都在 D 环具有 16 a - 羟基。该基团能增高疗效，对皮质激素分子中引入 16 a - 羟基时则潴留钠的副作用消失，故向来一直引起甾体激素药物科技工作者的重视。 该羟基的引入方法有 2 种： 1. 甾体化学传统的化学合成法：首先是经由 16,17- 双键上用四氧化锇或高锰酸钾加入 16 a ， 17 a - 羟基；其二，经由 16 a ,17 a - 环氧化合物途径引入；其三，借助黄鸣龙还原法还原侧链含有 C16 ， 17 a - 环氧的 C20 酮时，可得到产量甚佳的 16 a 羟基化合物； 2. 用微生物玫瑰产色链霉菌（ Streptomyces roseochromogenus ）生物转化引入 16 a - 羟基。该部微生物转化反应早在 1952 年就有人报道过，但是直到 1957 年发现了一种皮质激素改良体—— - 氟 - - 羟基 - 去氢氢化可的松（ Triamcinolone ），即祛炎舒松作为盐皮质激素禁忌症替代治疗剂的治疗作用后才得到实际应用。国内的实际应用也才是近年甾体药物科技工作者关注的方向，例如报道有 - 羟基 - 去氢氢化可的松研制报告题录和该中间体产品目录。 玫瑰产色链霉菌（ Streptomyces roseochromogenus ）生物转化引入 16 a - 羟基国外较近的研究工作（ J.Steroid Bchem Mol Biol. 1999,71:153-165 ）摘要介绍如下，就可以了解国外同工是如何与时俱进地开展有工业实用价值的甾体药物生物制造的前沿现状。 玫瑰产色链霉菌转化孕酮—— 16 a - 羟化酶系的纯化及其表征： S. Roseochromogenus NCIB10984 含有细胞色素 P450 ，联接 2 个固有的电子传递蛋白（ reseo- 氧化还原素和 reseo- 还原酶）。首先羟基化外源性孕酮成为 16 a - 羟基孕酮，紧接其后是第二相生物转化成为 2 b ， 16 a - 二羟孕酮。对孕酮 16 a - 羟基化酶 P450 和 2 个电子转移蛋白已经均一纯化。重构了含有这 3 个纯化蛋白和天然电子供体 NADH 的保温孵育体系产生了同静息细胞相同的羟基孕酮代谢物。过氧化物，及氢过氧化物在于一种称为“过氧化物支路”短式循环，借助于天然途径要求的电子供体 NADH ，电子转移蛋白和分子氧——终端电子受体而起作用。在经由 NaIO4 支持的保温反应体系中，孕酮羟基化的初速度勉强高于（ 1.62mmol 孕酮 /mmol P450/h ）重构的天然保温反应体系（ 1.18mmol 孕酮 /mmol P450/h ），但是其产物产率确显著低于后者，即 0.45mol 羟基化孕酮与 6.0 mol/mol P450 产生的羟基化孕酮。这些产率数据表明在重构的天然代谢途径中，孕酮 16 a - 羟化酶 P450 支持了多轮批次的羟基化过程，而相反由少数 P450 的过氧化物支路代谢途径看来是单一的氧化作用过程。 与之对照的是国内当今氢化可的松年产量已达 100 吨之巨，大部分都作为中间体原料出口，这一现状怎能够改变我国作为甾体药物大国向强国的过度？所以，笔者再次呼吁，应该切实重视，并落实到深度开发高端甾体激素药物的实际行动中去，现今要由少数老大药企垄断该行业的时代已经过去，生物制造加现存的化学合成工艺就是实现向甾体药业强国过度的必由之路，舍此必无它途！

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儿童口腔健康不可小觑：牙齿微环境的微生物

yangsk 2011-11-2 15:49

儿童口腔健康不可小觑： 牙齿微环境的微生物 杨顺楷 四川 成都 笔者作为称谓“生在旧社会 - 长在红旗下”的过来人，目睹 3 代人成长过程中，因为忽视口腔卫生保健知识而给一代又一代人群带来的痛苦；加之，小女儿今春出生的小外甥已经开始岀乳牙，触动了笔者想来一篇口腔卫生保健知识的科普短文；当下人们不是常有“牙齿是人的第二心脏”之说吗？故编写了这则博文，也是前 2 则细菌生物被膜（ Biofirm ）的延伸篇吧。 口腔中的正常菌群 人体口腔是一个含有比较复杂及异源性微生物菌群喜好的场所。尽管唾液是一个口腔内微生物最丰富的营养源，但是它并不是口腔微生物喜好的培养基，因其含有极少量的营养物质，以及一些如像溶菌酶和乳过氧化物酶类的抗菌物质。溶菌酶是一种裂解细菌细胞壁肽聚糖苷键的酶，它导致胞壁变薄及细胞自溶；而乳过氧化物酶又是一种存在于乳类和唾液中的酶，它借助酶促反应产生的活性氧（单氧）杀死细菌。尽管口腔中存在有自身的这些活性抗菌物质，但是口腔中残留的食物碎屑和表皮残片仍然使得它成为微生物优良的栖居地。 1. 牙齿和牙菌斑 牙齿是由磷酸钙晶体类的矿物质所组成，其内有牙齿的活组织（牙本质和牙髓）。婴儿期（出生第一年）间，口腔内无完整牙齿，研究发现的优势细菌主要是耐氧性的厌氧菌，如链球菌和乳杆菌以及各种其它细菌，如一些好氧菌也有少量存在。当幼儿乳齿出齐全之时，口腔微生物区系的平衡朝向厌氧菌群移动，以专一性地适应在牙齿表面和牙龈缝隙生长。 定居在牙齿表面的细菌群落就是单个细菌细胞特异性附着的结果，继之就是微生物菌落“ 细菌生物被膜（ Biofirm ） ”式的生长。首先，从清洁牙齿的表面形成一层薄薄的有机被膜，其尺度达数微米。它是来自唾液的酸性糖蛋白“生物大分子”附着的结果。该膜为细菌提供了微菌落生长定居的位点，而其糖蛋白膜集落是高度特异性的，仅仅有少数链球菌属菌种可以定植。这些细菌广泛生长的结果，就形成一层逐步加厚的细菌层，称之为牙菌斑；而在牙菌斑继续生长的过程中，就有丝状的梭形杆菌属细菌加入一起生长。借助链球菌的扩展性立体植入到牙齿表面，就造成一层更厚的丝状细菌层。伴随着链球菌和丝状细菌的螺旋体类，例如疏状螺旋体，一种格兰氏阳性杆菌伴同格兰氏阴性球菌一起生长就导致形成重度菌斑，其中可能占优势的菌类还有丝状体类的原核微生物放线菌种群。 口腔菌群的厌氧本质看来是令人感到奇怪，因为口腔内氧是可得性的。但是，缺氧发端于兼性细菌附着在牙齿上的有机物先好氧生长，继之的厌氧生长，直至形成牙菌斑。这种牙菌斑的集结产生稠厚的基质，它减低氧融合进牙齿表面，于是就构成了一个缺氧的微环境。于是，牙菌斑集结形成的微生物群落就自然而然地栖居在自身构建的微环境中生存，即使面对极端多样变化的口腔大环境，这种微生态环境照样可以维持口腔微生物在牙齿周边小区域的生存。 2. 龋齿 如前所述，当其牙齿微环境累积的牙菌斑到一定程度时，伴随着酸性产物的生成，这就导致龋齿（牙齿的衰败）的结局，也可以这样说牙齿的衰败就是由微生物引起的感染性疾病。牙齿的光滑表面通常经由进食时经由口腔的舌头，面颊，唾液，或用牙刷清洗时，或是由咀嚼食物的一系列动作，相对口腔而言是具有一定抗牙齿致龋作用的。而问题在於在牙龈中的牙齿表面，以及靠近齿龈缝隙处，难以避免可能留存有食物颗粒，由此位点通常发生牙齿衰败。然而，犬科动物口腔具有高度抗牙齿衰败的功能，因为它们的牙齿形态结构是不利于保留食物的。 食品中的糖类是高度致龋的，因为乳酸菌发酵糖生成乳酸，从而引起牙釉质的脱钙作用。一旦硬组织（牙釉质）开始分解，就开始了经由细菌释放的蛋白裂解酶之生物催化作用，引发对牙釉质基质的蛋白裂解作用过程。微生物进一步穿透分解基质的过程是高度复杂的，且是非常缓慢的。脱钙的组织结构在龋齿发展的程度上也起了重要作用。当有氟化物并入磷酸钙晶体基质时，它更能够抗经由酸性物质所致的脱钙作用。这就是为什麽氟化物用于饮用水，以及洁牙剂（含氟牙膏）有助于控制牙齿衰败的过程。 两种微生物，即链球菌属的 2 个种，即表兄链球菌 ( S. sobrinus），及变异 链球菌（ S. mutans ) 都是产乳酸的细菌。前者能黏贴于牙齿的光滑表面，因其具有对唾液糖蛋白亲和力的特异性。看来涉及牙齿光滑表面致牙齿衰败的原初菌株就是这一细菌。后一菌株（ S. mutans ）作为优势菌群生存在牙齿及齿龈缝隙处，它能贴附到牙齿表面，导致产生一种生物聚合物多糖——葡聚糖的结果，该聚合物多糖有强力的黏附性。须得指出，该菌只有在存在蔗糖时才能产生葡聚糖，它借助于一种生物化学上称为葡聚糖蔗糖酶的酶促手段实现下述反应： n 蔗糖→葡聚糖（ n 葡萄糖）＋ n 果糖 在大多数发达国家的食物中都有蔗糖（通常标示为 sugar ）存在，并且它是高度致龋的，因为它是葡聚糖蔗糖酶的专一性底物。 迄今为止，牙齿衰败的易感性是极其多样化的，并受制于个体固有的遗传特性，食物和别的外在因素的影响。对口腔链球菌属分布的研究业已表明前述 2 种细菌的发生发展和龋齿程度之间存在直接相关性。例如在美国和西欧人群中， 80-90% 都在他（她）们的牙齿上定居有链球菌 S. mutans 菌种，且几乎毫无例外都患有龋齿。而与此相反，非洲坦桑尼亚儿童根本上就没有龋齿发生。可以合理推断因为在他们的食物中几乎就没有蔗糖存在，从而该种致龋的细菌在这些儿童的牙齿上就不会产生牙菌斑。 口腔中的微生物也能够引发其它的感染。沿着牙周膜面，或者齿龈缝隙（牙周囊）的下面就可能成为多种微生物感染的场所，从而引发炎症（牙龈炎）和更加严重的牙组织和骨质的牙周疾病。一些涉及到的微生物种属就是梭状厌氧菌：二氧化碳嗜纤维菌属（ Capnocytophage ）和好氧菌：罗氏菌属（ Rothia ） 。

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读博三年小结

热度 11 huiee 2011-10-31 04:46

整整三年了，我当年在西农的师弟博士都毕业啦，新来的博后也比我还年轻。我还在这里混日子，说到混日子呢，在那里都是混。读着说起来也不咋轻松的德国PhD。 自从从农药植保转到现在微生物天然产物生物合成和生物技术上，花了大约一年半的时间，在拼命的看文献，填知识的gap，从前没做过PCR，没提过质粒，没养过E.coli。一来啥也不敢干，不会干，心里怕做实验。后来慢慢越来越明白，边做实验边学习，不能啥都想好啦，学会啦，再去做实验，那样永远都没法做实验。学着尝试，学会尝试，try， try。这世界没有人知道所有的知识，预测所有的可能结果。就像他们说的，老板最喜欢的不是你做出了预料的结果，而是做出了意想不到，意料之外的结果。不要去做那些都已经很明白，一眼就能看到底的project，要选择那些解决未解决的问题，就算不能一时解决掉，做一做，总会有些结果，说不定某一天，柳暗花明又一村，踏破铁鞋无觅处。暮然回首，竟在灯火阑珊处。 最近参加了两个会议，一个是每年例行的VAAM workshop：Biology of bacteria producing natural products。在Bonn举行，主要就是关于微生物天然产物分离，活性物质的筛选方法，微生物天然产物的生物合成途径调控和组合生物合成。包括德国等欧洲国家和美国的教授和学生，主要是博士生用来练习报告的。我也作了一个报告还有一个poster。那个是真紧张啊。参见另外一篇博文。 另外一个是在西班牙由欧洲分子生物学协会和欧洲科学基金联合举办的 Synthetic biology of antibiotic production。基本上世界上合成生物学和生物合成的领域的大牛都到啦 Roy Kishony, Christina Smolke, Jörg Stelling, Nancy Keller, Russell Cox, Axel Brakhage, Jens Nielsen(没来)，Tom Simpson ， Joern Piel ，Peter Leadlay， Wolfgang Wohlleben， Luis Serrano ，Haruo Ikeda， Michael Fischbach， Chris Voigt 。算是开了眼界，自己也顿时觉得无限的渺小，自己的科研也是无限的渺小。然后回来就安心安心淡定淡定的做实验。 好好干活。淡定的做实验。 觉得写的真烂。欢迎批评指正。 Life is too short to waste。Do my best todesign and completethe experiments。 Bless me！

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四川省科技奖励（白酒生产部分）

wmy9039 2011-10-28 15:31

2011年 基于多相检测方法研究酿造微生物群落关键技术的开发与应用(完成人：周荣清等) 2010年 2010-0078 轻-2-01 生物技术在低醉酒度优质浓香型白酒生产中的应用 四川省绵阳市丰谷酒业有限责任公司、四川大学华西公共卫生学院 饶家权、马　斌、许　欣、杜礼泉、张梦妍、冯　波、谢建军 绵阳市科技局 2008-0653 轻-2-02 剑南春年份白酒鉴别技术研究--挥发系数鉴别年份酒的新方法 四川绵竹剑南春酒厂有限公司 徐占成、张　毅、徐姿静、谢义贵、徐　飞 德阳市科技局 2009-0007 轻-3-05 采用生物技术工业化生产特殊白酒调味酒（液） 四川银帆生物科技有限公司 黄建林、李　平、汪淑容、钟秀训、季良威 成都市科技局 102 2010-0218 轻-3-06 白酒酒体指纹图谱与身份证参数体系研究 泸州老窖股份有限公司 张宿义、赵金松、卢中明、易　彬、林天学 泸州市科技局

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[转载]微生物实验常用染色液及染色方法

hongri1130 2011-10-21 19:54

2　染色液配制及染色法 　　2.1　美蓝染色法 　　2.1.1　吕氏碱性美蓝染色液 　　美蓝　　　　　　　　　　　0.3g 　　95%乙醇　　　　　　　　　 30mL 　　0.01%氢氧化钾溶液　　　　100mL 　　将美蓝溶解于乙醇中，然后与氢氧化钾溶液混合。 　　2.1.2　染色法 　　将涂片在火焰上固定，待冷。滴加染液，染1～3min，水洗，待干，镜检。 　　2.1.3　结果 　　菌体呈蓝色。 　　2.2　 革兰氏染色 法 　　2.2.1　结晶紫染色液 　　结晶紫　　　　　　　　1g 　　95%乙醇　　　　　　　 20mL 　　1%草酸铵水溶液　　　　80mL 　　将结晶紫溶解于乙醇中，然后与草酸铵溶液混合。 　　2.2.2　革兰氏碘液 　　碘　　　　　　　　　　1g 　　碘化钾　　　　　　　　2g 　　蒸馏水　　　　　　　　300mL 　　将碘与碘化钾先进行混合，加入蒸馏水少许，充分振摇，待完全溶解后，再加蒸馏水至300mL。 　　2.2.3　沙黄复染液 　　沙黄　　　　　　　　　 0.25g 　　95%乙醇　　　　　　　　10mL 　　蒸馏水　　　　　　　　 90mL 　　将沙黄溶解于乙醇中，然后用蒸馏水稀释。 　　2.2.4　染色法 　　2.2.4.1　将涂片在火焰上固定，滴加结晶紫染色液，染1min，水洗。 　　2.2.4.2　滴加革兰氏碘液，作用1min，水洗。 　　2.2.4.3　滴加95%乙醇脱色，约30s；或将乙醇滴满整个涂片，立即倾去，再用乙醇滴满整个涂片，脱色10s。 　　2.2.4.4　水洗，滴加复染液，复染1min。水洗，待干，镜检。 　　2.2.5　结果 　　革兰氏阳性菌呈紫色。革兰氏阴性菌呈红色。 　　注：亦可用1：10稀释石炭酸复红染色液作复染液，复染时间仅需10s。 　　2.3　耐酸性染色法(萎－倪二氏法) 　　2.3.1　石炭酸品红染色液 　　碱性品红　　　　　　 0.3g 　　95%乙醇　　　　　　　10mL 　　5%酚水溶液　　　　　 90mL 　　将品红溶解于乙醇中，然后与酚溶液混合。 　　2.3.2　3%盐酸－乙醇 　　浓盐酸　　　　　　　 3mL 　　95%乙醇　　　　　　　97mL 　　2.3.3　复染液 　　吕氏碱性美蓝染色液。 　　2.3.4　染色法 　　2.3.4.1　将涂片在火焰上加热固定，滴加石炭酸品红染色液，徐徐加热至有蒸气出现，但切不可使沸腾。染液如因蒸发减少时，应随时添加。染5min，倾去染液，水洗。 　　2.3.4.2　滴加盐酸－乙醇脱色，直至无红色脱落为止(所需时间视涂片厚薄而定，一般为1～3min)，水洗。 　　2.3.4.3　滴加吕氏碱性美蓝染色液，复染30s～1min，水洗，待干，镜检。 　　2.3.5　结果：耐酸性细菌呈红色，其他细菌、细胞等物质呈蓝色。 　　2.4　柯氏染色法 　　2.4.1　染色液 　　2.4.1.1　0.5%沙黄液。 　　2.4.1.2　0.5%孔雀绿液。 　　2.4.2　染色法 　　2.4.2.1　将涂片在火焰上固定，滴加0.5%沙黄液，并加热至出现气泡，约2～3min，水洗。 　　2.4.2.2　滴加0.5%孔雀绿液，复染40～50s。水洗，待干，镜检。 　　2.4.3　结果 　　布氏杆菌呈红色，其他细菌及细胞呈绿色。 　　2.5　奥尔特氏荚膜染色法 　　2.5.1　染色液 　　沙黄　　　　　　　　　　 3g 　　蒸馏水　　　　　　　　　 100mL 　　用乳钵研磨溶解。 　　2.5.2　染色法 　　将涂片在火焰上固定，滴加染色液，并加热至产生蒸气后，继续染3min。水洗，待干，镜检。 　　2.5.3　结果 　　炭疽芽胞杆菌菌体呈赤褐色，荚膜呈黄色。 　　2.6　瑞氏染色法 　　2.6.1　染色液 　　瑞氏色素　　　　　0.1g 　　甲醇　　　　　　　60mL 　　用乳钵研磨溶解。 　　2.6.2　染色法 　　2.6.2.1　涂片待自然干燥后，滴加染色液，固定1min。 　　2.6.2.2　加入等量蒸馏水(pH6.5)，染色3～5min。 　　2.6.2.3　用蒸馏水冲洗，待干，镜检。 　　2.7　 鞭毛染色 法 　　2.7.1　染色液的配制 　　2.7.1.1　甲液：称丹宁酸5g、氯化高铁(FeCl3)1.5g，溶于100mL蒸馏水中，待溶解后加入1%的氢氧化钠溶液1mL和15%的甲醛溶液2mL。 　　2.7.1.2　乙液：称2g硝酸银溶于100mL蒸馏水中。 　　在90mL乙液中滴加浓氢氧化铵溶液，到出现沉淀后，再滴加使其变为澄清，然后用其余10mL乙液小心滴加至澄清液中，至出现轻微雾状为止(此为关键性操作，应特别小心)。滴加氢氧化铵和用剩余乙液回滴时，要边滴边充分摇荡，染液当天配，当天使用，2～3d基本无效。 　　2.7.2　染色法 　　在风干的载玻片上滴加甲液，4～6min后，用蒸馏水轻轻冲净。再加乙液，缓缓加热至冒汽，维持约半分钟(加热时注意勿使出现干燥面)。在菌体多的部位可呈深褐色到黑色，停止加热，用水冲净，干后镜检，菌体及鞭毛为深褐色到黑色。 　　2.8　碱性复红染色法 　　将0.5g碱性复红染料溶解于20mL95%乙醇中，然后用蒸馏水稀释至100mL。如有不溶物时，可用滤纸过滤，或静置后取上清液备用。 　　注：本染色液系用于苏云金芽胞内蛋白质毒素结晶的染色，藉以与蜡样芽胞杆菌相区别。

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是该重新定义“人”的时候了

热度 27 SNPs 2011-10-21 06:50

认识Jeffrey Gordon博士是在几年前 NIH的一个项目评审会议 上，他是肠道（人体）菌群研究方面的专家，组织那次的评审。我很欣赏他的科普能力：他能用数据吸引外行，使大家对菌群研究都感兴趣，也就使得这个领域迅速热起来。点下图可以链接美国国家广播公司的有关介绍： 文章引用Gordon博士说：“ 我们认为人体携带的微生物细胞数是人体本身细胞数的十倍。也就是说我们实际上有90%是微生物组成的，仅有10％是人。另外，如果从基因水平上看，人身上微生物基因比人的基因多出大概100倍。所以，我们人实际上是微生物和人的混合体. " 如果每个在大街上走动着的人实际上有90% 不是人 ，“人”又该如何定义？人的疾病又该如何定义？有多少人的疾病实际上是菌群的病？ 我们进医学院学医的基础课就是人体解剖学，整个基础医学的生理，生化，遗传等课程也都是教导我们：人，是纯粹的，独立的机体。整个现代医学都是以“ 纯人 ”为中心的，如果按照新的概念来看“ 全人 ”，现代医学不就变的非常片面了吗？充其量，我们仅研究了10%的机体结构和功能。 如果我们现在就树立起“全人”的概念，纠正“纯人”的认识误差，那么，无论在基础科研还是临床实践上就顿时多出了很多发现和创新的机会。 重新认识“全人”，改变认识的一个最明显的结果就是重新认识人类医学遗传对疾病的影响：那些专盯着人类基因组寻找疾病因素的方法（全基因组测序， GWAS等）就显得无力和片面 了。而研究机体与微环境相互作用的 免疫组库方法 就更显得重要了。考虑疾病的时候，我们不得不考虑机体组成的另外90%!! 重新认识“全人”，也给我们 重新评价中医和中药 提供了一个机会，给中医赶超西医提供一个机会。因为传统的中医并不象西医那样强调结构，不是从解剖学开始研究“纯人”，而是把完整的人看成为一个功能整体。 重新认识“全人”，也给那些工作在生物技术领域，制药领域的科学家门提供了一个新的发展机会。有多少 仪器需要开发？方法需要创立 ？ 如果你的研究还是针对那10%的纯粹人体细胞，那是否需要停下来，认真想想那另外的90%?

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油藏地层环境微生物多样性与比较

Greatlion 2011-10-20 10:18

Comparison of Microbial Community Compositions of Injection and Production Well Samples in a Long-Term Water-Flooded Petroleum Reservoir Ren H, Zhang X *, Song Z, Rupert W, Gao G, Guo S, Zhao L. Comparison of Microbial Community Compositions of Injection and Production Well Samples in a Long-term Water-Flooded Petroleum Reservoir. Plos One , 2011 ， 6(8): e23258. doi:10.1371/journal.pone.0023258 Abstract Water flooding plays an important role in recovering oil from depleted petroleum reservoirs. Exactly how the microbial communities of production wells are affected by microorganisms introduced with injected water has previously not been adequately studied. Using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) approach and 16S rRNA gene clone library analysis, the comparison of microbial communities is carried out between one injection water and two production waters collected from a working block of the water-flooded Gudao petroleum reservoir located in the Yellow River Delta. DGGE fingerprints showed that the similarities of the bacterial communities between the injection water and production waters were lower than between the two production waters. It was also observed that the archaeal composition among these three samples showed no significant difference. Analysis of the 16S rRNA gene clone libraries showed that the dominant groups within the injection water were Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria and Methanomicrobia, while the dominant groups in the production waters were Gammaproteobacteria and Methanobacteria. Only 2 out of 54 bacterial operational taxonomic units (OTUs) and 5 out of 17 archaeal OTUs in the injection water were detected in the production waters, indicating that most of the microorganisms introduced by the injection water may not survive to be detected in the production waters. Additionally, there were 55.6% and 82.6% unique OTUs in the two production waters respectively, suggesting that each production well has its specific microbial composition, despite both wells being flooded with the same injection water. 原文链接：http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0023258 pdf原文: Ren2011-pLOSone.pdf

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废水处理微生物群落的高通量测序分析

Greatlion 2011-10-20 09:52

A diverse bacterial community in a n anoxic quinoline-degrading bioreactor determined by using pyrosequencing and clone library analysis Zhang X ， Yue S , Zhong H, Hua W, Chen R, Cao Y, and Zhao L . A diverse bacterial community in a n anoxic quinoline-degrading bioreactor determined by using pyrosequencing and clone library analysis. Applied Microbial and Biotechnology , 2011, 91:425–434. Abstract There is a concern of whether the structure and diversity of a microbial community can be effectively revealed by short-length pyrosequencing reads. In this study, we performed a microbial community analysis on a sample from a high-efficiency denitrifying quinolinedegrading bioreactor and compared the results generated by pyrosequencing with those generated by clone library technology. By both technologies, 16S rRNA gene analysis indicated that the bacteria in the sample were closely related to, for example, Proteobacteria, Actinobacteria, and Bacteroidetes. The sequences belonging to Rhodococcus were the most predominant, and Pseudomonas, Sphingomonas, Acidovorax, and Zoogloea were also abundant. Both methods revealed a similar overall bacterial community structure. However, the 622 pyrosequencing reads of the hypervariable V3 region of the 16S rRNA gene revealed much higher bacterial diversity than the 130 sequences from the full-length 16S rRNA gene clone library. The 92 operational taxonomic unit (OTUs) detected using pyrosequencing belonged to 45 families, whereas the 37 OTUs found in the clone library belonged to 25 families. Most sequences obtained from the clone library had equivalents in the pyrosequencing reads. However, 64 OTUs detected by pyrosequencing were not represented in the clone library. Our results demonstrate that pyrosequencing of the V3 region of the 16S rRNA gene is not only a powerful tool for discovering low-abundance bacterial populations but is also reliable for dissecting the bacterial community structure in a wastewater environment. 原文链接：http://www.springerlink.com/content/c763h26l28541v38/ PDF 原文下载： Zhang2011-AMB.pdf

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曹明华：转基因不是农业发展方向

蒋高明 2011-10-13 21:54

来源：《社会观察》杂志2011年第10期 作者：曹明华 本文出处： http://guancha.cc/html/60271/2011/10/13/60543.shtml “目前，中国正在研究和开发的各种转基因生物物种已超过100种，涉及动物、植物、微生物基因200多个..这些转基因项目几乎涵盖了人们的所有食物和主要林木，还包括一些中 草药材。”（见《中国正研发转基因生物逾百种，专家呼吁推进产业化》） 中国目前对于转基因应用和商业化的狂热，相当一部分原因要归于有关留美“专家”还在用美国上世纪八九十年代的“转基因”理论影响中国的决策层。 美国转基因食品严格受控 美国在上世纪八九十年代的“转基因”热潮中，曾研制了各类品种的动物、植物、微生物的“转基因”，可是在它们中大多数品种获得产业化之前，分子生物学理论和实验的发展 已动摇了这一系列“转基因”产品产业化的理论基础。 比如，植物中转基因的表达可能导致蛋白结构变异，引起食用这种植物的动物免疫系统的变化。换句话说，在原生物体中无毒的蛋白，植入转基因植物并表达后，不能认为还是无 毒的。中山大学的有关研究证明，转基因植物有很多非预期变化。 正因此，美国所有以动物、植物基因作为目标基因的“转基因”（如最初生物公司热吹的：沙漠动物的基因转入农作物、寒带动物的基因转入农作物、鱼的基因转入西红柿、牛的 基因转入土豆、人的基因转入猪、转入稻米，等等），已广泛不再为人们接受了。 美国十年前就搞出的可加速生长的转基因鲑鱼，开发商历经多次努力后，今年最终还是被美国众议院禁止FDA批准其供人食用。美国水产部门官员对此评论：“其实我发现唯一想要 这种转基因鲑鱼的人只是（转基因）公司自己而已。” 其实到目前为止，在美国市面上获商业化种植的转基因农作物只不过两大类： 转入“抗除草剂”基因的作物和转入抗虫害基因的作物。这包括四类农作物：棉花、油菜、大豆和玉米。它们都可用来榨取植物油。而美国白人的传统食用油是白脱油、橄榄油、 棕榈油等，有色人种才会主要消费转基因作物制作的植物油来烹调。 除了用作生物燃料、动物饲料及出口，美国用作食用部分的转基因玉米和大豆基本上只是用来制作深加工食品的原料和作微量添加剂用的。 以上提到的四类作物中，约68%转入了“抗除草剂”基因，19%转入了Bt基因，13%转入了两者。 另外，占转基因作物市场不到1%的是转入了抗植物病毒基因的下列蔬菜和水果：13%的弯脖南瓜和80%的夏威夷木瓜。除了这两个特例，美国市场上的所有新鲜蔬菜水果都没有被转 基因。美国大多数超市卖的木瓜都是“墨西哥木瓜”而非有转基因可能的“夏威夷木瓜”。 至于转基因牧草和转基因甜菜，因卷入的法律诉讼一会儿禁止，一会儿又限制种植，斗争激烈，难以统计，暂不能纳入已经商业化的范围。 美国市场上的其他新鲜蔬菜和水果都没有转基因——曾短暂出现过的转基因西红柿、转基因土豆均已于1998年和2001年早就分别被撤下了美国市场（目前所种植的转基因土豆只是 严格供应工业所用）。美国市场上的肉、禽、鱼类都没有任何一种被转基因。 中国人成了转基因实验品 相比之下，中国目前的转基因农作物动物植物推广运动，确实走到了首屈一指的世界“领先”地位：新鲜的西红柿、甜椒等都已转基因（而且全世界也只有中国唯一将产业化）， 中国的转基因克隆奶牛也已经生产出来了——关键是，它的目标不是进行生命科学研究，而是为了产业化。 在刚刚由中国科技部公布的“973计划立项项目”里，可以看到好几个农作物的“分子育种研究”与“改良”（转基因的“昵称”）的重大专项，其中包括中国农业部的项目：“主 要蔬菜重要品质性状形成的遗传机理与分子改良”——也就是对中国人食用的主要蔬菜进行转基因改变。 而转基因水稻专家张启发院士，到2011年更是获得了国家自然科学基金3047万元经费。 对比中国目前对于转基因农作物“大跃进”式的狂热，也许人们会问：不是美国开的头么，为什么美国目前市面上只有这少数几样农作物转了基因？还都不是主要供人直接食用的 。 那么，当初美国研发时那众多的转基因项目都到哪里去了？确实，美国当初曾研发的转基因食物品种，并不比中国今天正在进行中的那上百种少，但他们多数在分子生物学新的进 展面前，基本都落空了。 而含Bt和抗除草剂基因，还有少数几个抗植物病毒基因的品种之所以存活下来，是因为按更新了的分子生物学模型来看，它们“转”的目的基因都还不是“真核生物”（动物和植 物）的基因，不像真核生物那样一个基因可能编码多个蛋白质、和在更广泛的情形下多个基因可能影响同一性状以及受一系列错综复杂的调控机制的影响。 当然对于转目标基因是真核生物的基因，虽然也可以进行“筛选”，然而所得的性状不能让人信任是单一的和稳定的。即便是那两大类在美国获得商业化种植了的转原核生物基因 的农作物（抗虫害和抗除草剂），在近期已被报道前者是失去了抗虫性，后者导致了农田里滋生“超级杂草”。 因此，正如那位美国水产部门官员的看法：其实除了转基因公司本身，并没有其他人真正需要这些转基因作物食物的产品。但假如不能宣传出一些转基因食物的意义出来，就不能 创造市场需求，也就无法维持这一产业的持续发展.. 鉴于目前转基因食品在美国国内的名声每况愈下，不少在西方受阻了的转基因食品“成果”，目前纷纷来中国找机会了——中国的百姓很善良，信任科学；中国的决策者也还是特 别尊重美国的“高科技”产品的。此时，转基因食物，被转基因专家们有意无意地与“转基因技术研究”混为一谈，被描绘得高超而又神秘——在某些决策者心目中的地位，即便 及不上“宇宙飞船”、“原子能”那样令人敬畏，至少也像美国高科技电子产品那样是科技创新与领先而值得信赖。 他们到中国淘金的方法之一，是与国内的转基因科研单位和农业部专家结合，设立“科研”专项来搞转基因产业化，并利用中国的转基因“科普”专家，沿用美国八九十年代那些 过时了的材料，向老百姓进行转基因知识的宣传。 那条在美国流产了的“转基因鲑鱼”，最近也在蠢蠢欲动，想游到中国。一旦中国的“转基因主粮”成为史无前例的现实，那不但鲑鱼这样的“科学怪鱼”会来中国，加拿大正在 加紧开发的“科学怪猪”也将登陆中国市场。 好在自然和历史并不会最终为那些科学的盲从者、技术的垄断者改变它固有的轨迹，就像人类繁衍后代的方式是传统的，古老的，但永远不会被认为是“过时的”一样，传统农业 的育种方式也不会在“转基因技术”面前被宣判过时。 今年6月13日，联合国粮农组织报告希望“让农业回归自然”，并给各国生态循环农业效益远高于“转基因”的政策推荐。这也正是中国的生态农业技术专家蒋高明研究员和他的同 行们在目前中国不断探索和付诸实践的方向——尊重生态、保护环境，这才是真正未来农业发展的方向 。 （作者系美国南加州大学神经老化分子学硕士）

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山东大学微生物技术国家重点实验室祁庆生课题组招聘博士后

talentblog 2011-10-11 10:25

山东大学微生物技术国家重点实验室祁庆生课题组招聘博士后 　 一、岗位要求： 具有微生物学，分子生物学或发酵工程专业博士学历；有合成生物学，代谢工程和生物信息学相关研究经历的人才优先考虑。 二、研究课题： 实验室现主持和参与科技部“973”重大项目和国家高技术研究发展计划（863计划），以及多项国家自然科学基金。上述课题主要从事微生物合成生物学和代谢调控的研究，博士后将作为主要研究人员参与研究，发表高水平研究论文。博士后工作期间还将有机会参与其他课题的申请和研究工作，并协助导师以及实验室其他老师指导在读的研究生。 三、申请材料： 1、个人简历 （中、英文）（包括发表的论著目录）； 2、两位推荐专家的姓名，工作单位，电子邮箱地址；3、对开展科研工作的设想、计划和要求。 四、相关待遇： 工资待遇在按照山东大学相关规定执行的基础上根据已有经验及表现再增加1-3万/年。实验室积极协助为符合条件的申请人申报各类国家、省市及学校的基金。 五、申请时间 ： 即日起开始接受申请，此招聘信息长期有效。 六、申请方式 ： 申请材料须以电子邮件发至山东大学微生物技术国家重点实验室祁庆生教授（qiqingsheng@sdu.edu.cn）。

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强烈呼吁国家建立由政府运营的独立的非盈利的微生物库

science12345678 2011-10-9 22:50

在国外最深切的体会是他们想到一个idea，可以做下去的可能性很大，因为他们有一个好的科研环境。例如病毒相关疾病研究的，他们建立了完善的病毒毒株储藏体系，任何境内研究者只要想要某个病毒，只要世界上有的，他们就能得到，一般也不贵，甚至是免费。而国内我个人认为并不缺乏好的idea，主要是缺乏能实现这些idea的工具及环境，现在钱也不是很大问题，主要是缺乏科研环境。国内也有些较小的微生物库，但实在是太差，比如武汉病毒所，北京的微生物库等，一是库存种类少的可怜，另外就是很可能有也不给你。 所以我强烈建议，政府部门组织建立独立的全国病毒、细菌、载体库，由国家运营，建立免费使用制度，可以要求运费。可以参照ATCC。没有这样一个组织机构，我国的微生物甚至是整个生命科学的研究永远也不可能走在世界前列。

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非致病性微生物

zhangjinami 2011-10-3 20:31

现在有必要研究一些非致病性微生物 并不是所有的微生物都是治病的，往往w我们只关心治病的真菌、细菌和病毒，对于非致病性的微生物缺乏关注，这些微生物可能对于人体健康状态的维持发挥了至关重要的作用，甚至如果这些有益的微生物发生变异或者损伤会产生很严重的后果。 很多的疾病包括癌症都是由于病毒感染引起的，但是有很多的还没有被发现

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研究生的尴尬

热度 1 liangpingo25 2011-9-26 23:08

接近十一，就越是烦躁。。那么多天假期，就这么闲着在寝室，不甘心。。一直在努力的找兼职，可惜，忙了这么多天了毫无结果。。就一个促销，五六十一天，都有那么多人竞争。。想当廉价劳动力，都是奢望咯。。 越来越感觉，现在的自己真是尴尬。。都二十多岁了，老大不小了，还过着米虫的生活。以前的同学，不管混的好与坏，最起码都自立了，稍微好点的，都可以接济家里了。。反观自己，哎。。。除了叹气，还有什么。。 在这几天面试的时候，感触特别深。就一个简单的面试促销，都过不了。真不敢想，三年以后找工作，又是何种情景。。那时候，也是多人竞争一个职位，我又有什么特别之处让公司要我呢？？？促销难免是要求有经验的。。那就业的时候，又是怎么看的呢？？都说是一种缘分，只盼自己能运气好点吧。。微生物一直都不好找工作，要的人本来就少，可惜每年还是有这么多人在念，挤破脑袋的要往学校里钻。。哎…… 是不是我太悲观了。。真的不懂。。

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与课本上不同的微生物知识，推荐Nat Rev Microiol综述一篇

热度 6 DNAgene 2011-8-22 17:03

很多人都知道，教材上的知识比较陈旧，国内中文教材的知识就更陈旧。 最近看了一篇 Nature Reviews Microbiology 的综述，感觉自己的知识太陈旧了。如果您的科研或教学与微生物分子生物学相关，看看这篇论文，考察一下自己的知识是否需要更新吧。 这里，我大概介绍此文的一些内容，但愿没出错。 1、一个操纵子包含的几个基因一起转录，各个基因之间的表达水平应该差不多。 错误。最近研究显示，操纵子内基因的表达水平像是下楼梯，从5'到3'一个比一个低。详细内容见这篇综述及其参考文献，下同。 2、真核生物mRNA转录后末端加上polyA，原核生物的mRNA没有这些加工。 错误。细菌细胞中，现在发现了很大比例的mRNA转录后加polyA尾巴。但是polyA尾巴的作用却是与在真核细胞中相反，是降低mRNA的稳定性。 3、细菌蛋白质翻译过程中，核糖体30S亚基先结合到mRNA的Shine-Dalgarno序列上，而后。。。 部分错误。对数生长期的细菌蛋白质翻译过程是这样的。但生长停滞的细菌，是完整的核糖体（大小亚基在一起）直接结合到起始密码子上，开始蛋白质翻译。 4、细菌基因的甲基化等修饰是为了区分自身的DNA和外来的DNA，为限制性内切酶提供识别信号。 不完全对。细菌基因的甲基化等修饰也有调节基因表达的作用。 5、真核生物染色质折叠紧密程度可以调节基因表达。原核生物DNA折叠疏松，似乎与基因表达调节无关。 错误。大量基因表达的快速生长期DNA折叠紧密一些。 6、细菌也有很大比例的基因存在反义链转录，并有证据显示细菌中存在类似于真核生物小RNA的基因表达调节方式。 7、细菌mRNA也不是随机分布在细胞中的。 如果无法下载全文，可 向作者索取 或者 发邮件找我帮助 。

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微生物基因组测序的应用

bioyong 2011-8-22 13:18

July/August 2011 By Tracy Vence 一、传染病暴发的时代 致死性大肠杆菌传染病在欧洲暴发，至本报道发表前，已导致 27 人死亡， 2800 人染病。在拿到明斯特大学医院卫生研究所的研究人员分离的致病株后， Guenther 所在的 Life Technologie 公司德国实验室利用 Ion PGM 仅用了 3 天时间就完成了该致病型大肠杆菌菌株的全基因组测序和序列的组装，为快速研究该致病菌株的致病机理创造了条件。与此同时华大基因与德国汉堡 -Eppendorf 医疗中心合作，也宣布完成了对致病菌株的测序工作。 Guenther 说：“在有限的时间里完成了对微生物的全基因组测序，极大的方便了研究者从一个整体的水平上去研究微生物，进而揭示在这些目标微生物的基因组究竟发生了哪些改变。”事实上也的确如此，科学家根据从基因组测序的数据所获得的证据，将本次的致病型大肠杆菌鉴定为致病型大肠杆菌的一个新杂交品种，并且携带了一些抗性基因。“从宏观的基因组水平上来研究这类细菌，将在很大程度上革新我们对传染病暴发的认识， 3-4 天内完成对某种微生物的全基因组测序及基因标注，将会开启一个新的研究领域。” 在新奥尔良召开的美国微生物学会年度会议上，一些研究者指出，分子鉴定的方法正被用来打造基因组传染病学这一领域，基因组传染病学致力于重构传染病暴发的过程，以求在将来能够对传染病能进行实时有效的监控和快速反应。 二、一个新的领域 伯明翰大学的研究者 Mark Pallens 说：“在过去的 18 个月，也许就是基因组遗传病学学科诞生的时期。这段时间里在该领域发表的文献至少有十几篇。”最近伴随着基因组测序技术的进步，研究传染病的起源和病原微生物的动态演变将变得极为方便，传统的方法要求将目标序列导入到大肠杆菌中进行分子克隆。现在只要你有序列模板将会有很多种方法获得序列数据”在将来，单分子测序技术将会有更大的突破，基因组遗传病学也可能会跟着兴盛起来。 Pallen 指出在 2001 年美国司法部开始调查“炭疽杆菌信件”事件 —— 一些政客和媒体收到到含有炭疽杆菌的信 —— 这开启了基因组传染病学研究的先河。在 2002 年美国联邦调查局与美国基因组研究所合作，将信件中的炭疽杆菌与野生的进行了比对。 三、高分辨率的病原菌鉴定与追踪 在新一代测序测序技术开始前，许多研究者使用传统的分子分型的方法来研究致病菌种种群的结构及种群的结构的进化。 1998 年，伦敦帝国理工学院的 Brian Spratt 与其同事发明了一种叫 MLST （多位点序列分型）的方法， Spratt 说“这是一项重要的技术发明，我们可以利用该方法来鉴定与人类健康相关的一些微生物，特别是一些传染病源，并探究细菌种群在特定生物地理环境下的演化。” 尽管如此， MLST 往往不能区分在同一菌种内关系密切的两个菌株之间的差异。 Spratt 说“其实很多时候我们不能依靠 MLST 来解决问题，对许多菌种 MLST 难以奏效。在这个时候我们需要使用全基因组测序来彻底解决问题，即对分离菌株进行全基因组测序。” Sanger 研究所的 Julian Parkhill 发现对于一种金黄色葡萄球菌分离株，用 MLST 和一些标准的分子分型方法没有检出显著差异。 ASE 的 Parkhill 说：“金黄色葡萄球菌，具有复杂的致病机理，它们拥有一个庞大的族群和丰富的种群多样性，致病性同 MLST 型很难对应上，二者之间的联系是微妙的。” 最近 Parkhill 对金黄色葡萄球菌 ST239 的 63 个分离株进行了全基因组测序，其中 20 个菌分离自近 7 个月（来自同一家医院），其它 43 株菌来自全世界各地（ 1982—2003 的保存菌），在这些菌中一共鉴定出 6700 个 SNPs 其中有 4500 个位于金黄色葡萄球菌的核心序列区，值得注意的是这些菌用传统的分型方法不能区分。由此，看出许多表面上相似的菌株，仍然存在着较大的遗传上的差异。通过对这些菌在基因组上的差异进行比较，构建系统发育树， Parkhill 小组即可追踪 ST239 （ 2002 年伦敦大范围传染病的病原菌）在人与人之间，大陆与大陆之间的传播。这一研究结果于 2010 年 1 月份发表在《科学》期刊上，文中清楚的阐述了伦敦传染病的病原菌来自于东南亚。 Parkhill 说：“通过全基因组测序我们可以鉴定出许多潜在的差异位点，进而我们可以追踪病原菌的传播，并将它与人类种群相联系。” 四、检测与应对 美国食品与药物管理局对沙门氏杆菌的发病率进行评估，发现在美国每年有 200-400 万人因该菌致病，沙门氏杆菌的发病率正逐步攀升。据 FDA 相关人员 Cao 透露，在美国有 11% 的食物性疾病由该菌引起。为了检测该类传染病， Cao 及其同事对各类沙门氏杆菌致病菌株进行了全基因组测序，以求从中找到新的 SNPs 类靶向位点。 最近 Cao 及其研究组在《新英格兰》医学杂志上报道，他们测序的 35 株肠道型沙门杆氏菌属 . 蒙得维的亚血清型，该菌在 2009 年引发传染病，最先是发现存在于肉类食品生产流程里作为食品添加剂使用的红椒与黑椒中。对研究使用的 35 株菌：一部分分离自个体生产户生产的食品添加剂，一些分离自食用了该添加剂的感染者，还有一些是取自一定历史时期地理环境中（以此作为背景）。 Cao 说：“测序技术帮助研究者很快的找到了与病原菌暴发相关的带菌源 —— 一个国内的温室。而应用该技术可以揭示基因型上的微小差异，这对在追踪致病菌在食品上的出现至关重要”。 Cao 说在将来， FDA 打算用全基因组测序的方法做更多的关于传染病的研究，而在 2011 年他们将对 400 株沙门杆氏菌进行测序。 五、方法上的选择 据伯明翰大学的 Pallen 说：“许多研究者都习惯于采用 19 世纪的技术来应对来自于 21 世纪微生物诊断方面问题的挑战。我们的许多工作都有赖于巴斯德时期就发明的显微镜技术和纯培养技术，现在是时候采用新一代的高通量技术来诊断病原微生物了！” 因为基因组遗传病学研究将基因组测序数据做为首要的数据源，研究者可以绕开复杂的表型研究与检测，仅仅关注于基因组即可。这是一方法让人难以置信的，但是如果我们回过头来审视过去的三年，也许我们就不会感觉那么诧异了。 伦敦的 Spratt 对基因组流行病学的发展前景持乐观态度，他说：“对微生物菌株进行全基因组测序，获取基因组序列数据，将变成一种习以为常的事情，测序的价格也将趋于合理。它将成为规则的改变者！” 基因组网的一个调查： 在微生物鉴定方面，全基因组测序能否取代 MLST ？ 16% 认可全基因组测序在五到十年内取代 MLST 54% 认可全基因组测序 (WGS) 在五年内取代 MLST 21% 认为可能会， WGS 将与 MLST 互补使用 4% 不认为会取代，条件上的限制使 WGS 不能取代 MLST 5% 不认为会取代，对于某些菌种来说 MLST 要比 WGS 更为有效 新闻源自 www.genomeweb.com , 毅新兴业供稿，更多信息请点击 www.bioyong.com

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[转载]第396次香山科学会议研讨：让海洋成为人类未来药房

dongzg101 2011-7-30 22:14

第396次香山科学会议研讨：让海洋成为人类未来药房 “蛟龙号”近日连续的破纪录下潜，让世人将目光转向了浩瀚的大洋和绚烂的海底世界，这其中也包括一些生物学家和药物学家。日前，以“海洋微生物来源的创新药物前沿研究”为主题的第396次香山科学会议上，专家们从海洋来源微生物药物的国际研究进展、海洋来源微生物药物及大规模筛选技术以及微生物天然产物的生物合成及合成生物学研究前景等多方面，进行了广泛的学术交流和深入讨论。试图从海洋微生物中为人类寻找治病的良药，让海洋成为我们未来的大药房。 与会专家认为，随着社会的发展、人们生活习惯的变化、环境污染的加剧和人类寿命的延长，心血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病、老年性痴呆症、帕金森氏综合征、乙型肝炎等疾病日益严重地威胁着人类健康；新的耐药菌株不断出现，同时，也出现了多种新的疾病，如艾滋病、玛尔堡病毒病、川崎病、克麦罗氏脑炎等等，所有这些疾病都迫切需要寻找新的、特效的药物来预防和治疗。陆生药源日渐减少，而海洋中生活着大量的种类繁多的生物，蕴藏着大量的生物活性物质，因此，向海洋要药应成为今后我国医药和生物领域研究的重要方向。 据介绍，地球上超过70%的面积为海洋所覆盖，其中大多数都属于深海区域，生长在海洋这一特殊环境中的海洋生物，在其生长和代谢过程中，产生并积累了大量具有特殊化学结构并具有特殊生理活性和功能的物质，是开发新型海洋药物和功能食品的重要资源。 本次会议执行主席、中科院微生物所张立新研究员认为，海洋环境的多样性和特殊性共同造就了海洋生物种类的多样性和特殊性，海洋微生物种类多达100万种以上，而目前所研究和鉴定过的海洋微生物还占不到总量的5%，已发现的活性物质只占总数的1%。经过大量研究得出，从海洋微生物中发现的生物活性物质包括胺及酰胺类、吲哚生物碱类、乙酰配基类、环肽类及聚丙酸酯类，其生物活性包括抗菌、抗肿瘤、抗微生物、抗病毒、酶及酶的抑制活性等。因此，海洋微生物作为活性物质的新来源，具有重要的研究潜力。 另外，由于当代天然有机化学的迅猛发展，在分离技术和结构分析技术特别是光谱技术方面的长足进步，促进天然产物的研究取得了迅猛发展。例如，1945年从海洋污泥中分离到顶头孢霉菌，从中发现了头孢菌素，以后发展成系列的头孢类抗菌素，这一研究成果可认为是海洋药物开发最早的成功实例。上世纪60年代发现了河豚毒素并确定了其化学结构，相继完成了河豚毒素的人工合成。因此，从海洋微生物中获取含量很低、结构复杂的化合物具备了技术上的可行性。 各国学者已相继开展海洋微生物抗肿瘤、抗病毒、抗真菌、防治心脑血管病、抗艾滋病等活性成分的研究。在过去的几十年间，大量海洋来源天然产物被发现，其中不仅包括了陆生生物中已存在的各种化学结构类型，而且还存在很多特殊的新颖化学结构类型，进一步证明了从海洋获得新天然产物的可能性。 上海交通大学的邓子新教授认为，由于海洋微生物大多具有生长周期短、代谢易于调控、菌种较易选育等特点，因此可通过大规模发酵方式实现活性物质的大量生产，从根本上解决药源问题。而且有证据表明曾被认为是海绵等海洋大生物产生的活性化合物，如海豚毒素、海葵毒素、麻壳鱼毒素等，实际上是由这些大生物的某些(种)共生微生物产生的。因此，从理论上讲，借助共生菌的大规模发酵，可以实现其宿主活性物质工业化生产。 据了解，目前国际上这一领域研究正方兴未艾，许多国家都加大了这方面的研究力度。日本2004年成立了海洋科技研究中心，英国也于2010年成立了国家海洋中心，重点进行深海资源的开发。同时，欧洲科学基金会海洋委员会也提出了海洋生物技术发展的下一个十年规划，该计划目的是为来自19个国家的30个成员组织建立全欧洲范围内的平台，促进海洋研究，并确立国际领先优势。2012年，欧盟将分别提供2400万和900万欧元的研究经费，资助可用于工业产品生产的海洋生物发现研究和提高海洋微生物培养效率的研究。 国内目前资源研究的力量比较分散，需要在长期性项目框架内进行系统化整合，为下游奠定基础。目前对海洋微生物来源的药物研发已经成为国际必争之地，急需国家设立大项目指南，系统组织和凝练队伍。建立针对海洋微生物的突破性分离培养方法，深入挖掘基因组、利用合成生物学技术优化元件、底盘，创造新微生物及其代谢产物等是今后研究的重点；而且目前主要研究对象为海洋来源放线菌，还应加大海洋生物资源的研究力度。 与会专家一致呼吁，在国内建立海洋微生物及其天然产物的研究平台或联盟，引入“分享机制”，建立开放共享的化合物库，并建立平台或联盟的网页，随时更新成果，并签署知识产权共享协议，实现成果共享，促进领域共同进步；与企业建立良好的产学研合作关系，促进海洋微生物来源药物向产业化方向快速发展。

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提高土壤磷素利用率

kejidaobao 2011-7-13 10:45

中国现有耕地面积为1.21亿hm2，人均耕地0.08hm2，占世界人均耕地的1／4，而现有耕地中的74%缺磷，土壤中95%以上的磷素为无效磷，无法被植物吸收利用。磷是植物生长过程中必需的大量营养元素之一，土壤中的磷素循环是一种典型的沉积循环，主要在土壤、植物和微生物之间进行。在生产中施用易溶性的磷肥后，少部分可被植物吸收利用，而大部分与土壤发生反应后移出土壤液相从而降低了磷肥的利用率。如何提高土壤磷素利用率已经成为目前科学研究的热点问题之一。 研究发现，从土壤中分离出的解磷细菌能够将基质中的难溶性磷转化为可利用状态的磷。经大量试验证实，向土壤中接种解磷细菌不仅可以大幅度提高土壤中有效磷含量，促进作物对磷素的吸收，提高作物产量，还能大大提高磷肥利用率，减少因施用化肥而造成土壤污染。因此，在农业生产中接种解磷细菌是实现农业可持续发展的重要途径之一。目前多数学者认为解磷细菌的解磷机制主要有两方面：①无机磷化物的溶解；②有机磷的降解。 《科技导报》2011年第19期19—23页刊登了毕银丽等的研究论文“解磷细菌对难溶磷肥的解磷效率比较”，通过玉米盆栽试验，比较了解磷细菌和菌根真菌联合对土壤中难溶磷肥的释放作用及其对植物生长的影响。结果表明，丛枝菌根与解磷细菌联合作用显著地提高了植物地上、地下的生物量；能够高效地释放出沙土中添加的难溶性磷肥,使土壤有效磷含量增加；沙土的pH值被提高到接近中性；使酸性磷酸酶活性升高，促进有机营养物质转化为无机物，更易被植物吸收利用；接种菌根可以显著提高根系的侵染率和菌丝密度，能够扩大根系的吸收面积，改善根际土壤的环境，达到促进植物生长的目的。利用丛枝菌根真菌和解磷细菌进行微生物复垦，对沙化贫瘠土地的生态修复具有重大意义。 本期封面图片由毕银丽课题小组提供，显示了解磷细菌盆栽对比试验。本期封面由金功博设计。 （责任编辑 岳臣）

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网友针对《中国耕地缺氮还是缺碳》的评论

蒋高明 2011-6-30 22:21

蒋高明 有科学网网友针对拙文《中国耕地缺氮还是缺碳》发表评论，原文链接如下： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=475do=blogid=459759 评论言简意赅，大家可从中了解植物与耕地肥力之间的关系。评论要点如下： 一，土壤中微生物数量的减少是中国耕地质量下降的一个重要方面。 二，土壤没有微生物，将失去活性。 三，有机质为土壤微生物的生长繁殖的提供了碳源、能源。 四，有机质的“碳—碳”键中的键能 为微生物提供了能源， 五，有机质中的能量是植物进行光合作用固定下来的太阳能。 六，可惜农作物秸秆却被一把火烧掉了养分，烧掉的还有各种。耕地缺乏的养分，再靠生产化肥补充，形成恶性循环。

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[转载]盘基网柄菌(Dictyostelium discoideum)

syfox 2011-6-22 13:35

耕种行为并非人类的专利，研究人员发现一种真核微生物也会播种并收获自己的食物——细菌。 新一期 Nature 报告说，美国赖斯大学的研究人员发现一些盘基网柄菌具有这种农业行为。盘基网柄菌是黏菌的一种，虽然名字中带个“菌”字，却并不是通常说的细菌，而是属于真核生物。它通常以单细胞形态存在，以细菌为食，但当某处的食物变得匮乏时，大量盘基网柄菌就会聚集到一起，形成黏液状的多细胞有机体，集体迁徙到别的地方。 过去人们一直认为盘基网柄菌只会这样四处“游猎”，但本次研究发现，有的盘基网柄菌在找到可作为食物的细菌后，并不将其完全吃掉，而是留下一部分作为“种子”，在集体迁徙时也带上这些“种子”，到达新地方后再进行“播种”，以收获更多细菌。研究人员在报告 中风 趣地称这些盘基网柄菌为“农民”。 领导研究的德布拉·布罗克说，盘基网柄菌有很多种，研究只发现其中一部分具有这种行为。具有这种能力的盘基网柄菌在食物稀缺环境下要比其他同类更具竞争力。（ 生物谷 Bioon.com） 生物谷推荐原文出处： Nature doi:10.1038/nature09668 Primitive agriculture in a social amoeba Debra A. Brock,Tracy E. Douglas,David C. Queller Joan E. Strassmann Agriculture has been a large part of the ecological success of humans1. A handful of animals, notably the fungus-growing ants, termites and ambrosia beetles2, 3, 4, have advanced agriculture that involves dispersal and seeding of food propagules, cultivation of the crop and sustainable harvesting5. More primitive examples, which could be called husbandry because they involve fewer adaptations, include marine snails farming intertidal fungi6 and damselfish farming algae7. Recent work has shown that microorganisms are surprisingly like animals in having sophisticated behaviours such as cooperation, communication8, 9 and recognition10, 11, as well as many kinds of symbiosis12, 13, 14, 15. Here we show that the social amoeba Dictyostelium discoideum has a primitive farming symbiosis that includes dispersal and prudent harvesting of the crop. About one-third of wild-collected clones engage in husbandry of bacteria. Instead of consuming all bacteria in their patch, they stop feeding early and incorporate bacteria into their fruiting bodies. They then carry bacteria during spore dispersal and can seed a new food crop, which is a major advantage if edible bacteria are lacking at the new site. However, if they arrive at sites already containing appropriate bacteria, the costs of early feeding cessation are not compensated for, which may account for the dichotomous nature of this farming symbiosis. The striking convergent evolution between bacterial husbandry in social amoebas and fungus farming in social insects makes sense because multigenerational benefits of farming go to already established kin groups 盘基网柄菌生活在含丰富有机物的土壤中。当潮湿时，子实体接种的孢子释放单倍体细胞，这些细胞呈现阿米巴的外形和生活方式。它们生活在水膜中，吃细菌，通过二分分裂方式繁殖（营养期，vegetative phase）。只有当食物供给已经耗尽或食物暴露，有干掉的危险时，成百上千的黏菌就向周围发送信号——环腺苷酸小分子cAMP。收到信号的黏菌，也向其周围发送同样的信号。在一片互相收发的信号背景中，自发形成一个聚集中心。大量黏菌聚集后，形成一个多细胞组成的蛞蝓。口语中也称它为“蛞蝓”，科学术语称它为粘聚菌（grex）或假疟原虫（pseudoplasmodium）。蛞蝓被包在一种粘质的、非细胞片物质中，能象一个真正的蛞蝓那样移动。它迁移到一个明亮的地方变成子实体（fruitingbody），子实体由一个基板和一个支持球形新孢子聚集于顶端的茎组成。基板和茎由体细胞构成。体细胞形成由纤维素组成的壁，最后死亡。相反，其中的孢子细胞存活，它们是生殖细胞，其形成和释放都是为了执行无性繁殖的功能。 　　从大量黏菌以自己为中心向四面发送cAMP信号，最初形成均匀的随机背景，后来突然自发产生一个聚集中心。这是一种以自发对称破缺为特征的非平衡相变，是自组织行为的典型事例。人们对此进行过许多实验和理论研究。 　　在无性繁殖的生命周期中，网柄菌从单细胞状态到多细胞状态发生了一个非同寻常的转换：大量单个阿米巴集合成一个社会群体，使能适应不利的环境条件。因此，网柄菌是一种由原来独立的单细胞阿米巴形成的“部分时间是多细胞的生物体”。 　　网柄菌在非正常条件下也会产生奇妙的有性生殖：通过吞噬相邻的阿米巴，两个细胞融合并扩大成一个巨型细胞，这个巨型细胞被包裹在囊内，尔后经过减数分裂和有丝分裂产生新的单倍体阿米巴虫。 　　图示盘基网柄菌的生命周期。 近年来, 盘基网柄菌 作为异源重组糖蛋白表达载体的研究受到了学术界的重视,已经有多种具有生物活性的复杂糖蛋白成功地得到了表达。通过对表达产物的研究发现, 盘基网柄菌 具有各种翻译后加工机制,例如磷酸化、酰基化及形成GPI(糖基磷脂酰基醇)锚点等,具有类似于高等动物的糖基化修饰能力。与哺乳动物细胞表达载体相比较, 盘基网柄菌 具有培养成本低廉、细胞生长迅速及易于大规模培养的优势。 盘基网柄菌 有可能发展成为一种有重要应用前景的糖蛋白表达载体系统

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植物大战微生物 ——“一个没有僵尸的世界”里的刀光剑影

songshuhui 2011-6-2 00:55

科学松鼠会 发表于 2011-05-06 05:20 作者：裴唯珂 （编者注：本文为 征文009【游戏组】对决【动漫组】 的获奖来稿。） 引子 “从水生到陆生，从低等到高等，从简单到复杂”，这看起来不太有气势的排比句总能为植物们各种精巧聪明的生存策略一一注释。而站在注释背后的往往是“物竞天择，适者生存”这一早已家喻户晓的金科玉律。 的确，陆生植物存在地表的七亿年中，虽然从没遇到过大波僵尸的亲密接触，但他们的生存难题可绝对不少：寒冷，干旱，害虫，还有最头疼的微生物。可是在细菌，真菌以及病毒们一波波的袭击下，植物不仅没有灭绝，反而衍生出了庞大的植物王国，并深刻地改变了地球的面貌。 植物们能傲立地球亿万年靠是一身完美强健的免疫系统。但他们的免疫系统与我们的不同，由于植物的细胞不能运动，就没有我们身体里一套专门负责料理病原菌的白细胞，因此植物们只能采取全民皆兵的策略，全体细胞筑起一层层的防卫体系，与病原菌们演绎着一场场波澜壮阔的微观战争。 对于兵法家们来说，最经济、有效的防卫方式莫过于御敌于国门之外，同样“退避三舍”也是植物避病的首选策略。比如早熟的小麦品种由于发育较早刚好错开了病菌流行时间，对生育后期才流行的病害往往有很好的避病作用。可大多数情况下，微生物们与植物们总是进行亲密接触的，因此战争永远无法避免，建立多层次完善的防御体系是植物们生存的唯一出路。 『第一条防线』植物军团： “以防为主，防灭结合” 就像《植物大战僵尸》中，让僵尸们头疼不已的坚果和地刺一样，以高大坚固的城墙为依托的第一层屏障是每个准备攻坚战的病原菌都要面对的大难题。 在植物体表面，往往有一层含有酸类和脂肪物质的角质层或蜡质层，它们与细胞壁中的纤维素、木质素一起形成一道坚固屏障。有些植物茎的表皮和果实的果皮细胞壁中还含有鞣酸、硅酸盐和碳酸钙等无机化合物，这种加强版的细胞壁进一步巩固城防，让附着在细胞表面的病原菌们无可乘之机。 此外，细胞表面的一类蛋白质（transmembrane pattern recognition receptors，PRRs）可以识别维持细菌运动的鞭毛蛋白。在识别有病原菌附着在细胞附近后，PRRs会引发一系列细胞内的信号转导反应，启动细胞核内众多与防御相关的基因表达而引发抗病反应（1）。比如合成葡糖水解酶PEN2(2)并运输到植物细胞表面病原菌所在的位置，降解病原菌的细胞壁从而杀灭病菌。合成的PEN1蛋白也运输到这此，加速植物细胞壁的沉积，进一步加厚“城墙”以防病原菌的卷土重来（3-5）。受攻击的植物细胞还能“发狼烟”将敌情转达给周围的植物细胞。比如甜菜受褐斑病菌侵染后，侵染点四周的组织能迅速形成木栓层封锁病菌，从而使病斑较小甚至不能产生孢子。 病菌军团： “明修栈道，暗渡陈仓” 虽然植物们的第一层防卫体系看上去固若金汤，可以抵御大部分微生物的入侵，但在一些强力的病原菌眼里可谓是破绽百出。 一些彪悍的病原菌可以压制住植物守军的活动。侵染拟南芥和大麦的真菌就可以通过抑制PEN1介导的病菌侵染部位细胞壁沉积的方式，阻止植物在病毒突击位点的城墙加固工作，以利于病菌军团的攻坚活动。 更可怕的是，在真刀真枪的攻坚表面背后，病原菌还有一些影子部队可以出其不意地克敌制胜。比如一类称为假单胞菌（Pseudomonas syringae）的病原菌就称得上是玩弄敌人的高手。他们在侵染土豆的过程中可以合成一种茉莉酸的类似物并分泌出来。茉莉酸是植物广泛存在的一种激素，这种激素与抗病反应密切相关。土豆在被假单胞菌侵染后，误将假单胞菌产生的茉莉酸类似物当成是自己体内产生的茉莉酸，有如被催眠了一般抑制水杨酸介导的防御反应（6，7），并打开表皮细胞的气孔（8）。在诱骗守卫细胞撤掉守卫，大开城门后，假单胞菌们就顺着打开的气孔，长驱直入到细胞中大肆破坏。 『第二条防线』 除了上述的那些强悍的微生物可以撕破第一条防线外，昆虫的撕咬，大风狂吹导致的机械损伤，甚至是我们不经意间的踩踏都可以轻易的破坏植物们引以为豪的城防。在城门告破后，扬刀跃马的病菌大军将面对的是一支植物细胞全副武装的虎狼之师。真正的战斗才刚刚打响。 植物军团： “关门放狗，瓮中捉鳖” 摆在植物面前的关键问题是如何尽快地关闭城门，并将闯入的病原菌们一举歼灭。植物细胞内一类富含亮氨酸重复单位的受体激酶（以下简称NB-LRR），可以识别入侵病菌的毒性蛋白（以下简称Avr），并能在受侵染部位引发旺盛的呼吸作用。 旺盛的呼吸作用，可以促进植物伤口部位形成木栓层，加快伤口的愈合，并将健康组织和受害部位隔离开来。这样一种加速城墙恢复的战术，在阻止更多病原菌侵入的同时切断了城内敌军与城外敌军的联系，形成一个“关门打狗，瓮中捉鳖”的局势。 如同磁铁蘑菇可以将僵尸们的武器吸走以降低僵尸能力一样，受侵染部位的氧化酶也扮演着相似的角色。这些氧化酶异常活跃，使受侵染组织的呼吸作用加强，从而可以氧化分解病菌产生的毒素，减小病毒对细胞的损伤，起到“缴械”和“消毒”的作用（9）。 植物的呼吸作用加快以后，还可以抑制病菌的水解酶的活性。水解酶活性降低将导致病原菌分解利用植物养分的能力下降，在保护了植物“私有财产”的同时加速病菌的死亡。此釜底抽薪之计在断了病菌们粮草之后又彻底瓦解了病原菌的战斗力。 除此之外，植物还可以分泌抗菌物质，直接杀伤病菌。例如大蒜能产生有强烈杀菌作用的大蒜素，它比青霉素的杀菌能力还强100倍。抗花叶病的一些花卉植物，叶片细胞能产生类似人体干扰素的物质，这种植物干扰素能有效地阻止花卉花叶病毒的繁殖。 病菌军团： “里应外合，直捣黄龙” 面对植物『关门——缴械——断粮——围歼』步步为营的打击策略，病原菌们自然不会坐以待毙。 假单胞菌可以抑制植物体内的ARF-GEF蛋白，从而抑制植物细胞内的膜泡运输，这些膜泡负责运输巩固植物细胞壁需要的多糖以及酶类等物质（10），在膜泡运输受阻后，城墙无法修补，守军无法增兵，植物细胞“关门放狗”的战术只能化为泡影。同时还为在植物细胞外的病原菌继续突击创造条件，以形成里应外合之势。 细菌在侵入植物细胞后，体内的AvrPto和AvrPtoB蛋白释放抑制植物体内的激酶，通过阻止植物细胞体内的信号转导来抑制呼吸作用的加强，减小植物细胞缴械和断粮部队的威力，以保证病原菌的毒素不被氧化分解，水解酶不被氧化抑制（11）。 所谓“远水解不了近渴”，无论是等待援军还是恢复补给都不能立刻解决病原菌所面临的被抗菌物质迅速围歼的难题。为了取得白刃战的胜利，细菌采取了僵尸们才用的手段，将一个个有战斗力的作战单位通通“吃掉”。病原菌AvrPtoB蛋白的C末端可以折叠形成一个激活的E3连接酶，这种E3连接酶可以使植物蛋白（如合成抗菌物质的蛋白）标记上泛素并被降解，可以清除大量植物体内的反抗力量，以保证病原菌的存活（12）。 『第三条防线』 到底是植物的“关门打狗”道高一尺，还是病菌们的“里应外合”魔高一丈。除了双方的实力对比外，这场战斗的胜败还决定于战争所处的环境条件。天时地利在有些时候可以完全改变植物军团的作战能力。 根外部皮层的形成、伤口愈合以及组织木栓化等抗病反应都要求较高的温度，因此大多数土传的苗期病害在低温下发病较重。光照不足会削弱水稻对稻瘟病的抗病性,因为在这些条件下,稻株体内游离氮素的比例增高，有利于稻瘟病菌的发育。而氮肥不足则会削弱水稻对胡麻斑病和玉米对大斑病的抗病性。大气污染有时也会对寄主的抗病性产生影响,如只有在二氧化硫污染地区,松树针枯病才会严重发生。生物因素中，土壤中的某些线虫能破坏植物对根病和维管束病害（如棉花枯萎病、烟草黑胫病等）的抗性。此外，日常管理措施如修剪等农事操作也都会使某些植物的某种抗病性不同程度地增强或削弱（9）。 植物军团： “宁为玉碎，不为瓦全” 当外界条件不利于植物军团，第二条防线几近崩溃时，植物细胞不得已启用一直封印的最强兵器——自毁装置。当然植物的自毁没有毁灭菇那么暴力，而是一种外表温和，称为程序性死亡的过程。在危急时刻由植物细胞自己发动，释放水解酶水解植物细胞自身，形成死亡组织，将病原菌封闭在其中，以阻止病菌向健康的组织侵染。 在这过程中，将死的植物细胞会产生类似“遗言”的信号给整个植物的细胞，通告全体成员大敌当前，尽快加固细胞壁，提前表达抗病相关蛋白备战。这种全株获得性抗性的现象如今发展成为“植物疫苗”的理论基石，比如板栗的种植者们用弱株系的病原菌接种于树干，可使该树能抵抗该病菌的侵染。 病菌军团： “扶植傀儡，以战养战” 值得一提的是，确有一些更老谋深算的病原菌在入侵的同时阻止细胞进入程序性死亡，让细胞如中了生死符般求生不得，求死不能，只能沦为阶下囚乖乖地为病原菌提供营养。更高明的是病菌们控制住植物细胞后，阻断该细胞将战况泄露给其他植物细胞，凭借“以战养战”的策略在细胞内修养生息，迅速繁殖扩军，为下一次突袭附近毫无准备的细胞埋下伏笔。 天下大势——分久必“和” 能一口气突破三层防御的病原菌还是少之又少的。植物之所以可以抵御大部分病菌的侵害，除了靠他们现有的防御系统外，更依赖植物不断更新升级自己的防御程序。 为了更强有力地侵染植物，病原菌在不停地进化自己的包被蛋白等结构，躲避植物细胞表面受体的识别，同样病原菌的Avr效应蛋白也在不断进化躲避植物细胞内NB-LRR的识别。依靠自然选择压力，病菌还可以进化出对植物防御体系更强力的武器（13）。同样为了生存，植物细胞表面和内部受体也在不断进化以便及时准确地识别出病原菌发动免疫反应。无论是病原菌准备攻击武器还是植物细胞构建防卫系统，这种植物和微生物间的斗争就像国与国之间的战争一样劳民伤财，损人损己。 在这永不休止的军备竞赛中，一些植物和病原菌可以跳出成为宿敌的命运。比如根瘤菌就以为植物根系提供氮源养分为条件，让豆科植物敞开大门供其寄生并提供根瘤菌需要的碳源营养。在这种互惠互利的情况下，根瘤菌与豆科植物互利共生，协调进化，谱写了一代佳话。 但凡是文章，总要有个结尾。不过植物与微生物间这荡气回肠的斗争就算我不作总结，依然不减其无穷的回味。故在结尾不写结语插播广告，若列位看官喜欢看这眼皮子底下的战争故事，请您静待小弟的下件作品——《植物大战昆虫》。 参考资料: 1.Zipfel, C. et al. Bacterial disease resistance in Arabidopsis through flagellin perception. Nature 428, 764–767 (2004) 2.Lipka, V. et al. Pre- and postinvasion defenses both contribute to nonhost resistance in Arabidopsis. Science 310, 1180–1183(2005) 3.Collins, N. C. et al. SNARE-protein-mediated disease resistance at the plant cell wall. Nature 425, 973–977 (2003) 4.Assaad, F. F. et al. The PEN1 syntaxin defines a novel cellular compartment upon fungal attack and is required for the timely assembly of papillae. Mol. Biol. Cell 15,5118–5129 (2004) 5.Bhat, R. A., Miklis, M., Schmelzer, E., Schulze-Lefert, P. Panstruga, R. Recruitment and interaction dynamics of plant penetration resistance components in a plasma membrane microdomain. Proc. Natl Acad. Sci. USA 102,3135–3140 (2005). 6.49. Zhao, Y. et al. Virulence systems of Pseudomonas syringae pv. tomato promote bacterial speck disease in tomato by targeting the jasmonate signaling pathway.Plant J. 36, 485–499 (2003) 7.Brooks, D. M., Bender, C. L. Kunkel, B. N. The Pseudomonas syringae phytotoxin coronatine promotes virulence by overcoming salicylic acid-dependent defences in Arabidopsis thaliana. Mol. Plant Pathol. 6, 629–640 (2005). 8.Melotto,M., Underwood,W., Koczan, J., Nomura, K. He, S. The innate immune function of plant stomata against bacterial invasion. Cell 126, 969–980 (2006). 9.《植物免疫学》 王焕如 10.Nomura, K. et al. A bacterial virulence protein suppresses host innate immunity to cause plant disease. Science 313, 220–223,(2006). 11.He, P. et al. Specific bacterial suppressors of MAMP signaling upstream of MAPKKK in Arabidopsis innate immunity. Cell 125, 563–575 (2006). 12.Janjusevic, R., Abramovitch, R. B., Martin, G. B. Stebbins, C. E. A bacterial inhibitor of host programmed cell death defenses is an E3 ubiquitin ligase. Science 311, 222–226 (2006) 13.Tsiamis, G. et al. Cultivar-specific avirulence and virulence functions assigned to avrPphF in Pseudomonas syringae pv. phaseolicola, the cause of bean halo-blight disease. EMBO J. 19, 3204–3214 (2000)

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华大基因开拓国际市场：准备好了吗？

热度 19 SNPs 2011-5-28 04:18

在新奥尔良的微生物年会上看到华大的展台，去年的另外一个会议上也看到他们的展台。做为一个中国生物技术的标杆单位，走出国门开辟市场是十分可喜的事情。可是几次接触（包括这次）都不很满意。 不知道是派出来参展的人员太年轻没有经验，还是他们整个企业文化就是这样？总的感觉是“你是求我的，不是我来求你的。”可是，做公司的客户永远是“上帝”，再大的公司在客户面前都应当是毕恭毕敬，礼貌，聆听客户的需求，意见。 这是我给华大的几点意见（隔靴抓痒）： （1）注意形象。展台不用豪华，但是要 精致，干净 ，处处显出精心设计，精心制作。华大的展台图像设计和内容都不错，就是硬件太粗糙，一看就是“山寨”产品。华大开拓国外市场要克服的一个主要障碍就是“质量和诚信”。谁都知道中国能提供廉价的服务和产品，可是谁都怕中国的产品和服务在质量上打了很大的折扣。看到这样的展台，你能不怀疑质量吗？ （2）出来参展的人员需要好好培训。首先就不应该在自己的展台上吃饭（照片），这是对客户最不礼貌的行为。展会有吃饭的地方，附近也有很多用餐的餐厅，为什么一定要在自己的展台上吃饭？既然开拓国际市场，就要懂得一些起码的礼节。另外，每次和华大的小朋友交谈都很有“气”。因为他们可能是在国内当“老大”当惯了，讲话非常冲，而且不礼貌。比如我去介绍免疫组库的R10K项目，也想了解一下他们能有什么合作的机制。可是听讲的“主管”听到一半起身几次去“照料”其他客人。不是说我有多重要，而是办事都有先来后到，如果不专心一头，很可能两个机会全都错过了不是？更你中途离开，也不跟我说一声，如果你是我，如何想？很显然，我得到的信息就是“你对我不重要”。 （3）要有重量级的管理团队。开发海外市场尤其如此，不能“捡便宜”招几个博士后就行了，一定要找些有经验的人来管理。据说华大在中国几千人的队伍，平均年龄二十岁出头。朝气可嘉，可很不幸的是年轻通常和“靠不住”划等号。能找到一些稳重的，压得住场面的人来谈生意才能更成功。开会的费用都很高，既然来了，就应该得到最大的战果。比如给每个人定做一件“制服”？到（http://www.landsend.com/）订购，什么样的服装都有。 （4）价格透明，突出质量。华大的测序价格计算方法和别人的不同，看上去便宜，细细分析并不便宜。不直接和其他人比可能是一个策略，可是透明的价格，优良，快速的服务才能赢得客户的信赖。和在国内不同，在中国，华大是理所当然的老大，只有别人找上门来求你；可是在海外市场，价格本来就不是首要的因素。就拿我们R10K项目来说，预计做一万个病人的免疫组库测序，而测序上面花的钱还不到整个预算的10％。再便宜也不能省出多少钱来，可是一旦出问题就可能坏了全盘计划。 （5）企业文化。华大的现有“财路”不是典型的终端客户市场。从市场上赚钱需要一套不同的企业文化。说白了，就是要学会给客人“当孙子”。这是我十五年前就学会的。一开始回国“讲学”的时候人家还都把“留美博士”当回事，可是做起公司以后，就要搬着大箱可乐和其他礼物才能到医院里去“介绍产品”。既然是企业，就不能是老爷。这个角色转换要不去做，进入市场的准备就还没有做好。如果你目中没有客户，不为客户着想，如何能满足他们的需求？ （6）怎么测重要， 测什么更重要 。测序平台技术更新一日千里，跟踪一个技术平台需要大量资金，培训，软件，硬件。可以说华大的128台测序仪订单成就了Illumina公司，可是Illumina的成功是否能保证华大处于不败之地？想当初，Affymetrix 的基因表达芯片何等风光？可是高通量测序出来了他们也就门庭冷落了。在技术平台上押宝是风险很大的事，一定要居安思危，在把握硬件平台的同时，尽早涉足“内容”和应用。象G10K这样的好的应用项目就该尽早介入，通过参与得到IP，这样，不仅仅参与修路，更能在将来收到“买路钱”。 都是些“不在其位”的乱发言，希望华大的精英们别见怪。因为预约了下星期一和他们通电话会议，我想先把我想说的梳理一下。他们反复讲很“重视”组织了5－6个人来和我通话。我想知道都有什么人，不得而知。我希望这五六个人的平均年龄超过30岁。 绝对不是年龄歧视，如果有人能把我的年龄降低到30岁，我保证比谁都高兴！

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动物权利手册27-28：维生素D、B12也不缺乏

热度 1 jiangjinsong 2011-5-27 13:57

蔣科學按： 對於素食者來說，維生素也不會缺乏，這還可以從素食者的實際身體狀況來判斷。 27. 维他命D 维他命D是由照射到皮肤上的阳光所产生的。虽然在象人造黄油等的强化食品中可提供维他命D，但你所需的仅仅是每天在户外呼吸一点新鲜空气（即使是在阴天）。 28. 维他命B12 人体所需的只是一点微量的维他命B12，而且当供应不足时也能将其储藏起来。缺乏维他命B12是极其罕见的，发生在全素食者身上的机会也不会比非全素食者的大。这种缺乏通常是由不能吸收此种维他命所引起的，而不是因为日常饮食的关系。 维他命B12是由小肠中的细菌所制造的，人体仅从小肠中就可能吸收到所需的全部维他命B12。虽然目前相关的研究并不足够，但这可以解释为什么有些一生吃素的全素食者，他们从未服用任何维他命B12补剂，但却保持着极好的健康状况。 维他命B12在绝大多数的蔬菜中找不到，但是它经常是存在于蔬菜上面的微生物中。虽然大部分的这些有机体都被现代化学农业所破坏了，但新鲜、未加工的和有机培育的蔬菜确实可以是维他命B12的可靠来源。然而，相关的研究尚未进行。 全素食者一般并不须太过为维他命B12而担心，但是还是谨慎一点偶尔服用一点补充剂为好。

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[转载]细胞培养基础知识

chengjiny 2011-5-24 22:41

细胞培养基本条件 1、合适的细胞培养基 合适的细胞培养基是体外细胞生长增殖的最重要的条件之一，培养基不仅提供细胞营养和促使细胞生长增殖的基础物质，而且还提供培养细胞生长和繁殖的生存环境。 2、优质血清 目前，大多数合成培养基都需要添加血清。血清是细胞培养液中最重要的成分之一，含有细胞生长所需的多种生长因子及其它营养成分。 3、无菌无毒细胞培养环境 无菌无毒的操作环境和培养环境是保证细胞在体外培养成功的首要条件。在体外培养的细胞由于缺乏对微生物和有毒物的防御能力，一旦被微生物或有毒物质污染，或者自身代谢物质积累，可导致细胞中毒死亡。因此，在体外培养细胞时，必须保持细胞生存环境无菌无毒，及时清除细胞代谢产物。 4、恒定的细胞生长温度 维持培养细胞旺盛生长，必须有恒定适宜的温度。 5、合适的气体环境 气体是哺乳动物细胞培养生存必需条件之一，所需气体主要有氧气和二氧化碳。 细胞培养基种类与基本成分 细胞培养基的种类很多，按其来源分为合成培养基和天然培养基（目前使用的培养基绝大部分是合成培养基），按其物质状态分为干粉培养基和液体培养基两类。干粉培养基需由实验者自己配制并灭菌，液体培养基由专业商家提供，用户可直接使用，非常方便。 1、合成培养基的主要成分有：氨基酸、碳水化合物、无机盐、维生素及其它辅助物质： 氨基酸 氨基酸是组成蛋白质的基本单位。不同种类的细胞对氨基酸的要求各异，但有几种氨基酸细胞自身不能合成，必须依靠培养液提供，这几种氨基酸称为必需氨基酸。其中谷氨酰胺是细胞合成核酸和蛋白质必需的氨基酸，在缺少谷氨酰胺时，细胞生长不良而死亡。因此，各种培养液中都有较大量的谷氨酰胺。但是，由于谷氨酰胺在溶液中很不稳定，应置于-20℃冰箱中保存，在使用前加入培养液内。已含谷氨酰胺的培养液在4℃冰箱中储存2 周以上时，还应重新加入原来量的谷氨酰胺。 碳水化合物 碳水化合物是细胞生长主要能量来源，其中有的是合成蛋白质和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脱氧核糖、丙酮酸钠和醋酸等。 无机盐 培养液中无机盐的主要功能是帮助细胞维持渗透压平衡。此外，通过提供钠，钾和钙离子，帮助细胞调节细胞膜功能。培养液的渗透压是一个非常重要的因素, 细胞通常可耐受260mOsm/kg ～320 mOsm/kg。标准培养液的渗透压在此范围内波动。特别注意：向培养液中加入其它物质有可能会明显改变培养液的渗透压，特别是溶于强酸或强碱中的物质。向培养液中添加HEPES 时需按以下方法调节钠离子浓度。 缓冲系统 大多数细胞所需pH 在 7.2 - 7.4。但是，细胞培养最适pH 值随培养的细胞种类不同而不同。成纤维细胞喜欢较高pH (7.4 - 7.7), 而传代转化细胞系则需要偏酸pH (7.0 - 7.4)。 由于多数培养液靠碳酸氢钠（NaHCO3）与CO2 体系进行缓冲，因此，气相中的CO2 浓度应与培养液中碳酸氢钠浓度相平衡。如果气相或培养箱空气中CO2 浓度设定在5％，培养液中NaHCO3 的加入量为1.97g/L；如果CO2 浓度维持在10％，培养液中NaHCO3 的加入量为3.95g/L。 细胞培养瓶盖不应拧得太紧，以保证气体交换。HEPES 是一种非离子缓冲液，在pH 7.2 - 7.4 范围内具有较好的缓冲能力，但是非常昂贵，在高浓度时对一些细胞可能有毒。HEPES 缓冲液可与低水平的碳酸钠（0.34g/L）共用，以抵消因额外加入HEPES 引起的渗透压增加。在这种培养条件下，细胞培养瓶的盖子应拧紧，以防止培养液中所需的少量碳酸盐散入空气中。大多数培养液中含有酚红作为pH 指示剂，酸性培养液呈橙黄色，碱性培养液呈深红色。 维生素 在细胞培养中，尽管血清是维生素重要来源， 但是许多培养基中添加了各种维生素以适合更多的细胞系生长。 其它成分 在一些较为复杂的培养液中还包括其它一些成分。如在杂交瘤技术中常用的DMEM 培养液，使用时还需要补加丙酮酸钠和2-巯基乙醇（2-Mercaptoethanol，2-Me）。2-Me 对细胞生长有很重要的作用。有人认为它相当于胎牛血清，有直接刺激细胞增殖作用。2-Me的活性部分是硫氢基，其中一个重要作用是使血清中含硫的化合物还原成谷胱甘肽，能诱导细胞的增殖，为非特异性的激活作用。同时避免过氧化物对培养细胞的损害。另一个重要作用是促进分裂原的反应和DNA 合成，增加植物凝集素(PHA)对淋巴细胞的转化作用，已广泛应用于杂交瘤技术，另外，也开始用于一些难以培养的细胞。2-Me 是一种小分子还原剂，极易氧化。分子量为78.13，纯的2-Me 是一种无色有刺激味的液体，比重为1.110-1.120(Do20)，常用终浓度为5×10-5M。常配制成0.1M 的储存液，用时每升培养液加0.5ml。 液体培养基保存： 液体培养基应于4℃冰箱避光保存，实验前放入37℃预热。未加血清液体培养基有效期为12 个月。液体培养基中的L-谷氨酰胺会随着储存时间的延长而慢慢分解。如果细胞生长不良，可以再添加适量L-谷氨酰胺。 干粉培养基保存： 4℃冰箱避光保存，有效期36 个月。 血清 细胞培养液中添加的血清有牛血清、马血清、人血清等，其中牛血清是最常用的血清，分为胎牛血清和新生小牛血清。胎牛血清是从母牛破腹取出的胎牛中分离出的血清，价格昂贵。新生小牛血清是从刚出生的尚未哺乳的小牛中分离出来的血清，如厂家能做到这一点，新生小牛血清的质量与胎牛血清的质量相差不大。如小牛出生后已哺乳，从这种小牛中取出的血清中可能含有较多的生物活性物质，其质量明显不如前两种。 血清的质量，种类及使用的浓度都有可能影响细胞的生长，而不同批次的血清支持细胞生长的能力也不同，尤其是对克隆细胞的生长，某些批次血清可能含有毒性或抑制细胞生长的物质。因此，在购买大量血清之前，必须对血清支持细胞生长能力进行检测，然后再大量购买质量好的同一批号的血清，并注意以下几点： （1）需要长期保存的血清必须储存于-20℃ – 70℃ 低温冰箱中。4℃冰箱中保存时间切勿超过1 个月。由于血清结冰时体积会增加约10％，因此，血清在冻入低温冰箱前，必须预留一定体积空间，否则易发生污染或玻璃瓶冻裂。 （2）一般厂商提供的血清为无菌，无需再过滤除菌。如发现血清有悬浮物，则可将血清加入培养液内一起过滤，切勿直接过滤血清。 （3）瓶装血清解冻需采用逐步解冻法：-20℃ 至 -70℃ 低温冰箱中的血清放入4℃冰箱中溶解1 天。然后移入室温，待全部溶解后再分装。在溶解过程中需不断轻轻摇晃均匀（小心勿造成气泡），使温度与成分均一，减少沉淀的发生。切勿直接将血清从-20℃进入37℃解冻，这样因温度改变太大，容易造成蛋白质凝集而出现沉淀。 （4）热灭活是指56℃, 30 分钟加热已完全解冻的血清。加热过程中須規則搖晃均勻。此热处理的目的是使血清中的补体成分（complement）灭活。除非必须，一般不建议作此热处理，因为热处理会造成血清沉淀物显著增多，而且还会影响血清的质量。补体参与反应有：细胞毒作用, 平滑肌细胞收缩, 肥大细胞和血小板释放组胺, 增强吞噬作用, 促进淋巴细胞和巨噬细胞发生化学趋化和活化。 （5）切勿将血清在37℃放置太久，否则血清会变得浑浊，同时血清中的有效成分会破会而影响血清质量。 （6）血清中的沉淀物絮状物：主要是血清中的脂蛋白变性及解冻后血清中纤维蛋白造成，这些絮状物不会影响血清本身的质量。可用离心3000rpm, 5 分钟去除，也可不用处理。 显微镜下“小黑点”：经过热处理过的血清，沉淀物的形成会显著增多。有些沉淀物在显微镜下观察象“小黑点”，常误认为血清受污染。一般情况下，此小黑点不会影响细胞生长，但如果怀疑血清质量，则应立即停止使用，更换另一批号的血清。 细胞培养环境 1、实验室设计 细胞培养是一种无菌操作技术，要求工作环境和条件必须保证无微生物污染和不受其它有害因素的影响。细胞培养室和设计原则是防止微生物污染和有害因素影响，要求工作环境清洁、空气清新，干燥和无烟尘。细胞培养室的设计原则一般是无菌操作区设在室内较少走动的内侧，常规操作和封闭培养于一室，而洗刷消毒在另一室。 2、常用设施及设备 （1）超净工作台：也称净化工作台，分为侧流式、直流式和外流式三大类。 （2）无菌操作间：一般由更衣间、缓冲间和操作间三部分组成。操作间放置净化工作台及二氧化碳培养箱、离心机、倒置显微镜等。缓冲间可放置电冰箱、冷藏器及消毒好的无菌物品等。 （3）操作间：普通培养箱、离心机、水浴锅、定时钟、普通天平及日常分析处理物 （4）洗刷消毒间：烤箱、消毒锅、蒸馏水处理器及酸缸等。 （5）分析间：显微镜、计算机及打印机等。 3、培养器皿 常用细胞培养器皿有培养瓶、培养板、培养皿等。常准备量是使用量的三倍。器皿应选择透明度好、无毒、利于细胞粘附和生长的材料，常用一次性聚苯乙烯材料制品或中性硬度玻璃制品。常用的器皿有下面几种。 （1）液体储存瓶：用于储存各种配制好的培养液、血清等液体，常用规格有500ml、250ml、100ml 等几种。 （2）培养瓶：根据培养细胞种类要求不同培养瓶的形态各异，用于细胞传代培养的细胞要求瓶壁厚簿均匀，便于细胞贴壁生长和观察，瓶口要大小一致，口径一般不小于1cm，允许吸管伸入瓶内任何部位，规格有200ml、100ml、50ml、25ml、10ml 等几种。 （3）培养皿：用于开放式培养及其它用途。分直径30mm、60mm、120mm 等几种。 （4）吸管：常用的有长吸管和短吸管两类，长吸管也称刻度吸管。其改良后管上部有球型刻度称改良吸管，刻度吸管用于移动液体。常用1ml 和10ml 两种。短吸管也叫滴管，分弯头和直头两种。 （5）离心管：离心管是细胞培养中使用最广泛的器皿，根据用途不同形态各样，常用于细胞培养的离心管有大腹式尖底离心管和普通尖底离心管两类。前者分别为50ml、30ml、15ml；后者则多为10ml 和5ml。 （6）其它：如三角烧瓶、烧杯、量筒、漏斗、注射器等。 4、细胞培养温度 维持培养细胞旺盛生长，必须有恒定而适宜的温度。不同种类的细胞对培养温度要求也不同。人体细胞培养的标准温度为36.5℃±0.5℃，偏离这一温度范围，细胞的正常代谢会受到影响，甚至死亡。培养细胞对低温的耐受力较对高温强，温度上升不超过39℃时，细胞代谢与温度成正比；人体细胞在39-40℃1 小时，即能受到一定损伤，但仍有可能恢复；在40-41℃1 小时，细胞会普遍受到损伤，仅小半数有可能恢复；41-42℃1 小时，细胞受到严重损伤，大部分细胞死亡，个别细胞仍有恢复可能；当温度在43℃以上1 小时，细胞全部死亡。相反，温度不低于0℃时，对细胞代谢虽有影响，但并无伤害作用；把细胞放入25－35℃时，细胞仍能生存和生长，但速度减慢；放在4℃数小时后，再回到37℃培养，细胞仍能继续生长。细胞代谢随温度降低而减慢。当温度降至冰点以下时，细胞可因胞质结冰受损而死亡。但是，如果向培养液中加入一定量的冷冻保护剂（二甲亚砜或甘油），可在深低温下如－80℃或－196℃（液氮）长期保存。 5、合适的气体环境 气体是哺乳动物细胞培养生存必需条件之一，所需气体主要有氧气和二氧化碳。氧气参与三羧酸循环，产生供给细胞生长增殖的能量和合成细胞生长所需用的各种成分。 开放培养时一般把细胞置于95%空气加5%二氧化碳混合气体环境中。二氧化碳既是细胞代谢产物，也是细胞生长繁殖所需成分，它在细胞培养中的主要作用在于维持培养基的pH 值。大多数细胞的适宜pH 为7.2-7.4，偏离这一范围对细胞培养将产生有害的影响。但细胞耐酸性比耐碱性大一些，在偏酸环境中更利于细胞生长。但有一些细胞也喜欢偏碱环境中生长，如成纤维细胞最适合pH 是7.4-7.6。每种细胞都有其最适pH 值。 细胞培养无菌操作基本技术 无菌操作技术分为三个部分：工作环境及表面的处理，细胞培养所用玻璃及塑料制品的处理及培养液与培养细胞的处理。 工作环境的处理 使用层流超净工作台是最经济有效的手段。超净工作台正常工作时，向下的气流可阻挡外界空气污染物进入超净台。 （1）实验前，无菌室及无菌操作台用紫外灯照射30-60 分钟灭菌，用70% 酒精擦拭无菌操作台面，并开启无菌操作台风机运转10 分钟后，才可开始实验操作。每次操作只处理一株细胞，以免造成细胞交叉污染。实验结束后，将实验物品带出工作台。如需要继续进行下一个实验，则用70% 酒精擦拭无菌操作台面，再让无菌操作台风机运转10 分钟后，才可进行下一个实验操作。 （2）无菌操作工作区域应保持清洁与宽敞，必要物品，如试管架、移液器或吸管头等可以暂时放置，其它实验用品用完后应及时移出，以利气体流通。实验用品要用70%酒精擦拭后才能带入无菌操作台内。实验操作应在操作台中央无菌区域内进行，勿在边缘非无菌区域操作。 （3）小心取出无菌实验用品，避免造成污染。切勿碰触吸管与吸头头部或容器瓶口，不要在打开的容器正上方操作实验。容器打开后，用手夾住瓶盖并握住瓶身，倾斜约45°角取用，尽量勿将瓶盖盖口朝上放在台面上。 （4）工作人员应注意自身的安全，必须穿戴实验衣与手套后才进行实验。对于来自人源性或病毒感染的细胞株应特别小心，并选择适当等级的无菌操作台（至少两级）。操作过程中，应避免引起气溶胶的产生，小心有毒性试剂，例如DMSO 及TPA 等，并避免尖锐物品伤人等。 （5）定期检查下列项目：CO2 钢瓶内的CO2 压力；CO2 培养箱内的CO2 浓度、温度、及水盘是否有污染；无菌操作台内气流压力是否正常，定期更换紫外灯管及HEPA 过滤器滤膜，预滤网﹙300 小时/预滤网，3000 小时/HEPA）。 细胞培养所用玻璃及塑料制品的清洗与消毒 清洗 在组织细胞培养中，体外细胞对任何有害物质都非常敏感。微生物产品附带杂物，上次细胞残留物及非营养成分的化学物质，均能影响培养细胞的生长。因此对新使用玻璃器皿和重新使用的培养器皿都要严格彻底的清洗，且要根据器皿的组成材料不同，选择不同的清洗方法。 玻璃器皿的清洗 组织细胞培养中，使用量最大的是玻璃器皿，故工作最最大的是玻璃器皿的清洗。一般玻璃器皿的清洗包括浸泡、刷洗、浸酸和冲洗四个步骤。清洗后的玻璃器皿不仅要求干净透明无油迹，而且不能残留任何物质。 （1）浸泡：初次使用和培养使用后的玻璃器皿均需先用清水浸泡，以使附着物软化或被溶液掉。新的初次使用的玻璃器皿，在生产及运输过程中，玻璃表面带有大量的干固的灰尘，且玻璃表面常呈碱性及带有一些对细胞有害的物质等。新瓶使用前应先用自来水简单刷洗，然后用稀盐酸液浸泡过夜，以中和其中的碱性物质。再次使用的玻璃器皿则常附有大量刚使用过的蛋白质，干固后不易洗掉，故用后要立即浸入水中，且要求完全浸入，不能留有气泡或浮在液面上。 （2）刷洗：浸泡后的玻璃器皿一般要用毛刷沾洗涤剂刷洗，以除去器皿表面附着较牢的杂质。刷洗要适度，过度会损害器皿表面光泽度。 （3）浸酸：清洁液是由重铬酸钾、浓硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，其处理过程称为浸酸。清洁液对玻璃器皿无腐蚀作用，而其强氧化作用可除掉刷洗不掉的微量杂质。清洁液去污能力很强。是清洗过程中关键的一环。浸泡时器皿要充满清洁液，勿留气泡或器皿露出清洁液面。浸泡时间一般为过夜，不应少于6 小时。 清洁液可根据需要，配制成不同的强度，常用的下列三种： 重铬酸钾（g） 浓 硫酸（ml） 蒸馏水（ml） 比例如下 （A）强清洁液 63∶1000∶200000 （B）次强清洗液 120∶200∶1000 （C）弱清洁液 100∶100∶100。 清洁液配制时应注意安全，须穿戴耐酸手套和围裙，并要保护好面部及身体裸露部分。配制过程中可使重铬酸钾溶于水中，然后慢慢加浓硫酸。并不停的用玻璃棒搅拌，使产生的热量挥发，配制过程中可使重铬酸钾溶于水中，然后慢慢加浓硫酸。并不停的用玻璃棒搅拌，使产生的热量挥发，配制溶液应选择塑料制品。配成后清洁液一般为棕红色。 （4）冲洗：玻璃器皿在使用后，刷洗及浸泡后都必须用水充分冲洗。使之尽量不留污染或洁液的残迹。冲洗最好用洗涤装置。即省力、效果又好。如用手工操作，则需流水冲洗十次以上，每天水须灌满及倒干净，最好用蒸馏水清洗3-5 次，晾干备用。 胶塞的清洗 细胞培养中所用的橡胶制品主要是瓶塞。新购置的瓶塞带有大量滑石粉及杂质，应先用自来水冲洗，再做常规处理，常规清洗方法是：每次用后立即置入水中浸泡，然后用2% NaOH 或洗衣粉煮沸10-20 分钟，以除掉培养中的蛋白质。自来水冲洗后，再用1%稀盐酸浸泡30 分钟或蒸馏水冲洗后再煮沸10-20 分钟，晾干备用。 塑料制品的清洗 塑料自制品现多是采用无毒并已经特殊处理的包装，打开包装即可用，多为一次性物品。必要时用2% NaOH 浸泡过夜，用自来水充分冲洗，再用5%盐酸溶液浸泡30 分钟，最后用自来水和蒸馏水冲洗干净，晾干备用。 消毒 细胞培养的最大危险是发生培养物的细菌，真菌和病毒等微生物的污染。污染主要是由于操作者的疏忽而引起，常见的原因有操作间或周围空间的不洁，培养器皿和培养液消毒不合格或不彻底。由于有关培养的每个环节的失误均能导致培养失败，故细胞培养的每个环节都应严格遵守操作常规，防止发生污染。 消毒方法分为三类：物理灭菌法（紫外线、湿热、干烤、过滤等），化学灭菌法（各种化学消毒剂）和抗生素。 （1）紫外线消毒：用于空气，操作台表面和不能使用其它法进行消毒和培养器皿。紫外线直接照射方便、效果好，经一定的时间照射后，可以消灭空气中大部分细菌，培养室紫外线灯应距地面不超过2.5 米，且消毒进物品不宜相互遮档，照射不到的地方起不到消毒作用。紫外线可产生臭氧，污染空气，试剂及培养液都有不良影响，对人皮肤也有伤害，不宜近照射。 （2）温热消毒：即高压蒸气消毒，是一种使用最广泛、效果最好的消毒方法。温热消毒时，消毒物品不能装得过满，以防止消毒器内气体阻塞而千百万危险，保证其内气体的流通。在加热升压之前，先要打开排气阀门排放消毒器内的冷空气，冷气空气排出后，关闭排气阀门，同时检验安全阀活动自如，继后开始升压，当达到所需压力时，开始记算消毒时间。 消毒过程中，操作者不能离开工作岗位，要定时检查压力及安全，防止消毒及表皮意外事件发生。 常用物品消毒压力及时间： 培养液、平衡盐溶液及其它需要灭菌的液体：121℃, 15 磅, 20 分钟；布类、玻璃制品、金属器械等物品：先121℃, 15 磅, 20 分钟，然后在烘箱中烘干；玻璃瓶：干热灭菌170℃, 4 小时。 （3）化学消毒法：最常见的是70%酒精及1‰的新洁而灭，前者主要用于操作者的皮肤，操作台表面及无菌室内的壁面处理。后者则主要用器械的浸泡及皮肤和操作室壁面的擦试消毒。化学消毒法操作简单、方便有效。 （4）抗生素消毒：主要用于培养用液灭菌或预防培养物污染。

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[转载]赵立平教授在美国微生物学会年会做学术报告

热度 1 lpzhao 2011-5-24 13:58

美国新奥尔良当地时间2011年5月21日下午，上海交大生命学院赵立平教授在第111届美国微生物学会年会开幕式上做大会报告。赵教授向大会介绍了他所在的实验室用人体系统生物学方法监测和评估人体健康，以及用中医药食同源食品调节肠道菌群预防代谢综合征的研究进展，得到与会者的好评。 　　美国微生物学会有将近5万名会员，是全球最大的微生物学家的学术组织。每年5月召开一届年会，至今已举办111届。每届年会有超过1万2千人参加，开幕式大会报告是最重要的学术报告，参加听讲的人数超过5千人。 　　今年的开幕式大会报告有三位演讲人，另外两位分别是麻省理工学院教授、2010年美国总统科学奖获得者Susan Lindquist和德国马普海洋微生物学研究所教授Nicole Dubilier。 上海交通大学新闻网 http://news.sjtu.edu.cn/info/news/content/104170.htm

个人分类: 肠道菌与健康|6163 次阅读|1 个评论

[转载]抗菌协会：塑料抗菌技术发展

greenbz 2011-5-22 10:21

　　本文在分析国内外抗菌材料的发展现状和存在问题的基础上，着重介绍了分子组装抗菌化技术的原理，以及在抗菌防霉、安全持久、加工性能等方面所具有的优势，并且展望了该技术广泛的应用前景。 　　人类的生活环境存在着大量肉眼看不见的微生物，包括各种各样的细菌和真菌，它们在一定的条件下（适宜的温度、湿度以及充足的养分），便会成几何级数地迅速繁殖起来，表现为物品的腐败、变质、发霉和伤口的感染化脓等现象，直至给人类带来致命的疾病，对社会造成了很大危害。据美国WHO杂志1996年统计，全世界1995年因细菌传染引起的死亡为1700万人，约占死亡人口的1／3。1996年日本发生致病性大肠杆菌O－157全国性感染事件。同样，我国每年有5000万人住院治疗，其中有500万人发生交叉感染，造成的经济损失约100亿人民币。因此，随经济的发展和生活水平的提高，人们越来越重视自身健康和日常环境的卫生与舒适性，根据1997年的CBS调查显示，欧美国家已逐渐重视日用产品的抗菌性，52％的美国民众购买日用品时，会注意产品是否具备抗菌、防霉、防臭功能。为响应社会的需求，各种各样高分子材料的制品都面临着抗菌化的革命，其中用于食品包装的PE薄膜、BOPP、CPP薄膜在其中占有相当大的份额。 国内外抗菌材料和技术的发展概况 　　现代抗菌材料的实用化始于防微生物纤维制品，60年代以后，抗菌纤维开始出现；抗菌塑料的应用起始于80年代初，90年代进入一个大发展时期，化工、纤维、食品、电机、水泥等行业均开发出抗菌产品，几乎覆盖涤纶、丙纶、腈纶、PP、ABS、PE、PVC等所有主要纤维和塑料品种。 　　抗菌材料中的核心成分是抗菌剂。根据化学组成，抗菌剂大致可分为无机、有机和天然三大类。天然系抗菌剂，受到原料和加工条件的制约，目前尚不能实现大规模市场化。有机抗菌剂具有杀菌速度快、抗菌范围广等优点，但也存在耐热性差、易渗出、溶出物毒性问题、不耐洗涤、使用寿命短等问题，因此其使用有很大的局限性。无机系抗菌剂以银系抗菌剂为主，其特点是安全性、耐热性、耐久性较好，是目前纤维、塑料、建材等中使用较多的抗菌剂，不足之处在于价格较高和抗菌的迟效性，不能像有机系抗菌剂那样能迅速杀死细菌，而且对真菌、霉菌几乎没有抑制效果；同时，由于银的化学性质活泼，易氧化而成为棕色的氧化银，从而降低抗菌效力及影响制品外观；另外，无机抗菌粉体与高分子材料相容性差，在基体树脂中易于团聚，会给材料的纺丝、拉膜等加工带来很大困难。 　　笔者等在长期研究的基础上，发展了一种分子组装抗菌化新技术，即通过精选具有高效广谱抗菌活性、对人体安全无毒、耐热性好的抗菌功能团，将其通过嵌段、接枝官能团反应等化学方法组装到基体树脂的分子链上，从而得到抗菌母粒，其分子结构如图1所示。图中，浅色的细长线条代表基体树脂的大分子链，而深色的粗短线条代表组装上去的抗菌功能团。 分子组装抗菌技术的原理和特色 　　一般细菌和真菌的细胞膜或细胞壁均含有带负电的蛋白质，而组装上去的抗菌功能团带有正电，因为库仑力的作用而吸附到微生物细胞上，影响细胞正常的呼吸和代谢功能；或造成细胞膜（壁）破裂，内容物流出，从而杀死微生物，达到抗菌的目的。因为电荷环境是细菌、真菌生长与繁殖的基础，就如同空气与水对人体一样。缺乏这一环境，细菌与真菌都要死亡，这就是分子组装抗菌化技术具有广谱抗菌性能的原因。但这种电荷的物理作用对人却无影响，从而保证了使用的安全性。再者，由于抗菌功能团是通过化学键与基体高分子材料相连，不仅进一步保证了使用的安全性，而且也保证了抗菌效果的长效性。因此，与有机、无机抗菌剂相比，该技术在以下几方面具有突出的优势： 　　（1）高效广谱抗菌：由于抗菌功能团是经过精心设计和优选的，因此对日常生活环境常见的细菌、真菌、霉菌等都有优异的抑制效果，可有效防止易导致常见病多发病的细菌以及常造成的黑点、粘滑和臭气的霉菌，具体结果。 　　（2）安全无毒：制品经上海卫生防疫站检测，属无毒、无刺激性材料，其浸提液的促染色体畸变形与纯水相当，达到了食品包装级的安全卫生要求。 　　（3）抗菌效果持久：抗菌功能团是以化学键与基体树脂分子牢固结合成一体的，因而能够经受洗涤剂的多次洗涤，其抗菌效力也不会下降。 　　（4）优良的稳定性：组装的抗菌功能团在设计时就对其稳定性进行了充分的考虑，因此作为一种功能化母料，可耐360℃的高温，化学性质稳定，完全可以满足一般塑料及纤维的加工要求。 　　（5）优异的加工性能和广阔的应用领域：分子组装抗菌母粒所采用的基体树脂按使用对象的不同而改变，因此基体树脂可以是聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或尼龙等。当使用对象为聚乙烯时，则采用以聚乙烯为基体树脂的抗菌母粒，其它的情况也类同，以保证抗菌母粒与使用对象有极好的相容性，抗菌功能团在基体中呈纳米尺度分布，参见图2、3（图中深色部分为抗菌功能团）。所以抗菌母料既有良好的有效利用率又有优异加工性，不会因团聚粒子堵塞滤网而影响生产，这对于细旦长丝和双向拉伸薄膜尤为重要。 　　（6）改善制品的表面性能：加工过程中，极性较强的抗菌功能团易分布在表面，一方面提高了抗菌功能团的有效利用率，另一方面又提高了表面的极性和亲水性，从而改善了制品抗静电性能。例如，抗菌母料可以使丙纶表面的亲水性达到尼龙纤维的水平，其表面电阻率可降低5－6个数量级，参见表3，极大地改善了材料的加工和使用性能。 分子组装抗菌技术的应用 　　分子组装抗菌化技术的价值不仅表现在对大分子理论的贡献，而且更重要的是其应用价值。现仅选几个例子即足以表明。 　　1）在塑料包装薄膜领域的应用：塑料包装薄膜极为广泛地用于医药用品、食品、电子器件的包装，我国的年消耗量巨大，仅BOPP一种即达50万吨。其中相当部分用于药品和食品的包装都需要采用抗菌防霉的薄膜，特别是日本、新加坡及我国台湾省等国家及地区都指定要求抗菌防霉级薄膜，可我国却不能提供出符合要求的制品。其主要原因基本与下述PP-r或PP-b水管的情况相类似。此外还由于无机超细或“纳米”粉体抗菌剂与树脂的相容性差，存在较为严重的团聚现象，会对薄膜的生产和质量产生明显不利的影响。工业实践证明，分子组装抗菌化技术完全胜任BOPP苛刻的工艺要求，不仅赋予BOPP薄膜以优异的抗菌防霉性能，而且由于组装的官能团具有很强的极性，还赋予塑料包装薄膜优良的抗静电性能，可取代抗静电剂的使用，一举两得。可见分子组装抗菌化技术在塑料包装薄膜领域有着极为广泛的应用前景。 　　2）在PP-r，PP-b等聚丙烯上水管领域的应用：众所周知，采用被认为是绿色材料的PP-r，PP-b等聚丙烯制造上水管，取代镀锌铁管已成为我国建筑选材的大势所趋，我国目前PP-r水管的生产能力已达6亿公尺∕年，年消耗量也达到2～4亿公尺，无疑是一个市场巨大的产品。但同时也出现了一个新问题，即当该类上水管使用一个月以上时，内壁上就会出现类似于饮水机上出现的那种滑、粘的现象，那是真菌和霉菌寄生的结果。饮水机可以定期清洗，而埋在地下的水管却无法清洗。然而目前的抗菌技术却难以很好地解决这一问题，因为采用有机抗菌或杀菌剂直接混入高分子基体的方法，由于低分子机抗菌或杀菌剂很容易渗出，不仅影响使用的持久性，更重要的是将对人体的安全性造成较大威胁。另一方面，如使用无机超细或“纳米”粉体抗菌剂混入树脂基体的方法，银离子等对真菌、霉菌等抑制效果很差，而且重金属离子含量严重超过国家标准。而分子组装抗菌化技术不仅不含任何重金属，对真菌、霉菌都具有很高的抑制效果，而且组装有效抗菌基团都是由化学键组装到基体树脂分子上的，所以不可能渗出，从而既保证了饮用水的安全性，又保证了抗菌作用的持久化。可见分子组装抗菌化技术将在PP-r、PP-b上水管的发展中将起至关重要的作用。 　　3）在细旦丙纶及无纺布领域的应用：该类产品在军队士兵的内衣、女性内衣和卫生用品、婴儿的尿不湿、医护人员的工作服、病院的床单和被褥、餐厅用桌布等，需求量很大。分子组装抗菌化技术不仅具有抗菌效率高、加工性能优异的特点，还具有一定的价格优势，产品经国内外机构检测，抗菌性能优于目前市场上处于世界先进领先水平的日本产品，所以具有极强的竞争力。 　　4）在汽车及家用电器领域的应用：由于分子组装抗菌化技术的广谱、高效的抗菌防霉能力，可为家用电器以及汽车器件等的健康绿色化作出积极的贡献。例如，日本市场呼吁需求不霉变发黑的洗衣机；不发霉的冰箱密封橡胶垫；不产生霉味的汽车空调通风管；抗菌、不发霉变色的汽车坐椅织物及内饰等。 　　除上述列举的例子外，分子组装抗菌化技术在涂料、粘合剂以及纸张浸渍剂等方面还有着极为广阔的应用前景，尚有待于进一步研究和开发。由此可见，分子组装抗菌化技术是一项有着极为广泛工业化应用前景的技术，必将对我国高分子功能化材料工业和日常生活产生令人注目的影响。

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生物多样性研究国际文献分析报告 1966 - 2011年

xupeiyang 2011-5-22 07:46

生物多样性是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、 微生物 ) 有规律地结合所构成稳定的 生态 综合体。 这种多样包括动物、植物、微生物的物种多样性，物种的遗传与变异的多样性及 生态系统 的多样性。 http://baike.baidu.com/view/6597.htm#3 http://www.gopubmed.org/web/gopubmed/WEB1kOWEB10O00h0010009000000h001000j100300.y 文献的研究主题分布：详细分析报告见附件，最好在分析平台上查看动态的分析结果。 Biodiversity 12,666 ‍ Animals 7,560 ‍ Ecosystem 6,055 ‍ Residence Characteristics 4,364 ‍ Phylogeny 3,020 ‍ Environment 2,769 ‍ Genes 2,725 ‍ Conservation of Natural Resources 2,623 ‍ Nature 2,607 ‍ Bacteria 2,356 ‍ Population Dynamics 1,940 ‍ Humans 1,829 ‍ Species Specificity 1,649 ‍ Ecology 1,634 ‍ Sequence Analysis, DNA 1,608 ‍ Evaluation Studies as Topic 1,567 ‍ DNA 1,538 ‍ Trees 1,403 ‍ RNA, Ribosomal, 16S 1,388 ‍ Climate 1,336 附件：信息分析报告 Biodiversity.doc

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条块行业垄断林产资源的现象再也不能继续下去了！

yangsk 2011-5-17 18:12

条块行业垄断林产资源的现象再也不能继续下去了！ 杨顺楷 四川 成都 关键词：五棓子 塔拉 可水解单宁 没食子酸 酶法加工 令人困惑不解的3个问题是： 1.五棓子至今尚未能恢复到49年的万吨级水平，远不能满足国内需求，为何还要以“传统土特产品5000t/a出口"?如日本从我国进口五棓子初级原料（价位低），经微生物发酵加工（本质上酶法加工）为电子化学品级没食子酸产品，再以20万元/t出口美国（高值精细专用化学品）；我国掌控对外出口部门为何还要低价出卖稀缺植物资源是何道理？ 2. 打着引种塔拉开辟新单宁资源的旗号，从1991年算起，至今已经20年，上至总理基金，国家项目以及各级主管部门的超级包装，又是出国考察，又是深加工云云，花架子闹腾得很大，请问建立的”技术可行经济合理“的引种塔拉生产基地和深加工企业在哪理？投入产出经得起审计吗？ 3. 引种的塔拉单宁质量含量数据能令人可信吗？引种方发表综述论文称为50-60%（2009），实际上NJ林科所资格单宁化学专家发文为45-50%，事实上SC大学在作引种塔拉单宁磺化试验，以及我们用黑曲霉生物转化试验时，质量含量较低，达不到50-60%。如此花巨资引种南美塔拉植物资源是成功还是失败不是一目了然了吗？ 总之，条块行业垄断的现象再也不能继续下去了，该认真评估利弊，采用生物制造先进技术，切实发展我国五倍子资源及其深加工的系列有用产品，以满足国民经济各行业实际发展的需要。

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[转载]藻类在农业上的应用

xushui 2011-5-10 13:05

　　藻类可作肥料。小湖、小河和池塘中的藻类，大量死亡后，沉到水底，年年如此，在水底形成大量有机淤泥，农民挖掘用作肥料；农民还常打涝海藻和淡水藻类作为绿肥；居住在湖泊地区的农民常利用多种轮藻作肥料，因轮藻含有大量的碳酸钙；海洋沿岸的农民用海藻（主要是褐藻）作农田肥料，因海藻中含有比较多的钾元素。用藻类作肥料，还可减少农作物发生病虫害。 　　利用有固氮作用的藻类固氮，以提高土壤的肥力。多变鱼腥藻和点形念珠藻有同化空气中氮的能力。经过几十年的研究，确定蓝藻中具有异形胞的种类，往往是固氮的种类，而且有些种有较强的固氮能力。目前世界上已知有70多种固氮蓝藻，我国已发现有10多种固氮蓝藻。 固氮蓝藻在生长期间除固氮作用外，还可不断地分泌出氨基酸、激素、糖等物质。 有些藻类本身没有固氮能力，但由于它的存在，对土壤中微生物的生活却有很大的影响，它能促进固氮细菌增强固氮的能力。我国广大农民，早已有利用蓝藻增加水田肥力的实际经验。他们在秋季将树枝扔到田中，以使藻类附着生长，增加氮肥；也有的老农在秋冬季节，观察水田中藻类生长的繁茂与否，以预报明年水稻的收成。

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[转载]美国环保署(EPA)的抗菌标准要求

greenbz 2011-5-6 18:52

根据美国联邦40CFR152号法规，关于杀虫剂，杀真菌剂和灭鼠剂法案(FIFRA)，如果有经过抗菌处理的物品(包括纺织品和服装)，它涉及到明示或暗示的“公共健康声明”，例如可杀灭病菌或细菌，则处理过程中所使用的化学物质在美国环保署(EPA)登记后，该产品才能销售。 针对能够直接或间接使人类感染疾病的特定微生物控制的声明，被称为“公共健康声明”，其经过处理的产品都必须登记。 目前，环保署的在联邦40CFR152.25法规中指出了一种豁免情况，即涉及“非公共健康声明”的经过抗菌处理的物品。该豁免涵盖一种物质，它可以保护经处理的物品或物质本身。例如，对于防臭声明，如运动鞋的除臭功能，均作为“非公共健康声明”处理，原因是环保署认为这些一般类型的要求旨在“保护经过处理的物品或物质本身”。该类型的功能被认为是与公共健康无关的声明，因为这种处理方法可以保护经过处理的物品或物质的外观，并延长其使用寿命。 但如果一些声明，如抗菌声明满足以下几个条件，环保署将不认为其属于上述豁免：1、它们是产品名的一部分；或2、无法达到其用于非公共健康的目的。如包括允许声明，但不限于：“用于保护产品的内在抗菌性”。有关杀虫剂性质的所有信息以及必须的合格声明应放在一起，以同样尺寸、样式和颜色打印，并给予其相同的突出性。 以下为环保署可能会豁免接受的标签要求举例： 防臭声明： ?该产品包含抗菌剂，可以抑制臭味。 ?该产品包含抗菌剂，可以防止微生物损坏产品。 ?防臭——该产品经过防细菌性臭味处理。 ?抑制细菌性臭味繁衍。 ?防止微生物臭味繁衍。 ?抑制细菌性臭味的增长和扩散。 ?防止因微生物增长的臭味。 ?防止产品因微生物而遭到损坏。 ?减少微生物产生的臭味。 ?防臭。 ?减缓臭味增长。 作为杀菌或杀真菌产品在市场上销售的纺织品，或者旨在控制人体中病原体的纺织品，根据法规的规定必须满足更加严格的限制要求，而抑制细菌或真菌处理或非公共健康声明(如抗菌除臭)则相对拥有较为宽松的标准。 在针对产品抗菌功能发表任何声明之前，应该对抗菌处理的性质和功能有进一步的理解。 在纺织行业，抗菌处理中使用的术语并不总是一致的，很可能产生混淆。这些术语的定义如下： .抗菌处理：包括杀菌和抑菌处理。 .杀菌处理：其效果为杀死所有细菌。 .抑菌处理：其效果为抑制细菌的增长，但不会完全杀灭细菌(例如抗菌防臭)。 .抗真菌处理：杀死真菌或防止其增长。 .杀真菌处理：用活性物质杀死已经存在的真菌。 .抑制真菌处理：其效果为抑制真菌的生长和发展，但不会杀灭这些真菌及其孢子。 作为杀菌或杀真菌产品在市场上销售的纺织品，或者旨在控制人体中病原体的纺织品，根据法规的规定必须满足更加严格的限制要求，而抑制细菌或真菌处理或非公共健康声明(如抗菌除臭)则相对拥有较为宽松的标准。 在针对产品抗菌功能发表任何声明之前，应该对抗菌处理的性质和功能有进一步的理解。

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抗菌协会召开纳米银溶液标准第二次工作会

greenbz 2011-5-6 18:34

2011年4月9日-10日，纳米银溶液行业标准《含银抗菌溶液》第二次工作会议在厦门召开。此次会议由抗菌协会主办，晋大纳米科技（厦门）有限公司承办，包括全国化学标准化技术委员会无机化工分会、张家港市华昌药业有限公司、湖南工业大学、昆明汉德纳米生物科技有限责任公司、北京崇高纳米科技有限公司、广东省微生物分析测试中心、SGS、福建山奇实业有限公司、北京贝尼菲特生物医药发展有限公司、中科院理化所抗菌检测中心邓单位派代表参加了此次会议。 会议针对含银抗菌溶液的界定、技术要求、试验方法等内容进行了具体讨论，各参会代表针对上述问题提出了富有建设性的意见和建议，并最终达成一致意见。会议还对标准制定的下一步工作进行了部署和分工。

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关于征集参与《抗菌技术与产品在医院应用》研究课题单位的通知

greenbz 2011-5-6 18:17

■背景概述： 医院是病人密集的场所，医院环境最容易被病原微生物污染，从而为疾病的传播提供传染途径，导致医院感染的居高不下。医院内感染分为内源性和外源性感染，内源性感染是指寄居患者体内的正常菌群在免疫功能受损时成为致病病菌；外源性感染是指患者在医院内遭受非自身固有病原体侵袭而发生的感染。 中国从1986年开始提出院内感染管理并在2003年“非典”事件后得到加强，但由于投入不足，医疗资源紧缺，各大医院仍存在院内感染的重大风险隐患。 医院感染无论对社会及个人均带来严重危害。根据“MRSA院内感染诊治策略新进展”会议获得的数据，中国内地医院院内感染发生率约为8%，每例院内感染患者平均住院时间延长14天，花费增加6542元人民币，全国每年因医院感染造成的直接损失超过150亿元人民币。 抗菌是抑制细菌生长、阻止细菌繁殖的一种控制措施，使机体不受微生物活动的危害、防止物品因微生物生长活动而腐败变质或成为传播微生物危害的媒体（卫生部的消毒技术规范也把抑菌和杀菌作用的总称叫做抗菌）。 传染三要素是传染源、传播途径和易感人群，这中间切断任何一环即可以阻止传染的发生。从控制传染来讲，抗菌的目的就是使这些制品不成为微生物积累和繁衍的污染源，赋予制品表面具有抗菌自洁的功能，而且抗菌长效性可与制品使用寿命同步，可减少许多清洗保洁等繁杂劳动。在医院等特殊场合，可减少环境消毒（如化学药剂消毒或紫外线等物理消毒）和减少因非自身固有病原体侵袭而发生的交叉感染,降低感染的发生，这对于减少与控制院内感染具有重要意义。 《抗菌技术与产品在医院的应用》研究课题将着重对抗菌技术与产品在医院应用的必要性、在医院的应用范围与在医院应用的适用性等问题进行研究。与此同时，本课题还将开展抗菌技术与产品在医院的应用的典型工程案例研究。在此基础上，探究抗菌技术与产品在医院应用的应用工艺和施工工艺标准，以此来推动抗菌技术与产品在医院应用的标准化进程。 ■研究目的 1、推动卫生部立项课题； 2、推动卫生系统官员、行业专家及医院接受抗菌技术与产品在医院的应用； 3、推动医院标准的制修订，以标准推动抗菌技术与产品在医院的应用。 ■拟研究内容 课题名称：抗菌技术与产品在医院应用的研究 子课题一：院内感染状况与控制措施现状调研 子课题二：抗菌技术与产品在医院应用的必要性研究 子课题三：抗菌技术与产品应用与病菌耐药性关系研究 子课题四：抗菌技术与产业发展状况调研 子课题五：抗菌技术与产品在医院应用的范围与可行性研究 子课题六：抗菌产品在医院的应用案例研究 子项目1：抗菌玻璃在医院的应用研究 子项目2：抗菌涂料在医院的应用研究 子项目3：抗菌不锈钢在医院应用的研究 子项目4：抗菌塑料在医院应用的研究 子项目5：抗菌织物在医院应用的研究 子课题七：抗菌技术与产品在医院应用的标准化研究 ■参与单位要求： 1、抗菌技术成熟，抗菌产品通过达到相关标准要求，通过相关机构验证； 2、拥有抗菌产品的产业化能力，能够实现批量供应； 3、愿意推动公司产品在医院领域的应用； 4、有参与本课题意愿，原意承担分摊的课题研究经费。 ■联系方式： 电 话：010-62521791/82543468 传 真：010-82543499 邮 件： zhangyingzeng@vip.sina.com

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污染物处理微生物群落的元基因组学分析

Greatlion 2011-4-24 22:58

焦化化工和石油化工等工业生产过程产生大量的含多环、杂环芳香族化合物的废水，这类废水在我国工业废水中占有很高的比例。虽然废水经处理后出水的 COD 含量已降到较低水平，但是其中的部分难降解化合物却难以去除，如喹啉等，它们仍造成很大环境危害。近年来，随着对工厂废水排放标准的提高和节约水资源的要求，加强废水深度处理和回用已成为当务之急。常用的深度处理以物理和化学法为主，也有尝试好氧微生物进行生物法处理的 ( Wenzel et al. ,2008) 。但目前的深度处理成本较高，且常难以达到高水质回用要求。对低 COD 难降解废水采用微生物反硝化法进行深度处理的技术有可能在这一领域发挥重要作用。 喹啉的降解研究已有近四十年的历史，但是绝大多数都是基于好氧微生物的降解 及降解菌的研究 。 好氧降解过程消耗大量的能源，而且设施占地面积大，而使处理成本较高。 Johansen 等于 1997 年首次报道了以混合菌群对喹啉、异喹啉、甲基喹啉进行反硝化降解，并通过代谢物测定分析了降解途径。同济大学李咏梅等也从环境化学的角度描述了喹啉的缺氧反硝化降解，通过驯化的活性污泥研究了对喹啉类化合物反硝化降解的适宜碳氮比，并测定了代谢途径的中间代谢物 。这些研究表明微生物群落可以有效进行喹啉的反硝化降解。但是 , 由于没有分离到喹啉的反硝化降解的细菌菌株，相关的微生物降解基因及降解的生物学机制很少有研究。因此，有必要进一步深入研究喹啉的反硝化降解菌群，了解高效菌群适应低 COD 毒性喹啉化合物的机制以及喹啉降解的群落生态学，以更好地利用这种高效菌群为解决喹啉等难降解化合物的污染问题服务。 在前期国家自然科学基金的资助下，我们已先后建立了两个实验室规模的固定生物膜连续流反硝化喹啉降解反应器，通过对反应器的驯化，获得了反硝化条件下高效的喹啉降解能力，对 1mM 人工合成喹啉废水的喹啉去除率达 90% 以上，降解速率达到 0.1 mmol × L-1 × h-1 。采用 16S rRNA 基因克隆文库法和焦磷酸高通量测序法分析了该高效喹啉降解微生物群落的结构，发现具有较高的微生物多样性，而且 Thauera 属细菌在反应器细菌群落中的丰度高于 50% (Liu et al. ,2006 ； Mao et al ， 2008 ) 。近年来 的研究也不断发现 Thauera 属细菌在很多类型废水处理中是主要的降解菌 ，它们对芳香族化合物和卤代化合物普遍具有良好的反硝化降解能力。 因此 , 推测该属的细菌可能在喹啉等杂环难降解芳香族化合物的反硝化降解过程中发挥着重要的作用。为此， 我们从构建的反应器中进行了细菌分离，获得了一批细菌菌株（洪璇等， 2008 ；仲汇慧等， 2010 ），其中也包括 3 株 Thauera 属细菌（ Mao et al., 2010; 毛跃建等， 2008 ）和一些可好氧降解喹啉的菌株。但群落中丰度最高的 Thauera 菌株却无法得到分离，并且，分离的菌株均不能在反硝化条件下以喹啉为唯一碳源进行降解。反应器中喹啉的反硝化降解可能是由仍无法分离的优势 Thauera 菌株完成，或者也可能是群落内多个菌株通过代谢网络共同完成了喹啉的降解。在这种情况下，用传统的纯菌研究的技术方法无法阐明喹啉反硝化降解的机制。 新一代测序技术为微生物学的研究带来了新的曙光。元基因组学（ Metagenomics ）研究在高通量测序技术的协助下，为我们认识复杂的微生物群落打开了一扇大门，特别是最近对元基因组海量数据进行快速分析和功能注释的方法取得积极进展 。深圳华大 Qin 等通过对 124 位欧洲人的肠道微生物组的 solexa 高通量测序分析（ 576.7 Gb 测序量），为我们揭示了人类肠道菌群的组成与代谢潜能 。 Hess 等（ 2011 ）对牛胃的微生物群落以 solexa 进行了深度元基因组测序，通过拼接和比对获得了 27755 个与碳水化合物代谢相关的基因，对部分预测的基因进行了功能验证，表明很高比例的基因是与纤维素降解相关的。 Lucker 等（ 2010 ）对一个富集后 Nitrospira 占到群落内细菌总数 86% 的微生物群落的元基因组进行了测序分析 , 拼接出废水处理相关微生物群落中无法分离的 Nitrospira 细菌 的全基因组序列，并以此为基础，对 Nitrospira 细菌的代谢功能进行了详细分析，揭示了该菌在反应器群落氮循环中的作用机制。 Snapareddy 等（ 2009 ）对一个城市污水处理厂的样品的元基因组进行了分析，以获得的 91Mbp 序列预测的群落主要功能类型与反应器的功能间较好吻合。这些研究说明元基因组学分析可以揭示群落的功能基因、分析群落的功能潜势。 然而，元基因组中的很多基因在群落中并不表达，因此，基因的组成并不一定代表该群落具有这些基因的所有功能。元基因组的表达谱，即元转录组（ metatranscriptome ）可以更直接反映群落在降解喹啉过程中执行关键功能的基因与代谢网络。 Shi 等（ 2011 ）对四个海水样品中进行了元基因组和元转录组学分析，共获得 38M bp 的元转录组序列和 157M bp 的元基因组序列数据，通过对这些序列的分类学分析发现，部分样品的元基因组的分类组成与元转录组的分类组成差异较大。 Stewart 等（ 2011 ）分析了南太平洋海水样品的元转录组，从获得的 18-55 万条序列中鉴定了不同的代谢功能，如硝化、反硝化、厌氧氨氧化等 , 发现不同深度样品群落中专一性的基因表达，并可鉴别功能菌群。 这些工作表明微生物分子生态学迎来了新的技术革命，通过对元基因组和元转录组的高通量测序分析，可以揭示复杂微生物群落（包括废水处理微生物群落）的代谢基因、代谢通路（网络），从而使我们了解微生物群落的代谢机制。这些技术已开始在健康、能源等领域的研究中得到迅速推广。在环境研究领域的应用还刚刚起步，但它必将会在废水处理等微生物群落功能机制的研究方面发挥出重要的作用。

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其实我是一个学微生物的……

热度 1 chenzhongx 2011-3-31 21:08

好多天没写博客了，因为媳妇不看我的博客，同学和同事不知道我的博客，所以我就把这当成我的日记本了。 不知道从什么时候起，开始和身边的人沉默，和陌生人谈心。 群处守住嘴，独处守住心！ 最近单位因为学科建设的需要，每个人要选择自己的定位，选学科选方向。我实在不想搞什么水产品质量安全了，繁琐的程序性工作占据了太多时间，我还是老老实实搞我的生态环境方向吧。 申报一个课题答辩时，评委说我做的东西太杂了，环境监测、环境影响评价、水产品质量安全、健康养殖……而我现在竟然报一个介于营养生理学和生态系统生态学之间的题目，而且明显有追时髦之嫌，虽然当时我以学科交叉这个万金油糊弄过去，其实内心我是无言以对的。因为其实我是一个学微生物的 以后等我有儿子，打死我我也不会让他学生物，打死他我也不会让他念哈工大的生物，他要是像他老爹一样还一条路走到黑，我就和他断绝父子关系。 我已经是上了贼船下不去了，既来之则安之吧。 今天先写到这，明天接着写

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[转载]杀菌剂磺胺甲恶唑会使地下水富化

zhpd55 2011-3-20 08:16

美国科罗拉多大学的微生物科学家与美国地质调查部门的科学家合作研究发现，微量的杀菌剂磺胺甲恶唑（ sulfamethoxazole ）会使地下水中硝酸根还原能力下降，最终导致地下水富化。美国《 CEN 》以及《 Environ. Sci. Technol. 》 的相关报道如下 Antibiotic Pollution May Increase Groundwater Nitrate Water Pollution: Compound slows growth of nitrate-reducing bacteri a Charlie Schmidt Decades after spawning a health care revolution, antibiotics are now common pollutants. Scientists' biggest concern about these emerging contaminants is that they promote the spread of resistance. But new research suggests they also harm the microbes that cleanse groundwater of dangerous compounds, particularly nitrates ( Environ. Sci. Technol. , DOI: 10.1021/es103605e ). High nitrate levels in drinking water can cause methemoglobinemia, a disease that decreases the blood's oxygen carrying capacity. Naturally-occurring bacteria in groundwater, such as Pseudomonas putida , can remove nitrates by reducing them to nitrogen gas. In Cape Cod, Mass., very high nitrate levels co-occur in groundwater with one of the most common antibiotics in the clinical arsenal: sulfamethoxazole (SMX). For nearly a decade, microbiologist Ronald Harvey and colleagues from the U.S. Geological Survey have tracked SMX and other groundwater pollutants at an aquifer that originates at the Otis Air National Guard Base, a heavily polluted site on Cape Cod. Other researchers had shown that high doses of SMX can interfere with bacterial nitrate reduction. But no one knew if a similar response might occur at environmentally-relevant concentrations. To answer that question, Harvey's team first cultured bacteria from a non-contaminated portion of the aquifer. Next, they added nitrate to the cultures at levels measured in the environment, along with SMX at doses ranging from 0.005 to 2,000 M. Bacterial growth rates dropped at all doses. At the environmentally relevant concentration of 0.005 M SMX, the amount of total nitrate that the bacteria removed from the culture fell by nearly half. "We're demonstrating a clear biological effect," Harvey says. "And we're showing that in the same bacteria that live in this particular aquifer." Harvey says that the next step would be to study the bacteria's response to SMX exposure in the aquifer itself. USGS research hydrologist Dana Kolpin , who didn't participate in this study, thinks the results suggest that SMX contamination might account at least in part for high nitrate levels in the aquifer. "We can't jump to that conclusion yet," he says. "But the data suggest that's a hypothesis worth pursuing." 下面是原文摘要： Effects of the Antimicrobial Sulfamethoxazole on Groundwater Bacterial Enrichment The effects of “trace” (environmentally relevant) concentrations of the antimicrobial agent sulfamethoxazole (SMX) on the growth, nitrate reduction activity, and bacterial composition of an enrichment culture prepared with groundwater from a pristine zone of a sandy drinking-water aquifer on Cape Cod, MA, were assessed by laboratory incubations. When the enrichments were grown under heterotrophic denitrifying conditions and exposed to SMX, noticeable differences from the control (no SMX) were observed. Exposure to SMX in concentrations as low as 0.005 μM delayed the initiation of cell growth by up to 1 day and decreased nitrate reduction potential (total amount of nitrate reduced after 19 days) by 47% ( p = 0.02). Exposure to 1 μM SMX, a concentration below those prescribed for clinical applications but higher than concentrations typically detected in aqueous environments, resulted in additional inhibitions: reduced growth rates ( p = 5 × 10−6), lower nitrate reduction rate potentials ( p = 0.01), and decreased overall representation of 16S rRNA gene sequences belonging to the genus Pseudomonas . The reduced abundance of Pseudomonas sequences in the libraries was replaced by sequences representing the genus Variovorax . Results of these growth and nitrate reduction experiments collectively suggest that subtherapeutic concentrations of SMX altered the composition of the enriched nitrate-reducing microcosms and inhibited nitrate reduction capabilities.

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[转载]（转帖）微生物天然产物生物合成领域的大小牛

biozhangda 2011-3-18 21:26

本文转自化学吧 http://forum.chem8.org/thread-51608-1-1.html 作者为 科学网博友huiee （晚辈转载了 ）若有删减 Sir David Hopwood John Innes 研究 所教授，英国皇家科学院院士，爵士sir，链霉菌遗传学的大牛，发表了天蓝色链霉菌的基因组序列，以及编了一本链霉菌遗传操作的‘圣经’。2009年上海的放线菌生物学大会就专门为他76周岁生日举行盛大晚会。另外有好多的生物合成的牛人都在其门下做过博后研究。个人主页： http://www.jic.ac.uk/staff/david-hopwood/index.htm 目前基本退休。 Christopher T. Walsh 哈佛医学院教授， 美国 科学院院士。主要 研究生 物合成酶及修饰酶的结构和功能，抗生素和siderophores的生物合成及抗性研究。主要贡献在非核糖体多肽（NRPS）的生物合成和大环化，比如万古霉素，microcin等分子， 还鉴定了一系列酶的功能in vitro（这个领域当之无愧的老大）。基本上美国一半以上该领域的faculty都在其门下做过 博士 或者博士后（听说的，未统计）。发表了很多详细的review，是该领域的经典必读啊。主页： http://walsh.med.harvard.edu/frame_research.htm 个人自传： http://www.jbc.org/content/285/39/29681 Peter F. Leadlay 剑桥 大学 教授，首次发现红霉素erythromycin是由PKS（polyketides，聚酮合成酶）合成，PKS分子机理研究和组合生物合成研究的大牛。曾经听过他的报告，还有他的学生的报告。主页： http://www.bio.cam.ac.uk/~pflgroup/index.html Mohamed A. Marahiel 德国马尔堡大学教授，德国科学院院士。非核糖体多肽（NRPS）和核糖体多肽（RPS）的大牛。主要研究NRPS的晶体结构，合成机理，组合生物合成和chemoenzymatic synthesis，和酶催化反应机理。代表分子太多，surfactin等等主要来之bacillus。 主页： http://www.uni-marburg.de/fb15/ag-marahiel Chaitan Khosla 斯坦福大学教授，主要研究PKS分子机理，工程修饰，异源表达等。代表分子：erythromycin和epothilone。Kosan公司的创始人之一，成功开发epothilone作为抗癌药物。主页： http://www.stanford.edu/group/khosla/Home.html David Cane 美国布朗大学，大牛，主要研究PKS，非诚勿扰某女曾在该组。主页： http://www.chem.brown.edu/Faculty/dec/Research.html Richard H. Baltz lily公司，链霉菌遗传学的大牛，主要负责daptomycin的生物合成，异源表达和组合生物合成，这个事NRPS组合生物合成做的最好的化合物。 Ben Shen 美国威斯康星—麦迪逊大学药学院药学教授。 中国 人很多。代表分子bleomycin（杜良成， NRPS-PKS hybrid）, leinamycin（唐功利和Yi-Qiang Cheng， trans-AT）, C-1027（刘文，聚二炔）。主页： http://www.chem.wisc.edu/~shen/SHEN_GROUP.html Wilfred A. van der donk UIUC, 荷兰人，也听过这个人的报告。主要研究羊毛硫抗生素（该领域大牛）和膦酸类化合物，中国人也很多。主页： http://vanderdonk.scs.uiuc.edu/van_der_Donk/Home.html David H. Sherman 密歇根大学，代表作：Pikromycin中的PKS module-skiping机理等。主页： http://www.lsi.umich.edu/facultyresearch/labs/sherman/pi 邓子新 院士，上交大和武大教授。Hopwood的博士生，中国该领域的第一把交椅吧，主要成果：南昌霉素，梅岭霉素，DNA分子硫化修饰系统。 Bradley Moore Scripps研究所教授，NRP（natural product reports）新任主编，年轻有为，主要研究海洋天然产物的生物合成，跟海洋天然产物领域的大牛W.Fenical合作，代表分子salinosporamide。主页： http://moorelab.ucsd.edu/ Jason Micklefield 英国曼彻斯特大学教授，研究CDA的合成机理和突变合成，貌似这不是他研究的主要方向。主页： http://www.manchester.ac.uk/research/jason.micklefield/ Blaine A. Pfeifer Khosla的博士，第一次在e.coli中表达出了erythromycin前体6-Ed，专长PKS在的异源表达。跟Gregory Stephanopoulos合作在e.coli表达出了紫杉醇的前体。主页： http://engineering.tufts.edu/chbe/people/pfeifer/index.asp Yi Tang UCLA，Khosla的博后，in vitro reconstruction of Iterative Polyketide， 真菌次生代谢产物的生物合成，最近很火。主页： http://www.seas.ucla.edu/~yitang/index.htm Christian Hertweck 德国HKI，在Jena。新生代牛人，代表分子 Rhizoxin，证明它是由植物病菌的内生细菌产生的，还首次在厌氧菌中发现抗生素。现在主要研究genome mining find natural products。主页： http://www.hki-jena.de/index.php ... fa26888220b6f6/2/16 J?rn Piel 德国波恩大学，年轻有为，代表作trans-AT， 代表分子bacillaene，pederin。 Rolf Müller 德国萨尔大学，主要做粘细菌的次生代谢产物的生物合成和异源表达，代表作NRPS中的module skipping。 Lutz Heide 德国图宾根大学，链霉菌中aminocoumarins类化合物的合成。 Gregory L. Challis 英国华威大学，主要贡献是genome mining。 Sean F. Brady 洛克菲勒大学，主要研究方向从metagenomics中发现天然产物。是大牛Jon Clardy的学生。 Liangcheng Du UNL，植物病原真菌中的天然产物的发现和合成。 Shu-Ming Li 德国马尔堡大学，主要研究真菌中生物碱的生物合成 Clay C.C. Wang 南加州大学，mining Aspergillus也做的不错。 日本的不太了解，貌似该领域不错。 国内其他： 刘文，最近很火，有机所的百人。还有唐功利也是百人，做的很好。此外还有南海所的张长生鞠建华都做的不错。沈月毛刚刚去了山大，也做的很好。微生物所的几个谭荣华张长新等人也做生物合成有关的一些工作，很不错。 PS： Jay Keasling，在细菌E.coli中合成青蒿素，牛啊！

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[转载]美国人为隐孢子虫写的歌曲

热度 1 zhang8999 2011-3-16 23:13

很有意思，为一个病原写一首歌，这个微生物曾经震动美国朝野。 Title:Cryptosporidium Septicemia, Yersinia Pestis Delusional Hyponatremia H2O poisoning without knowing Tap water infects my throat Nausea, retching, pallor bowel movements Epigastric discomfort Consume water from the sink Trying to rehydrate myself Virulent liquid maggots produce Rapid progressive condition Instant depletion of body fluids Electrolyte balance precarious Secretion of intestinal polypeptide Dilation of blood vessels Asiatic cholera secreting fluid and salt In the intestinal tract, viremia, vipoma, Water born epidemic Confusion in thought Intestinal rot, Bacterial Fate Trying to rehydrate Leading to hypovolemia... chronic renal dysfunction Massive loss of potassium, ion (K) from diarrhea and vomiting, Reaching for the stash tray Load a bowl... fire it up Trying to control nausea Internal anal hemorrhaging, bleeding sphincter and constantly wiping, Lying in pain slowly dying Wandering in disbelief Yearning at the terror inside me Cramping in unbearable I want to cry Somehow this has to end Same bacteria eats my friends Drink Pepto-Bismal to remiss Smoke a joint to progress Pale and pink... acid vomit sprays Dizziness erupts... I slip away Immune system starts to fade A fight with time Antibiotics will save my life Cryptosporidium killing inside Burning and churning, intestines writhe I am still breathing, but barely alive Parasites dying, I come back to life Cheating death, smoke another bowl Regaining hope, bless my soul The body is gaining strength No more bloody stool, I hit the bong Eating to constipate Hoping I won't defecate Water epidemic deploys town A defective filter is what was found At the water treatment plant, Intake/Outtake valves Were somehow crossed, sending untreated sewage Into the home, community infected... Cryptosporidium infecting my body, Living to tell the this purulent story Smoking some kind and feeling alive

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[转载]什么是急性结肠炎

jessie0090 2011-3-15 16:28

　　对于什么是急性结肠炎，急性肠炎是夏冬季的常见病、多发病。多由细菌及病毒等微生物感染所致，其表现主要为腹痛、腹泻、恶心、呕吐、发热等，严重者可致脱水、电解质紊乱、休克等。 　　急性结肠炎的诊断并不难，患者多在夏秋季突然发病；并多有饮食不节或误食的病史；有呈暴发性流行的特点；病人多表现为恶心、呕吐在先，继以腹泻，每天3~5天，甚至数十次不等，大便呈水样，深黄色或带绿色，恶臭，可伴有腹部绞痛、发热、全身酸痛等症状。大便常规检查及粪便培养，红、白细胞计数可正常或异常。病人以恶心、呕吐、腹痛、腹泻同时并见，故亦称急性胃肠炎。

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温哥华国际微生物组大会接受bnetTV采访

lpzhao 2011-3-15 07:14

http://www.bnettv.com/international-human-microbiome-congress/liping-zhao/bnet

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[转载]喝水法助减腹部赘肉：清晨喝白开水效果最佳

shawnshen 2011-2-19 18:49

我们一直以为在减肥期间只要不吃主食和肉类就能达到减肥的效果，殊不知，即便是你每天不吃东西，只喝水和饮料，都会获取1426卡的热量。正确的喝水方法让你轻松减肥，而不用再忍受节食之苦。 　　无论进食那一餐要是能够把胃口控制得好的话，瘦腰减肥就有了新的新望。那么最好餐前喝杯水，能够减轻饥饿感，减少食物的摄入量，时间长了胃口也就小了。 　　 清早喝水减肚腩 　　早上吃早餐之前喝杯白水、或者添加了纤维素的水，能够加速肠胃的蠕动，把前一夜体内的垃圾、代谢物排出体外，减少小肚腩出现的机会。 　　虽然说早上喝水的选择有很多，但是白开水仍然是最好的选择。它是天然状态的水经过多层净化后煮沸而来，水中还有钙镁等无机盐类，而水中的微生物已经被杀死。另外白开水中不含有蛋白质、脂肪、碳水化合物，既能补充细胞水分，又能降低血液粘稠度，利于排尿。通常饮用白开水半个小时以后，身体就会排出前一夜的代谢物。也不会影响早餐食欲。 　　 餐前喝水减胃口 　　很多人都算不上肥胖，但是吃过饭后就会看见一个鼓囊囊的胃口凸出来，这是最标准的babyfat，即便是没吃饭，这个小胃口也需要吸气才能掩盖。那么最好餐前喝杯水，能够减轻饥饿感，减少食物的摄入量，时间长了胃口也就小了。同时也可以补充身体需要的水分，加速新陈代谢。 　　餐前喝水效果佳 　　此外，餐前喝水，进食量会明显减少，对食物的渴望也会改变，因为有足够的水，身体会比较喜欢蛋白质，而不是令人发胖的碳水化合物。 　　研究显示，一杯水可以刺激交感神经系统长达1。5~2小时，接着所分泌的肾上腺素可以使贮存于体内的脂肪逐渐消耗，使多余的体重明显减少。与节食相比，这种方式所减轻的体重较为稳定而持久。 　　很多人都算不上肥胖，但是吃过饭后就会看见一个鼓囊囊的胃口凸出来，这是最标准的Babyfat，即便是没吃饭，这个小胃口也需要吸气才能掩盖。 　　那么最好餐前喝杯水，能够减轻饥饿感，减少食物的摄入量，时间长了胃口也就小了，小肚子也就小啦！ 　　 下午喝水减赘肉 　　肥胖最主要的表现形式就是赘肉，这是因为久坐、高热量食品造成的，而下午茶时分，正是人觉得疲惫、倦怠的时候，而此时更是因为情绪而摄入不必要热量的脆弱时间段儿，当然代价就是赘肉。 　　可以喝一杯花草茶来驱散这种因为情绪而想吃东西的欲望，同时花草的气味还能降低食欲，也算是为只吃七分饱的晚饭打下了埋伏。 　　推荐花茶： 　　洛神花：解毒、利尿、去浮肿，促进胆汁分泌来分解体内多余脂肪。口感酸酸的，冷、热饮都可以。 　　陈皮：可以帮助消化、排除胃气，还可减少腹部脂肪堆积(许多中医减肥配方中都有它，陈皮性温，和决明子、荷叶等性平、微寒的配在一起效果更好)。 　　玫瑰花：美容养颜瘦身的佳品，能活血化瘀，调整内分泌。 　　决明子：促进胃肠蠕动，清除体内宿便，降低血脂、血压。 　　提示 　　每天多喝水有利于排毒减肥，然而过量饮水也会危害健康。正常人每天平均耗水量为 2000-2500毫升，体内物质氧化可生水300毫升，故每日应补充水分2200毫升，包括饮食中的含水量。夏天每日补充水分在3000毫升左右，才能满足人体需要。那么3000毫升的水有多少呢，目前普通一次性杯子的容量大概有250ml ，也就是说你每天大约需要喝12杯水(以一次性杯为衡量，具体数目要看你杯子的大小而定)。 　　不要在单一小时内连续喝太多水。喝水过多，由于渗透作用，血管里的血液会被水稀释，导致血液所含的氧及营养物质浓度下降。为满足机体的能量供应，心脏必须加大工作强度，致使心脏负荷增加。长期如此，对健康危害极大，对贫血患者的影响尤其严重。专家指出，如果为了减肥每天大量喝水，不出一个月就会导致“水中毒”。大量喝水，身体必须借着尿液将多余的水分排出，排出的水分中含有重要的电解质，倘若持续时间太久，体内以钠为主的电解质就会受到稀释。初期会出现易疲劳、虚弱无力、腰酸背疼、畏冷、心跳加快、皮肤失去弹性等症状，严重时甚至会出现痉挛、意识障碍和昏迷。另外，大量喝水后会造成体内脏器水肿，由于“水往低处流”，多余的水分会大量在腰部和下肢汇聚，造成腰部和下肢水肿。

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[转载]日常生活常犯的致命小错误

shawnshen 2011-2-19 18:47

1、内衣不是每天都换——内衣穿一天，上面就会留有约0.1克的排泄物 调查中，52%的妇女承认，她们的内衣不是每天都换的。微生物学家查尔斯·格巴博士指出，内衣穿一天，上面就会留有约0.1克的排泄物，大约相当于1亿个大肠杆菌。这些细菌会附着在手上，如果你不洗手就去揉眼睛甚至拿东西吃，就会因此而染上疾病。 2、食物掉了捡起来再吃——食物掉到地上后，仅仅两三秒钟就会被细菌污染 40%以上的妇女表示，她们吃过刚掉在地上就被捡起来的食物。以前也有种叫做“5秒钟规则”的说法，指落地食物只要在5秒之内捡起食用，就是安全的。研究人员指出，这种说法会对人造成极大的误导。实验证明，食物掉到地上后，仅仅两三秒钟就会被细菌污染。因此，所有掉在地上的食物，都应该立即扔进垃圾桶。 3、光脚健身——可能感染到脚癣(俗称“香港脚”)或跖疣 调查发现，32%的人都是光脚健身的，尤其是在跳健美操或肚皮舞时。专家建议，这时最好穿一双轻便的鞋子。因为健身时脚会大量出汗，潮湿的环境最利于细菌滋生，这些细菌会通过别人的脚遗留在地板上，当你的脚踩上去，就可能感染到脚癣(俗称“香港脚”)或跖疣(一种足底疣)。 4、睡前忘记刷牙——导致牙周病的细菌同样会导致你的心脏出现问题 43%的人承认，她们睡前偶尔忘记刷牙。专家提醒，人在睡眠过程中，唾液分泌量会大大减少，而这些唾液是杀灭细菌的主要力量。所以，偶然的一次不刷牙，也许就会造成口腔细菌趁虚而入，其结果是龋齿及牙周病危险大增。另外，许多研究证实，导致牙周病的细菌同样会导致你的心脏出现问题。 5、洗澡不打浴液——导致人体发臭的细菌以汗液，特别是腋窝和腹股沟排放的汗液为生 调查显示，近1/3的妇女不是每天洗澡都打浴液，而是用水冲冲而已。专家指出，洗澡打不打浴液，最好根据你的出汗情况而定。导致人体发臭的细菌以汗液，特别是腋窝和腹股沟排放的汗液为生。汗多时，光用水冲是洗不干净的，会导致细菌滞留，滞留的时间越长，人就越“臭”。 6、如厕后不用肥皂洗手——当你上完厕所擦拭时，手与大肠杆菌源距离极近 调查中，只有38%的人如厕后用肥皂洗手、2%的人洗手时间超过10秒钟。专家表示，当你上完厕所擦拭时，手与大肠杆菌源距离极近，可能造成细菌感染，如果不用肥皂，根本无法完全清除细菌。

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逆向生态学求解微生物的环境适应机制

Bearjazz 2011-2-16 16:00

逆向生态学求解微生物的环境适应机制 熊荣川 编译 找到基因型和表型之间的关系，从而阐明野生种群对于环境的适应性是进化生物学研究的基础。然而，这却不是一个轻松就能达到的目标，尤其是对于地球上占绝大多数的微生物物种来说。虽然，微生物在野外可以被可靠的采集到，但是要描述它们的环境适应性表型却异常的困难。本文则回避了这些困难，采用了“逆向生态学”种群基因组的研究方法，不考虑任何先验的环境适应基因假设，使用第三代测序技术，对 48 个真核微生物 Neurospora crassa 样本进行全基因组测序，并搜索单核苷酸多态性位点。通过对数据的比对和系统发育分析，我们发现两个最近分化的两个种群，一个栖息在加勒比热带海湾地区，一个栖息在 路易斯安那 亚热带 地区 。通过对两个种群染色体基因组严格分化区域的高通量扫描发现两个“基因组岛”，其上包含有温度和日照适应性基因。之后进行的温度控制生长率实验表明，路易斯安那 亚热带 地区种群有更好的低温（ 10 ℃ ）适应性。这一结果表明，基因组岛可能是两个种群对于平均最低温度相差 9 ℃的不同环境的适应分化的结果。引人注目的是，基因组岛上还有一个与生物节律调节相关的基因 frequency ，这暗示，两个地区相差 2.4°–10.6° 的纬度可能是另外一个导致两个种群分化的重要环境因子。 关键词：生态基因组学 基因组扫描 真菌生物钟 原文： Population genomics and local adaptation in wild isolates of a model microbial eukaryote Abstract Elucidating the connection between genotype, phenotype, and adaptation in wild populations is fundamental to the study of evolutionary biology, yet it remains an elusive goal, particularly for microscopic taxa, which comprise the majority of life. Even for microbes that can be reliably found in the wild, defining the boundaries of their populations and discovering ecologically relevant phenotypes has proved extremely difficult. Here, we have circumvented these issues in the microbial eukaryote Neurospora crassa by using a “reverse-ecology” population genomic approach that is free of a priori assumptions about candidate adaptive alleles. We performed Illumina whole-transcriptome sequencing of 48 individuals to identify single nucleotide polymorphisms. From these data, we discovered two cryptic and recently diverged populations, one in the tropical Caribbean basin and the other endemic to subtropical Louisiana. We conducted high-resolution scans for chromosomal regions of extreme divergence between these populations and found two such genomic “islands.” Through growth-rate assays, we found that the subtropical Louisiana population has a higher fitness at low temperature (10 °C) and that several of the genes within these distinct regions have functions related to the response to cold temperature. These results suggest the divergence islands may be the result of local adaptation to the 9 °C difference in average yearly minimum temperature between these two populations. Remarkably, another of the genes identified using this unbiased, whole-genome approach is the well-known circadian oscillator frequency , suggesting that the 2.4°–10.6° difference in latitude between the populations may be another important environmental parameter. ( Ellison et al., 2011 ) Keywords ： ecological genomics ； genome scan ； fungi circadian clock 参考文献 Population genomics and local adaptation in wild isolates of a model microbial e.pdf Ellison Christopher E., Hall Charles, Kowbel David, Welch Juliet, Brem Rachel B., Glass N. L.,Taylor John W. (2011). "Population genomics and local adaptation in wild isolates of a model microbial eukaryote." Proceedings of the National Academy of Sciences 108 (7): 2831-2836.

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[转载]【转载】赵利平的肠道微生物讲座

oasisxiang 2011-2-13 17:09

http://www.tins20.com/video-9.html

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2011-03期读者来信

kejidaobao 2011-2-9 09:12

国家自然科学基金申请经验谈 2008年，我们申请的国家自然科学基金面上项目“青蒿CYP71AV1基因人工进化及青蒿素全合成酵母工程菌构建”成功获得资助！生命科学部微生物组寄来的同行评议意见全部同意资助我们的项目，从评审意见中可以总结以下几点。 专家最推崇原始创新性。如果你在准备申请前，心中已经酝酿出一个“好点子”，应该说就已经成功了一半。由于目前国内外开展青蒿素的微生物生产都只是获得前体而未获得青蒿素，因此留下很大的研究空间。但是，国外团队资金雄厚、人才济济，凭什么让评委相信外国人还没有做出来的东西我们能做出来呢？关键是我们想出了“好点子”，那就是通过“基因洗牌”改造酶分子。 其次，专家看重研究团队的研究背景及工作积累。我们从2000年开始涉足青蒿素高产研究，先是在青蒿中利用基因打靶技术进行代谢工程研究，以大幅度提高青蒿素含量，然后试图在微生物（酵母）中合成青蒿素，并在2006年中标一项前期课题——“青蒿素生物合成途径的局部重建及青蒿素前体的生物转化”，整个研究团队的研究工作流程具有连续性，研究水平与国外同行相比也不落后多少。 再次，良好的团队组合和较高的科研素质，被认为是完成此项研究的基本保障。一个团队的成员过去取得过怎样的成绩，决定了评委对该项目的完成是否存在某种担心及其程度，而让他们吃下“定心丸”的关键因素是每个成员都不是“吃闲饭”的，而且实力比较平均。 另外，专家在肯定项目实施可行性的同时，也不忌讳指出研究设计的不足之处。例如：“如何将目的基因正确地连接到载体上让其表达是一个很关键的问题，作者没有提出解决办法；ADS/CYP/CPR基因在酵母中共表达的稳定性、三个基因产物之间的比例关系，也值得考虑；没有提出表达青蒿素的具体指标”；“申请者对研究过程中大量代谢物的分析上还存在一定的薄弱环节，还应采取更为全面的分析测试手段，对代谢工程研究过程进行多方位的检测，以说明通过DNA shuffling以后代谢流改变的具体过程”；“申请人拟通过DNA shuffling技术获得所需cyp基因，具有一定的风险性，可能需要作者考虑更多的方案克隆该基因”。然而，这样的担心丝毫不影响他们的评判结果：同意资助。因此，我认为，一项成功的申请至少需要三大要素：创新、基础和团队，缺一不可。 ——广州中医药大学教授 曾庆平 真正优秀的研究生是不需要指导的 据报道，《中国博士质量报告》出炉，里面披露“半数导师月指导学生不超两次”。 学生得不到导师的指导，作为学生来讲很不幸。可以说，这样的导师不够格，不负责任。但是，我倒是认为，从另一个方面讲，如果你是优秀的研究生，遇到这样（暂定为不合格）的导师，得不到指导也是一件幸事。前提是，他（她）能够给你提供充足的研究经费和宽松的研究环境。如果你有思想，这是施展才华放飞智慧的机会，咋不是一件幸事呢？ 我们当然不主张忽视大多数需要认真指导的普通研究生。可以说，没有广大的普通研究生的贡献，中国的SCI论文数量不会名列世界前茅，中国的研究生数量也不会是世界第一。但是，大多数研究生注定是科学研究大军中的普通一员，只有少数会走得很远、很高。那些能够引起世界关注的研究成果，那些耀眼的CNS（Cell，Nature，Science）论文，多数是那些优秀的研究生完成的。 所以，如果我国的研究生教育的实际情况真的是“半数导师每月指导学生不超过2次”，那么如果这些导师们满足研究生们的科研要求（经费和条件），我国未来几年也将会有很多的CNS论文发表或相似水平的工作，不过相应地很多普通研究生就要不幸地被放羊了。 毫无疑问，在一个研究集体里，集体带路人的地位非常关键，导师的水平和责任感也非常重要。但是不管什么情况，一个集体里有的研究生能够发表CNS，有的研究生一个字都发表不了。难道真的都是导师的原因吗？说真正优秀的研究生是不需要指导的，一则是提醒导师们要尊重爱护那些原创的火花和精神，再则是提醒导师们要意识到多数研究生是需要认真指导的。 ——中国科学院动物研究所研究员 王德华

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盘点我的2010年，在失望与希望中徘徊！！

spandax 2011-1-22 11:02

学校放假了，2010年的工作也告一段落，该是总结一下一年来的所得与所失了。总的来说，2010年是一个自己不怎么满意的一年。工作、试验研究、论文方面都没取得该有的成绩，应该好好自我反省一下： 一、教学工作 这一年来忙着自己的实验，基本没有教学工作，只带了5个学生的毕业论文，幸运的是这些学生还算比较听话，到目前为止，论文基本都差不多了，自己可以轻松一下了。 二、科研工作 科研是主导，但一年来感觉自己也没有做出什么东西来。今年有一段时间忙着搬迁实验室，只做了一轮动物实验，结果不甚理想；另外做了几批微生物发酵试验，还算有点成绩，不过也没达到预期的目的，部分新工艺环节还需要进一步的改进与完善，另外就是如何能让它能走出实验室，进行大规模的生产尚需不断的试验研究。 三、关于论文 中国高校好像一直把论文作为衡量教师的主要标准，造成我们也必须唯论文是途，一切围绕论文转。今年论文发表不尽如人意，以第一作者只发表了一篇一级学报和一篇普通期刊；第二作者一篇一级学报和一篇SCI；以及一篇第3作者的SCI。自己计划发一篇SCI出来的，不过由于试验的结果差强人意，文章质量不高，被拒稿，郁闷中，希望2011年能有好的运气…… 四、其他方面 主要是家庭问题，觉得自己很少有时间陪宝贝女儿（15个月了），和老婆交流也比较少，感觉对家庭很有负疚感，老爸老妈身体也不太好，一直是老婆在照顾，很幸运自己娶到一个会持家的好老婆（窃喜中）。希望自己能尽量给予家庭更多的时间，关心年迈的父母，贤惠的老婆和可爱的女儿，自己加油努力中…… 总的来说，2010年得有失，自己不怎么满意，主要是没达到自己预定的目标，给即将来临的2011年有增加了不小的负担。希望自己能更好的安排工作和生活，不要浪费时间做一些无意义或者无谓的事情。把握好新的一年，继续努力吧！！

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越界者死——被禁锢的实验室微生物

songshuhui 2011-1-21 13:35

科学松鼠会 发表于 2011-01-21 07:49 作者：山要 目前，公众对科学的态度十分矛盾。公众期望科技新发展能够继续提高生活水准，但他们又怀疑科学，因为他们不懂科学。 ——斯蒂芬.霍金 不论科学家是否愿意，如今的科学研究，早已不再是那种苹果树下思考问题的自娱自乐。发达的传播媒介可以在短时间将那些原本只在学术圈内慢慢流传的研究内容变成地球人都知道的科学故事。对于科学研究而言，这种关注可说是“有利有弊”。公众的关注可以让科学研究得到更大的重视，获取更多的资源。2010年因人造生命话题而大出风头的生物学家Craig Venter就是利用公众关注的高手 (他的故事，可见 http://songshuhui.net/archives/45095 )。另一方面，如霍金所言，公众因为不理解科学而产生不信任，使关注变成争议。 虽然没人认真统计过，哪门学科哪项技术成为“争议话题”的频率最高。可以肯定，基因工程技术在争议榜上排名一定低不了。在一些公众的眼中，那些穿着白色实验服、戴着手套的研究人员怎么看怎么不靠谱。且不说那些人会不会因为好奇心搞出个哥斯拉来。就说他们手里的试管，里面的微生物都带有人为植入的基因。如果这些微生物跑出实验室，会不会对人类健康或者环境造成重大威胁？现在人类面对的一些棘手疾病，例如H1N1、超级病菌、SARS，会不会是从实验室意外流出的基因工程微生物？ 其实，这种对实验室微生物“逃逸”的担忧颇有历史。早在1970年代初期就已经开始，而最早表示出这种担忧的，不是别人，正是一些从事基因工程研究的专业人士。1970年代初，基因工程技术尚处在起步阶段。科学家将DNA片段在体外拼接，制造出重组DNA，再将重组DNA送入大肠杆菌中，使得大肠杆菌产生新的性状或者制造出科学家想要的蛋白质。当时实验所用的DNA片段有不少来自于抗生素抗性基因和肿瘤病毒SV40的基因。于是，一些与微生物直接打交道的研究人员就开始担心，携带有肿瘤病毒基因的大肠杆菌会不会从实验室“泄漏”出来，进入人体肠道，使人患上癌症。也有人担心，一旦经过基因工程改造过的细菌出现在实验室以外，它们携带的抗生素抗性基因是否会传递给其它细菌，导致不惧怕抗生素的超级细菌出现。科研人员的这种忧虑，经过媒体的宣扬，在当时的社会上形成了一股反对“基因工程”的风潮。 当时一本杂志的封面，穿白大褂的科研人员正在改造象征DNA的双螺旋结构，而顶端的凶恶毒蛇造型表明了杂志对于基因工程的态度 到了1974年，担忧达到高潮。包括多名诺贝尔奖得主在内的一批科学家在《自然》杂志上撰文，呼吁在认真研究基因工程风险之前，停止相关的研究工作。这次的呼吁，在科学史上，也许绝无仅有。没有任何证据表明危害存在，没有法律限制，没有政府命令，却要求科学家停止工作。要知道，在那个基因工程的“淘金”年代，任何研究进展都可能意味这巨大的学术荣誉和经济利益。世界上第一个基因工程专利，在1980年被批准后，仅专利费就赚取了超过1亿美元。但是，出于对安全的考虑，绝大部分科学家对呼吁表示支持，停止了手头的工作。 1975年2月，旨在探讨基因工程安全性的学术会议在美国加利福尼亚的阿斯络马召开。数百人参加了这次在生命科学史上有着重要地位的会议，他们中有生物学家、医生、律师、媒体工作者，甚至还有来自冷战铁幕另一侧的苏联代表。在会上，科学家决定开始建立一个完善的系统将研究用微生物给“禁锢”起来，让它们为科研服务，但不会逃出去危害人类健康和自然环境。 这个囚禁微生物的特殊“监狱”主要由两道屏障组成。一道屏障被称为物理屏障（Physical Containment）。在建起这道屏障之前，科学家将实验室中所用的微生物，根据危险程度，划分为了不同级别。各国的分级标准大同小异，以分成四个级别居多，从基本没有危险的一级到最危险的四级。第四级微生物以病毒居多，是指那些能引起人类或者动物严重疾病的微生物，也包括那些从未被发现或者已经宣布被消灭的微生物。2003年非典事件后，“第四级病毒”成为一个在媒体上曝光度颇高的词语。 临床检验微生物等级分布，低风险的二级微生物最为常见（来自永康疾控网-实验室生物安全讲稿） 所谓物理屏障，就是针对这四级微生物所设立的四个实验室防护级别。从简单到最严密，分成P1、P2、P3和P4四级，这其中的P就代表物理屏障 Physical Containment。针对不同等级的微生物，物理屏障必须做到保护操作人员不受到微生物的危害，同时还要防止微生物被“泄漏”到实验室以外。以常见的 P2级实验室为例，操作人员需要穿着实验服，戴手套，在生物安全柜中对微生物进行处理，以避免直接接触微生物。P2实验室的废弃物必须经过高压灭菌后才能丢弃，保证了微生物不会“逃逸”。而要求最高的P4级实验室中，从穿着正压防护服保护操作者，到完全独立的建筑及配套设施来隔离微生物，所有配置都以最危险的微生物为假想敌。 电影《恐怖地带》的剧照，全身正压防护服是P4实验室的标志之一 物理屏障虽然严密，但是它的效果完全依赖于操作人员的素质和认真程度。违规操作，例如为了图省事，把三级微生物带到P2实验室操作，就会使得屏障失去作用。根据墨菲定律(Murphy’s Law)，会出错的事总会出错。把“禁锢”基因工程微生物的希望完全寄托在操作人员永不出错上，显然是不可靠的。于是，科学家又设计出另一道屏障，生物屏障(Biological Containment)。 墨菲定律： Anything that can go wrong, will go wrong 生物屏障的设计思想是设法基因工程所用的微生物只有在人造环境中才能正常生长。即使发生意外“逃逸”，也不必担心这些微生物会在自然界或者人体中兴风作浪。因为离开了特殊的人造环境，它们会迅速死亡。与有形的物理屏障不同，生物屏障是无形的，但却更加严密。 生物屏障也有相应的分级系统。安全性从低到高，分为EK1、EK2和EK3三个级别，不同的微生物的分级标准有所不同。以基因工程中最常用的大肠杆菌为例，EK1标准是所有基因工程用大肠杆菌必须要达到的最低标准。符合EK1标准的菌株必须没有危害健康人群的能力，也很难在自然界或者人类肠道内存活。与 EK1相比，符合EK2或者EK3标准的菌株必须做到生存力更差和可能致人生病的几率更低。 第一个达到EK1标准的大肠杆菌是一个编号为K12的菌株。1922年，微生物学家从一名康复期白喉病病人的粪便中分离得到了原始的K12。其后整整五十年，K12都是在斯坦福大学的实验室中度过。而它生存的环境也从人类的肠道变成了人工配制的培养基。考虑到大肠杆菌每20分钟就能繁殖一代，50年的人工 “驯养”实在是非常的漫长，漫长到让K12丧失了一些最基本的生存能力。例如，普通的大肠杆菌能产生一种称为生物薄膜(Biofilm)的物质。生物薄膜可以帮助大肠杆菌牢牢附着在潮湿的物体表面，这对于大肠杆菌在人体内的存活意义重大。另外，生物薄膜能让大肠杆菌对抗生素和去污剂的抵抗力上升几百倍。有生物薄膜覆盖的大肠杆菌细胞对于外界环境的变化的反应也变得更为迅速。但是，被“驯化”的K12菌株却不具备产生生物薄膜的能力，以致于它根本无法在试管以外正常存活。科学家正是利用了K12的低生存能力，让它“安心”地为科研服务。 到了1976年，在K12的基础上，科学家又培育出了能符合更严格要求的EK2标准的新菌株。因为恰逢美国200年国庆（1776建国），新菌株被命名为 x1776。x1776比K12更为“虚弱”，惧怕阳光，惧怕稍稍偏高的温度，对普遍存在于人类生活环境中的微量去污剂很敏感。更重要的是，x1776的胃口非常特殊，它需要一种在人类肠道中根本不存在的物质，二氨基庚二酸，才能存活。因此，除了人工添加了二氨基庚二酸的培养基，x1776哪里也去不了。 目前，常用于生物学研究的大肠杆菌菌株，如DH5α，BL21等等，大多源自K12，全部符合EK1或者EK2安全要求。 为了让生物屏障更加严密，除了安全菌株，科学家还配套开发了安全载体。所谓载体，顾名思义是一种运载工具。在基因工程中，载体把科学家感兴趣的DNA片段带入宿主细胞内，并且帮助DNA片段在细胞内实现自我复制和指挥蛋白质合成。基因工程中，最常见的载体是一种头尾相连的环形DNA分子，叫做质粒。为了满足生物屏障的要求，科学家对质粒进行了改造，开发出了安全质粒。安全质粒不具备在不同细胞间转移的能力，也就是说它自始至终只能呆在一个细胞中。安全质粒与安全菌株配合使用，就形成了一个双保险。即使发生细菌“逃”出实验室的意外，在其短暂的存活期内，装载在安全质粒中的外源DNA也会被牢牢锁定在细胞内，直到细胞死亡。 图中的绿色环状物就是载体。载体将外源DNA的带入细胞，并帮助它在细胞中“安家落户”和发挥作用。 安全载体只会呆在它最初进入的那个细胞 从1970年代初到现在，基因工程的研发和运用已经走过了将近40年的岁月，在医疗、农业等方面贡献颇多。可以说，基因工程满足了人们希望科学技术提高生活水准的愿望。另外一方面，最初那些担忧者所设想的恐怖微生物灾难并没有在现实中发生，科学家用事实答复了民众当初的怀疑。这四十年的安全不是简单的幸运，而是科学家一系列努力的结果。如今的世界，同样存在一些争议颇大的科学技术。简单的“立”或者“废”，都不能有效解决问题。如何在技术发展之初就预测它可能产生的负面影响，在负面影响产生之前构建起一个系统防止影响的发生，在系统可能出现纰漏前设法完善系统，才是实现趋利避害的好方法。 参考资料 【1】 Summary Statement of the Asilomar Conference on Recombinant DNA Molecules 【2】 Can laboratory reference strains mirror “real-world” pathogenesis? 【3】 Isolation of an Escherichia coli K-12 Mutant Strain Able To Form Biofilms on Inert Surfaces: Involvement of a New ompR Allele That Increases Curli Expression 【4】 Asilomar Conference 【5】 Biofilm 【6】 The Paul Berg Papers 【7】 The Biosafety Levels 您也可能喜欢： (@guokr) 居家生物实验室——和微观世界有个约会 - DIY - 果壳网 guokr.com (@36kr) 苹果CEO前往瑞士进行癌症治疗 对人类不离不弃的小动物——实验室模式生物之一 实验室里的宅生物 松鼠和真菌 无觅

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高寒草甸中植物和微生物间对无机氮的竞争关系的时空变化

upzl 2011-1-19 20:01

与8-9月份相比，7月植物的对无机氮的竞争能力明显弱于土壤微生物群落；在表层土壤中，植物对无机氮的竞争能力强于微生物。 Spatio-temporal variations determine plant–microbe competition for inorganic nitrogen in an alpine meadow Journal of Ecology Xingliang Xu *, Hua Ouyang , Andreas Richter , Wolfgang Wanek , Guangmin Cao，Yakov Kuzyakov Summary 1.  Plant–microbe competition for available nitrogen (N) has been suggested to be an important mechanism controlling N limitation of plants in a variety of ecosystems. However, spatio-temporal patterns of competition between plants and microbes for soil N remain unclear. 2.  Short-term 15N tracer experiments were conducted during a growing season (July, August and September) in an alpine meadow on the Tibetan Plateau to unravel spatio-temporal patterns of plant–microbe competition for NH4+ and NO3−. 3.  Alpine plants were poorer competitors than soil microorganisms for inorganic N in July compared with August and September. Occupation of soil volume by roots and root density (high in August and September) played a greater role in plant–microbe competition than air temperature or precipitation (high in July). 4.  In topsoils (0–5cm, highest root density), alpine plants effectively competed with soil microorganisms for N and showed a preference for 15NO3−, while soil microorganisms that preferentially took up 15NH4+ out-competed plants below 5cm soil depth (lower root density). Competition between plants and soil microorganisms for inorganic N strongly depended on root density ( P 0.0001, R 2=0.93, exponential decay model). 5.   Synthesis . Plant–microbe competition for inorganic N showed a clear spatio-temporal pattern in alpine meadows depending on (i) root density and therefore soil depth, (ii) inorganic N form, and (iii) different periods during the growing season. These findings have important implications for our understanding of above-ground–below-ground interactions and plant–microbial competition for available N. Source： http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2745.2010.01789.x/abstract

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生物“地心说”已经寿终正寝

chenzhao 2010-10-17 20:27

所谓生物地心说，是指那些完全忽视了几十年来行星科学的成果，特别是2000年以来、火星奥德赛、火星快车、火星轨道勘察者，伽利略，卡西尼等探测器的成果，依照过时的数据，而持有地球是太阳系内唯一有生命的地方；地球是宇宙中已知唯一有生命的地方等观点的学说。 经历了几个世纪的寻找，到了2010年，关于：地球以外存在生命吗？这个问题的答案逐渐明朗。诚然我们还没有获得最后的解答：最理想的情况是：无人 航天器带回些活着的细菌孢子。必须承认，这点暂时人类没有做到。没有直接证据！ 但是没有直接证据就可以了吗？我戴的隐形眼镜是强生的，我接触的人当中，亲人，同事，旅途中偶遇的同路人都没有，我问了十个网友，他们都没有戴这个牌子，于是我得出结论说： 我是世界或者某城市内唯一带强生隐形眼镜的人，因为我问了另外20个人，他们都没有。 人们探索过的星球比我问过的人还要少，而仅仅银河中的行星就比全世界68亿人口多100倍。生物地心说的荒谬程度比我上面标红的论断要荒谬100倍以上。 但是已经有很多的间接证据反驳：地球是太阳系中唯一有生命的天体这一论断。正如法庭审理案件一样 ，能够提出证据链的一方是最有可能掌握事实的一方。 请看太阳系内地球以外天体存在微生物的证据链吧： 证据1：微生物耐受各种极端条件的能力超过人类的想像。限于篇幅，不能详细展开，请自行搜索关键字耐辐射奇球菌，嗜极菌。并参阅有关文章： http://scitech.people.com.cn/GB/98868/7435134.html 证据2：陨石可以携带微生物在太阳系中旅行。参见《普通海岸细菌太空恶劣环境存活553天》 http://www.bluehn.com/2010/0825/82409.html 证据3：火星陨石ALH84001证明远古微生物曾生存在火星上。（2008~2009年对该陨石的再分析基本否定了黄铁矿物微粒由非生物的化学过程形成的可能性）参见： http://en.wikipedia.org/wiki/Allan_Hills_84001 （英文） 证据4: 2008年凤凰（Phoenix）号火星着陆器直接证据：今日火星表面仍有液态水短暂存在的条件（见露珠照片）。根据地球上的经验，哪里有水，哪里有生命。参见： http://tech.sina.com.cn/d/2009-02-19/07512837883.shtml 证据5：1976年海盗号(Viking)火星着陆器的生物试验包气体交换试验曾给出如同生物存在那样的正响应信号。后来，因为气相色谱实验发现火星表土中有机物含量非常低而曾被认为是假响应，并在当年否定了火星表土中生物存在的可能性。 然而，根据2010年的再分析认为，正如凤凰号着陆器发现的那样，火星土壤中高氯酸盐在海盗号气相色谱仪加热分析表土的过程中氧化破坏了有机分子，因此导致了火星土壤中几乎没有有机物的分析假结论。 因此，引用当年的气相色谱实验来论证火星表土中的有机物含量是无效的。海盗号气体交换实验其实给出了火星表土中，尤其是岩石下的表土中有微生物存在的间接证据。参考：《 研究发现火星土壤含有机物 是否存活生命待揭晓》 http://it.sohu.com/20100908/n274784187.shtml 证据6：火星大气中存在痕量甲烷，而甲烷在火星环境下是不稳定的，这指示有甲烷气体的补充来源，或者为火山活动或者为生物过程。而今日火星基本无火山活动，因此将甲烷气体归结为生物来源是可信的。一种可能的呼吸过程为: CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O 地球上产甲烷微生物可吸收这个反应过程中释放的能量。 参见：《产甲烷古菌可能是火星生命形式》 http://www.bioon.com/biology/Ecology/167678.shtml 在火星大气中发现甲烷气体 http://chro.cpst.net.cn/xxkd/2009_02/233729413.html 证据7：火星古气候研究证明：曾经温暖湿润，并且水系PH不太低，（酸性不算强），可以支持生命存在，这环境甚至延续到相当于地球第四纪的地质历史时期（参见：《火星发现碳酸盐迹象 可能曾存在生命》 http://it.hexun.com/2008-12-19/112581614.html ，《最新研究表明125万年前火星表面有液态水》 http://news.163.com/09/0303/12/53FUFV2R0001121M.html ） 证据8：冰冻条件下的微生物可以长期休眠而保有复苏的能力。参见：《冰冻八百万年的细菌，得以解冻后继续繁殖》 http://news.qq.com/a/20070813/001457.htm ， 《化石》杂志2000年01期文章：《细菌能存活200万年》 证据9：在火星土壤表层以下30厘米可避开严酷条件，而地球细菌可以耐受。参见：《科学家模拟实验显示：火星土壤可生存细菌》 http://tech.sina.com.cn/roll/2008-12-09/0833905320.shtml 证据10：存在着微生物可以使用和转化的能量和物质来源：《科学家发现:火星曾疑有热水泉可能孕育生命》 http://sci.ce.cn/yzdq/yz/yzxw/200804/29/t20080429_15311132.shtml 证据11：火星之外，两颗巨行星的冰卫星，木卫二欧罗巴、土卫二恩克拉多斯都具备地下海洋和内部热源。特别是土卫二，在其地下海洋喷发物中发现了有机物存在的证据。这样，有机物、能量、水，生命的三要素几乎已经肯定在土卫二上具备。参见: Cassini Tastes Organic Material at Saturn's Geyser Moon http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/media/cassini-20080326.html 证据12：非水基的有机物形成可以在土卫六泰坦的大气环境中实现，同时土卫六的乙炔缺失或可归结为生物过程。 综上所述，让我们以火星为例: 我们逐一来回答各个问题： ①、火星生物是怎样起源的？ 火星和地球同为太阳系类地行星家族成员，都是由成分相似的太阳原始星云凝聚而来，因此，火星早期很可能跟地球一样，拥有还原态的原始大气成分，类似于Miller实验的过程也会在两个星球同时上演。 即使火星早期并无生物起源过程，但不容辩驳的证据表明直到35亿年前其曾经温暖潮湿，有海洋和水系。那么，由于太阳系早期的陨击远比现在频繁，地球生命完全可能搭乘陨石前往火星。 当然，另一种可能是生命起源于 火星，而搭乘陨石来到地球。 ②、火星地质历史上存在生物吗？ 对这个问题的回答没有也许。而完全肯定的说：是的！火星地质历史上确实曾经存在生物！其直接证据就是ALH84001陨石。间接证据包括适合生存条件:火星古气候研究的证明：表面的碳酸岩、火星热泉，水活动，以及奥林匹斯等火山活动的证明。 ③、火星的环境从远古的适合生存的温暖潮湿向现代的寒冷干燥过渡，生物是否全部灭绝了？ 请举地球为例，地质历史上，地球经过了奥陶纪绝灭事件、二叠纪大绝灭事件、白垩纪末期大绝灭事件等。在更久远的过去（震旦纪），发生过雪球地球事件，即地球几乎整体被冰雪包围。第三纪以来又经历多次冰期旋回，可是，地球生物并未绝灭。说明生物一旦在行星上立足，只要有基本的生存条件，在进化的作用下可以发展出耐受极端条件的能力。同时，火星地下条件远比表面优越，几乎无紫外辐射，可以有液态水等，是适合生命存在的。因此，在几十亿年内，火星气候变化基本不可能将全部火星生命绝灭。一定有少量火星生物幸存。同时，证据4说明了即使今日火星局部表面仍可能存在适合生命存在的条件。另外，证据8表明火星冰川中可能存在着远古休眠生物，遇到合适条件便可能复活。 ④、今日火星存在生命吗？ 有相当大的可能存在！证据4，5，6列举了包括甲烷、液态水、海盗号生物实验等。证据9表明今日火星最有可能存在生命之处是地下。 总结：火星远古环境适合生物生存，大量证据明显，不容质疑。在此条件下，生命可以在火星上独立起源或从地球移民到火星，所以火星地质历史时期肯定存在生物，这点已经被包括直接证据和间接证据在内的大量事实所证明。 生物一旦在行星立足，可通过进化发展出耐受极端环境的能力。今日火星条件在生物耐受极限以内。微生物还可以通过休眠来等待有利时机，今日火星的不利气候条件延续的时间也在微生物的休眠能力以内。此外，观察到了可能为生物化学释放的气体，并确认了有可供生物利用的能量形式。这就好像虽然没有看到邻居人，但听到了脚步声，开门声，看到了灯亮和人说话的声音。 因此，如果肯稍微放弃一点偏执于完美主义的谨慎的话，完全可以说： 现代科学研究已经可以确认火星上存在至少为微生物的生命形式 。即使我们很完美主义，而且过度的谨慎，我们也完全可以说： 火星上非常有可能存在微生物，这种可能性无法被忽略。 而如果你是一个科学工作者，在看到本文，在充分考察了正反两方面的证据后，在充分考虑了火星之外的太阳系，以及新发现的Gliese 581g系外行星后，仍然坚持说：地球是宇宙中已知唯一有生命的行星（天体）。那么，请问，您跟那些曾经因为没有看到恒星视差而坚持地心说的人有什么区别？

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新手日记

jingyugou 2010-10-9 14:57

很早就想在科学网上做一个自己的博客了，从本科拖到硕士，现在硕士也毕业了，博士这第一学期终于着手建立了自己的博客。 希望朋友们轻拍，多多交流。 本科的专业是生物技术， 说实在的， 微生物，生化，分子都接触到了，但是掌握的知道确实不如期望的那样。 大三的时候考了雅思，申请了出国。 结果来了韩国的一个国立大学，我承认，不是个很好的选择。 但是我还是相信自己的能力发展是比所在的环境重要的。 来这两年多了， 专业就是食品微生物。 由于实验室的项目，我一直在努力学习超高压灭菌的知识。 主要是在超高压的处理下， 微生物和化学成分（多胺）的变化。 后来，也做了些超高压处理下， 微生物形态变化（Flow cytometry）和毒性基因表达的变化。 现在开始接触Biofilm的实验。 说实在的， 我对于自己的课题很感兴趣。 在此， 我希望能和大家交流微生物的学习，如果和我有做相似的课题的朋友，就更好了。 祝朋友们教，学快乐！！！ 一切顺利！

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微生物合成细菌纤维素及其应用的研究

jlxt33 2010-9-23 19:00

前言：以下的报告是研讨会上，南京理工大学的孙东平教授的大会报告，将片子拍下来，不是很全，发布在这里，仅供交流和学生课外参考学习的资料。若对此发布有异议，请提出，加以改正；若因引用或使用其中内容引起争论，由使用者负责。 ==================================

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[转载]固定化技术概述

anan 2010-9-10 11:38

固定化技术包括固定化酶技术与固定化微生物技术。20 世纪70 年代后,固定化微生物技术才直接从固定化酶技术发展而来。固定化微生物技术是用化学或物理手段将游离微生物定位于限定的空间区域,以提高微生物细胞的浓度,使其保持较高的生物活性并反复利用的方法。由于该技术既不需要把酶从细胞中提取出来,又不需要加以纯化,因而酶活性损失小。研究和应用表明,固定化微生物技术有微生物密度高、反应速度快、耐毒害能力强、微生物流失少、产物分离容易、处理设备小型化等优点。目前,固定化微生物技术广泛应用于环境污染治理方面的研究,主要的治理对象为难处理的有机废水及重金属污染的废水,同时研究还涉及到大气和土壤的污染治理。

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[转载]人菌大战百年简史

xupeiyang 2010-8-24 10:01

http://www.bioon.com/trends/news/451978_2.shtml 在与人类的作战过程中，病菌一直都略占上风。图为加拿大奎尔夫大学教授Ryan Gregory在培养皿中将大肠杆菌幻化成骷髅形状。 NDM-1超级细菌的出现让人们再次对抗菌药物投以关注的目光。从某种意义上说，这是人类对抗这些危险的寄生者的最终工具了。不过，从人类的漫长抗菌史来看，在这个战场上，人类的胜利一直都只是暂时性的。抗菌药的原理是什么？细菌的抗药性又是怎么回事？下面就让我们一一道来。 误解 消毒剂不是抗菌药 要防止超级细菌流行，就一定要搞好个人卫生，用消毒剂杀死体外的超级细菌。既然是超级细菌，为什么会那么容易被消毒剂杀死呢？这是因为消毒剂和抗菌药完全是两码事。 消毒剂是用来杀死物体和人体表面的细菌的。它们大多数对包括人在内所有生物体都有毒杀作用。看看消毒剂的种类吧：苯酚、乙醇、漂白粉、福尔马林这些都是对人体有毒的东西，有些毒性还相当大。那为什么它们杀死了细菌没有杀死人呢？原来，人没被消毒剂弄死全凭个儿大。暴露在物体表面上的细菌呈平面分布，体积非常微小，只要少量的化学药品就可以杀灭。而人类的皮肤表面有着死细胞组成的角质层，厚度约1毫米，可以挡住少量的毒物。而细菌就要小得多，一般直径只有0.5微米，相当于人体皮肤角质层厚度的1/2000。如果在皮肤上涂上0.5毫米厚的酒精，细菌的感受就相当于一个人浸在1700米深的酒精里。 而抗菌药需要人吃进体内，这就要求把对人体的活细胞的杀伤降到最低。所以，可以用酒精杀死体外的细菌，但是靠喝酒杀死体内的细菌可万万不行，必须要找到一些非常精巧的方法。 多马克因为发明磺胺而获颁 诺贝尔奖 。 起源 磺胺、青霉素是先锋 说起抗菌药，不能不提到第一种投入使用的抗菌药磺胺。磺胺类药物是指具有对氨基苯磺酰胺结构的一类药物的总称。最早的磺胺却是染料中的一员。 在磺胺问世之前，医生们对于炎症，尤其是对流行性脑膜炎、肺炎、败血症等，都毫无办法。1932年，德国生物化学家多马克（Gerhard Domagk）在试验过程中发现，一种名为百浪多息的红色染料对感染溶血性链球菌的小白鼠具有很高的疗效。随后在其他动物身上所做的实验也都取得了成功。这时，他的女儿得了链球菌败血病，奄奄一息。他决定使用百浪多息，拼死一搏，结果女儿得救。 有意思的是，百浪多息只在人和实验动物的体内才能杀死链球菌。法国巴黎巴斯德研究所的特雷富埃尔和他的同事断定，百浪多息一定是在体内变成了对细菌有效的另一种东西。于是，他们着手对百浪多息的有效成分进行分析，分解出氨苯磺胺。 磺胺类药主要作用是抑制细菌的繁殖，但对人体也有相当大的副作用，结石就是一大问题。磺胺药在尿液中的溶解度很小，容易在肾小管、肾盂、输尿管、膀胱等处形成结晶。磺胺还可能导致药物蓄积性中毒。 1929年，英国学者弗莱明发现了青霉素。目前所用的抗生素大多数是从微生物培养液中提取的，有些抗生素已能人工合成。 方法 四大狠招除细菌 抗菌药为了专杀细菌少伤人，需要又准又狠，它们对付细菌一般有四大狠招。 首先是破壁亡身。有些药物可以抑制细菌细胞壁的合成会导致细菌细胞破裂死亡，以这种方式作用的抗菌药物包括青霉素类和头孢菌素类，哺乳动物的细胞没有细胞壁，不受这些药物的影响。比如说青霉素的结构与细菌细胞壁中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似，可以假冒后者，造成细胞壁的缺损，使细菌失去细胞壁的渗透屏障。 其次是透膜致漏。除了破坏细菌的细胞壁，抗菌药还能破坏细菌的细胞膜。一些抗菌药与细胞的细胞膜相互作用而影响膜的渗透性，这对细胞具有致命的作用。以这种方式作用的抗生素有黏菌素和短杆菌素。比如说黏菌素与细菌细胞膜接触时，其亲水基团与细胞外膜磷脂上的磷酸基形成复合物，而亲脂链则可立即插入膜内脂肪链之间，因而解聚细胞膜结构。简单说，就是黏菌素充当小三，把原本亲密的细胞膜一家人拆散了。最终的结果是膜通透性增加，使细菌细胞内的重要物质外漏而造成细胞死亡。 第三是蛋尽粮绝。有些抗菌药能干扰细菌蛋白质的合成。比如氨基糖苷抗生素会引起细菌的mRNA密码误读，从而抑制细菌的蛋白质活体合成。 最后一招是断子绝孙，即通过抑制细菌核酸的功能而阻止了细胞分裂所需酶的合成，让细菌不能增殖。以这种方式作用的抗生素包括萘啶酸和二氯基吖啶。 抵抗 细菌研制耐药性 一把锁有一把钥匙，任何一种杀菌药也都有破解的钥匙。当然，细菌没有生化实验室可供进行科学研究，但它们的长处是可以迅速繁殖，而且基因很简单，变化可以非常迅速。在这种迅速的繁殖和变化中，各种钥匙不断产生，很有可能正好有一把钥匙能够打开锁。更何况，细菌还能通过质粒互相交换基因，从而不劳而获地获得其他细菌产生的抗药基因。 细菌偶然找到的对付抗生素的有很多种，最厉害的一招就是细菌产生一种物质使抗生素分解或者失去活性，比如NDM-1产生的金属--内酰胺分解酶，可分解-内酰胺环结构，从而使绝大部分抗菌药失效。 其次是做重点防护。所有抗菌药都是对细菌攻其一点，不计其余，有明确的标靶。于是，有些细菌也学会了重点防护。细菌内部的变化使抗生素的作用靶点的结构发生变化，使抗菌药物无法发挥作用。比如，耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌改变了原先可以和甲氧西林结合的蛋白质细微结构，让它既可以发挥生理作用，又不至于勾挂上甲氧西林，从而保命。 此外，有些细菌改变细胞膜渗透性，或者其他的特性，使抗菌药物无法进入细胞内；有些细菌会产生一种主动运输方式，将进入细胞内的药物泵出至胞外；还有些细胞会用菌海战术来对抗药物。 虽然细菌不断在产生钥匙，但人类也在不断造新锁。在科学研究中，新的生物产物或新物种发现，或者新的化学方法合成、半合成的新型化合物的发现都可以带来一些新的化合物，在研究它们的制剂功能或者作用机理时，便可能找到其抗生素性质的一些新作用。新的天然或者合成的抗生素制剂不断产生，目前已知已达上万种。对于NDM-1超级细菌来说，目前尚未发现NDM-1基因的作用机制，但随着对其有更深层的了解，研究专门有针对性药物也并非不可能。 【链接】 抗菌药杀不了病毒 很多人分不清楚病菌和病毒这两种东西，往往在生病之后，胡乱用药。比如很多人会在得了流感以后吃抗生素。但包括流感在内的很多病并非由细菌引起，而是由病毒引起。抗菌药对病毒是无效的。 细菌和病毒是完全不同的两种事物。病毒则只具有最简单的蛋白质及核酸结构，可以进行遗传复制，但它本身无细胞结构,缺乏完整的酶系统，必须依赖寄主的细胞和酶而复制繁殖。前面说了，抗菌药可以通过破坏细菌的细胞壁、细胞膜、干扰其蛋白质合成等方法杀死细菌，但病毒没有这些东西，所以基本上没法通过内服药物杀死它。 但是还是有能够抗病毒的药，基本方法也是伪装成病毒复制过程中需要的酶，用对它没用的东西代替有用的，让它复制的速度大大减慢，术语叫降低其活性。很多抗病毒药都具有相当大的毒性，比如碘苷有致畸、致突变等危害，所以抗病毒药的应用并不如抗菌药普遍。（ 生物谷 Bioon.com） 相关新闻： 印度超级细菌报道被指有误：实为新抗药基因 下一页

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科研创新：牙科合金的微生物和电化学腐蚀研究

xupeiyang 2010-8-7 10:49

国内外文献对比分析结论如下： 1 、国内外可见 烤瓷修复体对牙龈组织及龈沟液的影响 的研究及成果报道，研究内容涉及 烤瓷修复体对人或动物牙龈组织金属离子含量的影响的研究，其他文献涉及烤瓷修复体对牙龈组织和龈沟液形态学、酶水平及总蛋白水平等相关方面的影响的研究。但未涉及 烤瓷修复体对人的龈沟液中金属离子含量的影响的研究。 2、 国内外可见 牙科金属及其合金的微生物腐蚀的相关研究，研究内容涉及 不同抛光方式对牙科金属及其合金微生物腐蚀作用的影响的研究，国内外文献涉及金属表面粗糙度对于细菌粘附的影响的研究。国内外文献涉及微生物对牙科金属及其合金耐蚀性能及色泽的影响的研究，但未涉及不同抛光方式对牙科金属及其合金微生物腐蚀作用的影响的研究。 3、关于不同PH值及氟化物对纯钛及牙科合金耐腐蚀性能的影响的研究，国内综述了钛材料在口腔生物环境中腐蚀的研究进展，国内外文献涉及不同PH值或氟化物对纯钛及牙科合金耐腐蚀性能的影响的研究。国内文献涉及镍铬合金在唾液pH值和成分变化（加0.1%F-）时离子析出行为的研究。但未涉及运用电化学技术测量合金的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度及极化电阻，结合场发射扫描电子显微镜来评价不同pH值和F-对纯钛及含钛镍铬合金耐腐蚀性的影响的研究。 综上， 国内外未涉及 烤瓷修复体对人的龈沟液中金属离子含量的影响的研究报道； 未涉及运用电化学技术测量合金的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度及极化电阻，结合场发射扫描电子显微镜来评价不同pH值和F-对纯钛及含钛镍铬合金耐腐蚀性的影响的研究报道；国内外文献未涉及不同抛光方式对牙科金属及其合金微生物腐蚀作用的影响的研究报道。 编 号 2010207010

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一个关于土壤固碳的假说

热度 2 otwar 2010-7-28 19:39

腐殖化过程的新假设 ---- 土壤微生物功能群 屯粮 策略 土壤腐殖质（ humus ）是由非腐殖物质和 腐殖 物质总称，通常占土壤有机质的 90% 以上，腐殖物质能占到土壤有机质的 60%--80% ，它是经土壤微生物作用后，由多酚和多酚类物质聚合而成的含芳香环结构的黄色和棕褐色非晶型高分子有机物，同时是土壤中最难降解的组分（黄昌勇 ,2000 ）。 Fontaine et al(2007) 认为土壤腐殖质产生于具有长期生物化学抗性复合物的聚积，这些化合物具有低能量特征。这里思考一个问题，土壤微生物为什么把低分子的有机物重新聚合成高分子，难降解，低能量的物质呢？基于此问题，提出一个假设，即土壤微生物功能群 屯粮 策略。自然界物质能量循环，植物系统生长，到人类的农耕，极有可能得益于土壤微生物的该策略。这个策略的一大特点，保证了微生物能在土壤中储存和再利用有机物质和能量，维持了养分的持续释放。那微生物形成该策略的驱动力是什么呢？ 土壤形成初期，土壤母质是相当匮乏有机碳源，虽然矿质营养比较丰富，微生物为了能持续的在土壤中生存，可能将由地衣、苔藓等脱落入土壤，生物量小、不连续的有机物，一部分消耗维持生存，一部分 屯积 ，保证长期利用。但该行为属于群落行为还是种群行为，现在还很难了解。 Kaschuk G(2010) 提到未来研究需发展将微生物群落对土壤肥力和作物生产力积极作用最大化的策略，而本文提出的 屯粮 策略假设响应了该思路。 Fontaine et al (2003) 研究有机物投入土壤而引发的 激发 效应，指出微生物为获得新鲜有机物料采取的群落密度和种群竞争可能控制着土壤中有机物质的矿化和碳平衡。这已将土壤碳平衡的视角转移到微生物区系生存策略上，是很值得肯定的思路。土壤有机碳的积累直接取决于其稳定性，在解析稳定性过程中，普遍共识是有机物的天然化学成分控制着分解者活动的强度和分解速率。但 SOC 化学组份并不随土层深度有显著变化，利用 13 C CPMAS NMR 光谱技术分析 0 20cm 和 60 80cm 土壤剖面有机碳化学物质组成的区别，结果是两者极为相似，仅有的显著差异， 即 C substitude aryl C 在底土层（ 100.0% ）高于表土层（ 8.70.4% ） , 但重要的并非数量（ Fontain et al,2007 ），说明碳库的稳定性，尤其深层土壤中，并非尤其化学结构所决定。换个角度，到底是什么决定了有机物在土壤中的固定及其稳定性。借助于前面提到的 屯粮 假设， SOC 形成的行为主体是土壤微生物，其直接决定了 屯粮 的库容和再利用性（稳定性）。制定定量评价微生物功能群落的 屯粮 能力的指标体系，将是这个新假设的核心之一。 2009 年欧洲土壤学杂志第 60 期特刊，重点介绍了农业生态系统中有机物研究动态及相关不足点，在编辑语中总结道： 为克服这些不确定性，研究的不足在于，土壤固碳相关的化学结构、土壤功能微生物多样性、土壤单元中 SOM 的定位、植物生物多样性和土壤有机碳动态，这些都需要不断的充实研究 ( Chabbi A, Rumpel C,2009) 。其中前三个内容就是 屯粮 策略假说需要回答的 SOM 空间结构和功能的核心问题。 Kaschuk G et al (2010) 总结近 30 年通过土壤微生物量碳（ MB-C ）研究巴西生态系统的文章，通过对 233 组数据点分析，得出免耕相对于传统耕作其优点在于保护提高了 MB-C 和降低了新陈代谢商 (qCO 2 ) ，土壤有机碳得到明显的提高。利用变性梯度凝胶电泳和 Biolog_Eco 生态培养平板技术 , 可以初步分析 土壤微生物遗传分类和土壤细菌代谢功能多样性（何寻阳 , 苏以荣等 ,2010 ）。微生物量碳，新陈代谢商， DGGE 技术和 Biolog 板技术为从微生物功能群落角度深入分析提供了参考，但其能否完全解释该假设，还需要进一步通过实验来验证。

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[转载]Soil Microbes Produce Less Atmospheric CO2 Than Expected With Climate Warmin

lianas 2010-4-28 10:39

Steven D. Allison, Matthew D. Wallenstein, Mark A. Bradford. Soil-carbon response to warming dependent on microbial physiology . Nature Geoscience , 2010; DOI: 10.1038/ngeo846 全球变暖的情况下，微生物的生理活动可能决定了土壤中向大气释放CO2的量。 多数生态系统模型都预测，随着全球温度的升高将会刺激微生物对土壤C的分解活动，从而形成一个正反馈。但是来自UC Irvine, Colorado State University and the Yale School of Forestry Environmental Studies 等单位的科学家发现随着全球温度的升高，土壤微生物在将土壤中的C转变为CO2的过程的效率将随时间的推移而降低。 以前的模型中都没有考虑到酶的活性的问题，而这些研究者的模型中考虑了酶活性在温度升高过程的变化情况。微生物产生的酶在土壤有机碳转变为CO2的过程中发挥着重要作用。

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会吃垃圾的垃圾桶

sheep021 2010-3-16 11:06

女儿想要零花钱，买点自己乐意的东西，妈妈就说你要想办法自己挣，她想了想说我每天早上丢垃圾，每个月给我十元钱。 于是，每天早上送孩子上学时，她总要顺便提点垃圾，丢到楼下的一个垃圾桶里，而我则帮她提更重的书包。 今天早上，送女儿上学的路上，正好遇见一位清洁工人正从垃圾桶里清除垃圾。女儿突然若有所悟，说：原来垃圾是被人清运走的，我还以为是被垃圾桶吃掉了呢。我说，你一直这么认为，她说，是的。刚刚才明白过来。 会吃垃圾的垃圾桶，会把扔进里面的垃圾消化掉，那该多好，这应该不是不可能。 看来，女儿不是刚刚明白，而是刚刚糊涂。 在环保口号满天飞，科技如此昌明的今天，垃圾处理依然以填埋和焚烧为主，不能不说是一种遗憾。 瑞典 垃圾 桶 會 吃 垃圾 還會發電 作者： 賴建宇 　 出處： 432期 2009/10 天下雜誌 瑞典斯德哥爾摩旁的生態小鎮哈姆濱湖城（Hammarby Sjostad），是全世界三大生態城之一，裡頭最大膽的計劃就是隨處可見，幾根垃圾桶形狀的輸送管，不必垃圾車就將垃圾送往資源回收場。輸送管在社區內隨處可見，分成廚餘、可回收、與可燃三種。居民將垃圾丟進管內，真空壓力立即用時速七○公里的速度，從馬路底下將垃圾吸到兩公里外的集中站內。經過處理後，可以轉成居民的肥料、燃料，甚至目標是提供一半以上的社區用電。（賴建宇） 微生物有机垃圾处理机进小区 2009-1-13 11:54:03 　 国际新能源网 　 网友评论 徐州滨湖花园引进两台微生物有机废弃物处理机。有了它， 小区部分生活垃圾不出大门就被消化掉，瓜果皮核和剩饭剩菜将变成肥料，用于小区绿化 。 据介绍，保洁人员每天把生活垃圾分类成有机垃圾、可回收垃圾和有害垃圾，然后将有机垃圾放入微生物有机废弃物处理机中进行处理。有机垃圾主要是餐厨废弃物，如蔬果皮，剩饭菜等。将这些垃圾倒入处理机内，然后添加微生物菌群、锯末、温水，让机器内部的温度保持在 3040 摄氏度，通过 46 小时，就可以把这些垃圾分解完毕。垃圾减量率为 95 ％，剩余的 5 ％残存物再等上 4 － 6 个月，即可成为有机肥料，可用于小区的绿化施肥，大大降低了处理垃圾的成本。 微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 残羹工程 - 以 微生物 技术连通 垃圾处理 与生态农业 - 搜狐财经 2010 年 3 月 11 日 ... 由此，嘉博文构建了一条从 餐桌 嘉博文（垃圾无害处理） 有机肥料或有机饲料 果园、 养殖场 餐桌 的全新产业链，横跨了餐厨 垃圾处理 、 微生物 技术以及 ... 有效 微生物 在日本 垃圾处理 场中的应用 2009 年 12 月 31 日 ... 日本 EM 研究机构运用 EM 有效 微生物 的这种功效，把它灵活运用于污水与 垃圾处理 场以及混合肥料厂，能够促进有机污染物的分解、降低 BOD 、 COD 等污染物的 ... 垃圾处理微生物帮忙 ** 处理鲜垃圾新方法 11 月 5 日 ， ** 京都大学研究人员最近开发出一种利用 微生物处理 生鲜 垃圾 的新方法，与以往 微生物处理 方法残余的污泥量相比，新 处理 法残余的污泥量约为前者的 5 ％，可稀释后冲 ... FPW 有机 垃圾处理 机及 微生物 菌种 - 作者： ,- 《中国技术专家网》 该成果是一项全新的 垃圾 处置技术。其 微生物 菌种采自大自然，经过有针对性的筛选、优化、配伍、组合，形成数个优势的 微生物 菌群，专门 处理 有机生活 垃圾 。 24 小时内降解率 ...

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谁是世界的主人

jinbaocheng 2010-3-4 13:54

一位绝对是大家的人在对他的采访中说，如果再具有一次机会，那么我选择微生物生态学作为研究的课题。 人可以用枪炮灭绝大多数大型的生物，但是有一个类群，那就是微生物，只要人类存在，那他们就一定存在，他们是和我们一起的，他们不存在我们也就不存在了，这就是微生物，而且我们对他们的了解实在是太少了，几乎没有，可以说。多样性生物，

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自然界对腐败感兴趣，还是对进步更感兴趣？

biozhang 2010-1-31 19:04

张星元：自然界对腐败感兴趣，还是对进步更感兴趣？ 这几天熵在科学网上成了热门话题。好久没有写博文了，也插上几句。 热力学第一、第二定律只在隔离（孤立）系统中成立。在隔离（孤立）系统里，如果任凭事物自由发展，必然熵增，必然走向腐败，走向热寂。 世界万物总是互相关联的，因此绝对的隔离系统是没有的。在现实世界（非隔离系统，包括封闭系统和开放系统）里，事物几乎从来不可能是任其发展的（互相关联之故），至少是不可能完全任其发展的。它们几乎总是会遭遇从系统外部流入的某种能量和物质。如果这些从外部流入的能量和物质足够多的话，则热力学第二定律所描述的稳步退化的情形就会被部分或全部地扭转过来。处于沸腾中的电热水壶内水和培养中的微生物活细胞就是比较典型的实例。

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微生物生命活动的三个基本假说是一个整体

biozhang 2010-1-9 16:51

张星元：微生物生命活动的三个基本假说是一个整体 微生物生命活动的三个基本假说是一个整体，主要表现为： ① 一个完整的思想体系：微生物生命活动的三个基本假说（代谢能支撑假说、代谢网络假说和细胞经济假说）以及以它们为前提做出的推理构成了一个完整的思想体系。第一假说反映微生物生 命活动的前提（代谢能的持续供应），第二假说体现微生物生命活动的内容（能量、物质的转化关系），第三假说揭示微生物生命活动的法则（人和微生物合作的基础）。这三个基本假说从三个不同的角度来分析同一个问题，微生物的生命活动的问题，体现了三者的相互联系和相互协调。第一假说从生物能学和代谢能对生命活 动的支撑的角度认定微生物细胞是代谢能转换器，第二假说从生化学和代谢的角度认定微生物细胞是生化反应器和生物材料加工器，第三假说从生物信息学的角度认 定微生物细胞是生物信息编码器、信息传感器和信息处理器。 ② 三个假设相互支持、相互制约，相互补充：能量代谢需借助代谢网络来实现，代谢网络的运行需要代谢能的支撑，能量代谢和物质代谢相互交叉，并且都受细胞经济规律的规范和制约。代谢网络中代谢物的流动依赖于代谢能支撑，受制于细胞经济规律；然而对代谢能支撑和细胞经济的研究，又必须借助于它们的载体代谢网络。 ③ 发酵工程的自然辩证法：现代工业发酵建立在对代谢能支撑、代谢网络和细胞经济等三个基本假说的深刻研究上。代谢能支撑假说揭示了工业发酵的原动力。在代谢网络假说中，代谢途径（酶蛋白）和多种蛋白系统的有序组合作为一个整体，称为代谢网络（物质代谢网络），这样有利于我们从宏观上把握微生物的代谢和生理，为工业发酵从原料到目标产物的设计，提供分 析的依据和实际操作的位点。细胞经济的概念的提出为正确处理工业发酵中人的主观愿望与微生物生命活动的客观规律之间的对立统一关系提供了理论依据。 ④ 学科的交叉和渗透：将化学、生物化学、微生物学、分子生物学、细胞学等学科的知识与物理学、物理化学、化工原理、电工学、生物学、经济学、哲学和自然辩证法等学科的知识渗透、交叉、交融起来，互相支撑，融会贯通，建立发酵学科的新概念。 本博文的英文译文见 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=285663

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英国研究显示“脏”小猪更健康

吴信 2009-12-2 20:37

这算是创新吗？这与之前我还看到的与肠道益生菌相关的研究，根本是一回事啊。换汤不换药。 新华网伦敦１１月３０日电（记者 黄堃） 户外放养的猪总是比圈养和严密隔离饲养的猪看起来脏。但英国一项研究显示，这些户外放养的脏小猪实际上更健康。 英国阿伯丁大学等机构研究人员日前在《BMC生物学》（ BMC Biology ）期刊上报道了这一发现。他们将54只基因谱系近似的小猪平均分成3组，一组在户外放养，另一组在室内圈养，最后一组不仅在严格隔离的环境下饲养，还被定时喂食抗生素。 研究人员分别在实验初期、小猪断奶期和接近成熟期对它们进行了分析。结果发现，在户外放养的那一组小猪中，肠道里约90%的细菌都属于壁厚菌门，这类细菌的大部分都对健康有益，有助于控制大肠杆菌和沙门氏菌等致病菌；而室内圈养的小猪肠道内这种细菌只占70%，隔离饲养的小猪肠道内这种细菌仅为50%左右。 研究人员说，肠道菌群的差异甚至还引起与免疫系统相关的基因变化，在隔离饲养的小猪体内，与发炎免疫反应有关的基因表达更多；而在户外放养的小猪体内，与免疫细胞T细胞相关的基因表达更多。 研究人员认为，实验表明，看起来脏的环境反而更有利于小猪的健康和免疫系统发展。研究人员说，虽然在小猪身上得到的实验结果不能直接套用到人身上，但两者肠道内微生物的相似性，使得这一结果对人类也具有参考价值。 BMC Biology 2009, 7:79doi:10.1186/1741-7007-7-79 Environmentally-acquired bacteria influence microbial diversity and natural innate immune responses at gut surfaces Imke E Mulder* 1 , Bettina Schmidt* 1 , Christopher R Stokes2 , Marie Lewis2 , Mick Bailey2 , Rustam I Aminov1 , James I Prosser3 , Bhupinder P Gill4 , John R Pluske5 , Claus-Dieter Mayer6 , Corran C Musk1 and Denise Kelly1 1Gut Immunology Group, University of Aberdeen, Rowett Institute of Nutrition and Health, Greenburn Road, Aberdeen AB21 9SB, UK 2Veterinary Pathology, Infection Immunity, Langford House, Langford, Bristol, BS40 5DU, UK 3Institute of Biological and Environmental Sciences, University of Aberdeen, St Machar Drive, Aberdeen AB24 3UU, UK 4Agricultural and Horticultural Development Board, Winterhill House, Snowdon Drive, Milton Keynes MK6 1AX, UK 5School of Veterinary and Biomedical Sciences, Murdoch University, Murdoch, WA 6150, Australia 6Biomathematics Statistics Scotland, University of Aberdeen, Rowett Institute of Nutrition and Health, Greenburn Road, Aberdeen AB21 9SB, UK Background Early microbial colonization of the gut reduces the incidence of infectious, inflammatory and autoimmune diseases. Recent population studies reveal that childhood hygiene is a significant risk factor for development of inflammatory bowel disease, thereby reinforcing the hygiene hypothesis and the potential importance of microbial colonization during early life. The extent to which early-life environment impacts on microbial diversity of the adult gut and subsequent immune processes has not been comprehensively investigated thus far. We addressed this important question using the pig as a model to evaluate the impact of early-life environment on microbe/host gut interactions during development. Results Genetically-related piglets were housed in either indoor or outdoor environments or in experimental isolators. Analysis of over 3,000 16S rRNA sequences revealed major differences in mucosa-adherent microbial diversity in the ileum of adult pigs attributable to differences in early-life environment. Pigs housed in a natural outdoor environment showed a dominance of Firmicutes, in particular Lactobacillus, whereas animals housed in a hygienic indoor environment had reduced Lactobacillus and higher numbers of potentially pathogenic phylotypes. Our analysis revealed a strong negative correlation between the abundance of Firmicutes and pathogenic bacterial populations in the gut. These differences were exaggerated in animals housed in experimental isolators. Affymetrix microarray technology and Real-time Polymerase Chain Reaction revealed significant gut-specific gene responses also related to early-life environment. Significantly, indoor-housed pigs displayed increased expression of Type 1 interferon genes, Major Histocompatibility Complex class I and several chemokines. Gene Ontology and pathway analysis further confirmed these results. Conclusion Early-life environment significantly affects both microbial composition of the adult gut and mucosal innate immune function. We observed that a microbiota dominated by lactobacilli may function to maintain mucosal immune homeostasis and limit pathogen colonization.

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茶叶加工中微生物的研究

gem 2009-8-8 09:29

随着科学技术的发展及农业可持续发展的需要，生态系统中各生物种间相互协调和相互促进的功能被愈来愈多地发现并充分利用到各个领域。其中不少微生物被应用于茶业领域，用以提高茶叶产量，防治茶树病虫害，进行茶叶保鲜贮藏和提高成品茶的质量等。本文就茶叶加工中微生物种类及组成等方面的研究现状进行总结，探讨了茶叶加工中微生物存在的一些问题及对策，并展望了微生物在茶叶加工领域中的发展前景。 　　 1 茶叶加工中的微生物 　　 1.1黑茶加工与微生物 　　 1.1.1黑毛茶 　　 目前，对于制茶过程中的微生物研究越来越多，随着研究的不断深人，人们越来越认识到微生物在茶叶加工中的重要性，这在黑茶制造中尤显突出。镜检鉴定研究表明川黑茶在渥堆中微生物群落主要是酵母、霉菌和细菌。其中以酵母菌最多，且为假丝酵母(Candida sp.)中的种类;霉菌则以黑曲霉(Aspergivus niger)占优势，其次为青霉( Penicillism sp. );细菌为无芽孢短小杆菌等。黑曲霉中的许多种类均能生产分泌纤维素分解酶、蛋白酶等酶类，这些微生物及其分泌的酶系统对茶叶中的有机物质进行分解、水解、氧化与转化形成了黑茶特征性品质风味。 　　 1.2.2伏砖茶 　　 王志刚等对茯砖茶中关于微生物的种类进行了较为详细的论述。他认为，茯砖茶中霉菌相的优势菌是散囊菌属的种类，冠突散囊菌是主要的，也是出现频率最高的种类，其它还有间型散囊菌、谢瓦散囊菌、甸甸散囊菌、阿姆斯特丹散囊菌等，非散囊菌属的霉菌出现频率也较高，主要是黑曲霉、毛霉、拟青霉、青霉等。在发花初期，有一定量的黑曲霉、青霉，及其他霉菌存在，但当优势菌冠突散囊菌生长起来后，这些霉菌的生长则被抑制。研究表明，发花是茯砖茶所特有的工艺过程，进人发花工序后，砖坯温度已逐渐冷却至接近室温，湿热作用强度大大减弱。然而，正是在这种温、湿条件下，茯砖茶中优势微生物种群冠突散囊菌得以大量繁殖，它们从茶叶中吸取可利用态基质，进行代谢转化，在满足自身生长发育的同时，也产生各种胞外酶(如多酚氧化酶、果胶酶、纤维素酶、蛋白酶等)，作为有效的生化动力，催化茶叶中各种相关物质发生氧化、聚合、降解、转化。因此，发花的实质是在一定的温、湿条件下，使有益优势菌冠突散囊菌大量生长繁殖，并借助其体内的物质代谢与分泌的胞外酶的作用，实现色、香、味品质成分的转化，形成茯砖茶特有的品质风味。 　　 1.1.3普洱茶 　　 普洱茶目前在港、澳、台和东南亚，以及法国、日本等地，深受消费者欢迎。现代医学临床已经证明，普洱茶对人体有保健作用。在加工过程中，其特殊保健功能与品质形成的关键就是渥堆。周红杰等在针对普洱茶加工过程中微生物及酶系变化的研究中，发现黑曲霉、青霉、根霉、灰绿曲霉和酵母等微生物存在于普洱茶的整个加工过程中，其中初期黑曲霉最多，约占微生物的80%左右，黑曲霉代谢产生的水解酶，在渥堆中期，表现为增加趋势，在渥堆前期中温型霉菌生长繁殖迅速，后期低温嗜干的灰绿曲霉开始繁殖，在渥堆水分适度时，大量酵母的生长对普洱茶甜醇滋味的形成有重要作用。 　　 1.1.4六堡茶 　　 六堡茶在晾置陈化后，茶中便可见到有许多金黄色金花，这是有益品质的黄霉菌，它能分泌淀粉酶和氧化酶，可催化茶叶中的淀粉转化为单糖，催化多酚类化合物氧化，使茶叶汤色变棕红，消除粗青味。但也有人认为这种金花与伏砖茶中的金花相同，关于六堡茶渥堆中的微生物及晾置陈化后的微生物是哪些，有待进一步研究。 　　 1.2红茶加工与微生物 　　 国内外大量研究证实，酵母菌、真菌、细菌等三类微生物是影响红茶品质的最主要微生物，赵和涛研究表明，在红茶加工中，霉菌能分泌a-淀粉酶、葡萄糖生产酶、麦芽糖酶、界限糊精酶等生物酶。这些生物酶都具有液化和糖化淀粉的能力，对提高红茶中可溶性糖含量以及增进香气和滋味均有良好作用。由酵母菌作用而产生的氨基酸转化分解反应，对提高红茶茶汤鲜爽味，有较大促进作用;一些酵母菌能促进芳香物质氧化分解，如酵母菌酶在多酚氧化酶的共同作用下，能使青叶醇、青叶醛转化为橙花醇和水扬酸甲酯，这种芳香物质的转化反应，可使青草气散失，花香甜味形成，对提高红茶香气非常有利。一般茶树老芽叶都含有很高的纤维素，在红茶加工中，纤维素细菌可通过纤维素酶作用分解为纤维二糖，再转化为葡萄糖，这种由纤维素细菌作用而引起的茶芽中纤维素分解反应，可使粗老茶茶汤转向甜醇，并能去掉一些粗老味，大大提高粗老低档红茶品质。 　　 1.3茶饮料与微生物 　　 微生物发酵茶饮料是一种新兴的保健茶饮料，现已应用到茶饮料发酵的微生物主要有细菌、酵母菌、霉菌和食用真菌。细菌主要是耐茶叶中单宁酸的乳酸杆菌和醋酸杆菌;酵母菌主要是一些在发酵过程中能同时以出芽生殖、孢子生殖、结合生殖三种生殖方式进行繁殖的酵母菌，如出芽酵母、德氏酵母、假丝酵母和酿酒酵母;霉菌是一些能够在茶叶没食子酸单宁诱导作用下产生胞外酶，水解茶叶中没食子酸单宁酯键的霉菌，如曲霉、镰孢子霉、木霉等。目前，用微生物发酵茶饮料的报道不少，如邵伟等用巴氏醋杆菌(Acetobacter pasteurianus),保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)和啤酒酵母( Saccharomyces carlsbergensis)发酵绿茶，生产富含细菌纤维素的绿茶饮料，独具风味，酸甜可口，清凉解热的发酵饮料;酵母菌、醋酸菌研制红茶菌，，LiuChi-Hsein等，提出利用二次发酵法进行红茶菌工业化生产，突破了目前只有家庭生产红茶菌的局限。江洁等以玉米淀粉糖浆对红茶进行浸提，对浸提液进行乳酸菌和酵母菌共生发酵，制作出具有较高营养价值，风味独特的发酵茶饮料。日本的发酵茶Goishi-ch:是在茶叶中先接种As-per翻llus fumigatus,Asper刻us niger, Penicillium sp. ,Scopulariopsis brevicaulis，发酵一段时间后，再接种Lac-tobacillus.Plantarum进行发酵，生产出一种富含氨基酸的茶饮料。邬龄盛的研究表明，以茶汁为培养基、平菇为菌种人工调控培养营养药用型菌茶是可行的。另外，还有茶酒和真菌保健茶的研制等，也是目前茶深度加工的热点之一，很有市场开发价值。可见，利用微生物发酵，研究开发的新型保健茶饮料将具有广阔的市场前景。 　　 1.4茶叶废弃物与微生物 　　 近年来，用茶叶饲养畜禽能明显提高畜禽肉的品质已有报道。刘妹，涂国全以茶渣为主要原料(含量达70%)，适当添加其它辅料，通过混合菌共同发酵后，料中粗蛋白含量达到23%以上，达到仔猪配合饲料中的粗蛋白含量，直接作饲料饲喂畜禽是可行的，可以变废为宝。因此，茶渣通过微生物发酵后可以作为一种新的优良饲料原料，改善目前由于广泛饲喂配合饲料、集约化养猪而造成的猪肉品质下降的状况，将会具有广阔的应用前景。此外，范代忠用果胶酶和木霉菌作真菌培养液，可从茶渣中提取葡萄糖。 　　 1.5污染微生物与茶叶加工 　　 王志刚等的研究表明，茯砖茶中的杂菌主要是黑曲霉、毛霉、拟青霉、青霉等，散囊菌能够产生毒素。现已研究发现，细菌型和霉菌型二类微生物，在红茶加工中，具有较强的分解蛋白质作用，其作用机理可能是这二类微生物能产生蛋白酶和一些氨基酸脱羧酶，然后分解蛋白质转化成氨基酸，氨基酸在氨基酸脱羧酶作用下生成不同的腐败胺类物质，此类物质具有挥发性，产生特异的臭味，影响红茶的品质。Abdulkadir E. Elshafie等对阿曼地区4种流行的商业红茶品牌中的48个茶样进行实验分析，发现Aspergillus niger是主要的污染微生物，污染范围从0.66%到30.34。其次是Aspergillus flaus,Penicillium spp.和Pacelomyces spp.，污染的百分比分别为0.6%, 0.84%和0.21%。这与Halweg和Podsiadlo报道的结果一致。Abdulkadir E. Elshafie认为这些污染真菌主要来自产品的分类、包装和贮存过程中，在环境适宜的条件下可以生长并产生真菌毒素危害人类的健康。在南非，Cloete TE和Kotze JMI从红茶加工的整个阶段分离出Coliforms,lactic acid bacteria,Psuedomonas,uoden-tified yeasu和filamentous fungi等污染菌类。在埃及，调查人员从茶里分离出真菌包括两株黄曲霉产毒菌株.因此，茶叶只有在严格的卫生条件下加工、分类、包装和贮存，茶污染才可能被消除或降低。邬龄盛指出在菌类保健茶引起污染的杂菌主要是:丝孢目(Hyphonyc-etales)中曲霉属(Aspergillus ( Mish )Link )、青霉属(Peni-cilium LR.ErFr)、丛梗孢属( Moniliavon )、毛霉目(Muco-。Les)的根霉属(Rhizopus Ehrenb.ex Corda)等真菌及少量的细菌。它们首先争夺空间、养分，进而分泌抗生素抑制菌种菌丝体的生长，形成各种不愉快的霉味。 　　 2展望 　　 茶叶经过微生物发酵后，酚氨比降低、芳香类物质增加、农药残留降解而且溶人许多微生物代谢活性物质以及微生物菌体，这表明微生物对改善茶叶品质，提高茶叶综合利用具有积极意义，我们可以预见，走茶叶深加工与微生物发酵工程有机结合的路，是21世纪茶叶产业发展的新趋势。随着这一领域研究工作的不断发展，人们对茶微学的认识会不断提高，微生物在茶业领域的应用也会不断深人和拓展。但有几个问题仍需进一步去探讨1)从以上的论述可知，黑茶、红茶、茶饮料等的特殊品质的形成都与微生物有关，但目前仍然集中在固体茶的发酵，给人们的消费带来不便。(2)由于黑茶类具有特殊的保健功能，因此我们应该开发出相应的黑茶饮料或发酵液态茶饮料，一方面，可以增加茶饮料的多样性，另一方面，可以扩大黑茶的消费群体，同时也提高原料的利用率。(3)微生物液态茶饮料的研究开发是一个新兴的课题，在研究过程中要注重加强适合茶叶发酵的微生物菌种筛选、食药用真菌菌茶饮料的研究与开发、茶叶微生物发酵理论和动力学研究，使茶叶微生物发酵有具体的发酵模型和准确发酵参数等作为应用指导。(4)虽然微生物对提高成茶品质有积极的作用，但在制茶过程中不可避免会产生有害微生物，如何利用有益微生物，控制有害微生物产生，有待进一步研究。(5)开发茶叶发酵饲料，不但提高原料的利用率，而且还可以提高茶叶的整体经济效益. 普洱茶吧

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何正国：清水捞鱼做科研（转）

liudongyang 2009-6-25 17:07

原题：《 何正国 ：3年做了6年的科研》作者：易言 http://news.hzau.edu.cn/showarticle.php?aid=23346 编者按：从开年之初，本报推出了60年鼎盛中国 辉煌狮山人才强校工作巡礼专题，计划用全年时间，投用大量版面，分老一辈归国教授、知名专家、服务基层专家、师德师风先进和近年引进人才等5个部分，用历史思维来审阅学校人才强校战略的具体实施情况，点线面结合，突出重点。 截止到日前，专题中的赤子心归国教授记事栏目推出7篇报道，对上世纪50年代前归国的部分专家进行了集中报道。从本期起，本报将推出第二个栏目赤子心狮山之子，对我校现有知名专家和师德师风模范人物进行报道。最近科研成井喷之势的何正国教授一贯低调，对学生出了名的严格，而恰恰他的两名即将毕业的硕士研究生做出了10以上影响因子的论文。正值毕业生远赴各地之际，遂将何教授纳入该栏目的第一个报道对象，供师生借鉴、为学生壮行。 40岁的武汉人，我校微生物学本科和硕士毕业，哈佛大学医学院博士后，组建学校蛋白组学和代谢组学平台，对学生要求严格，领衔的课题组今年连续在国际著名学术杂志发表两篇论文，影响因子都在10以上有关生命科学技术学院教授何正国的信息都只是碎片，这位微生物专家低调的连想报考他研究生的外校学生都要在网上求助。 何正国比自己研究生在实验室呆的时间要长很多，以至于给实验室送水的工人找他拿水票比找学生更方便。如果没有特别重要的事情，他会严格遵循着两点一线，每天从家到实验室，总是准时出现在实验室，一直呆到很晚，周末和节假日也不例外。马上要到昆明医学院工作的研究生张璐感叹：这3年导师其实做了6年的事。仅半年时间，就能发出两篇影响因子10以上的文章，这在国内微生物领域团队中是从来没有过的。何正国的愧疚隐藏在收获的喜悦之后：没有时间很好的陪家人，尤其是陪自己年迈的母亲。母亲是何正国回到武汉的重要的原因之一。 清水捞鱼：从平常科研材料寻找创新点 2004年，在哈佛大学医学院完成博士后工作的何正国面临着选择：英国等国外研究机构希望他过去工作，而武汉大学等国内机构也伸出了橄榄枝。父亲早年去世，母亲年事已高，需要身边有人照顾，何正国作出了回武汉的选择。5年过去，他很轻描淡举地回忆自己的选择：母亲、老婆孩子一大家人，不想再在外面跑了。 从1995年6月硕士毕业开始，到2004年回到武汉，何正国已经在国内跑了10年，这10年，他真正找到了科研的兴趣，学会了自己认为最重要的本领：清水捞鱼，即从平常的科研材料去发现创新点的科学思路。 1995年，硕士毕业的何正国来到荆州江汉石油学院（注：现为长江大学），从事石油地质特殊微生物的研究。因为与油田的天然关系，石油学院的横向课题很多，年轻的何正国总能在这些课题组里找到自己的位置，收入也不错。但时间长了，何正国觉得非科班出身自己很难真正融入有关石油的研究，独立开展工作、独立承担课题都很遥远，提高自己成为了最紧迫的事。1998年，何正国考到了中国科学院微生物所。 因为有了3年的工作经历，何正国重新学习的针对性很强，也格外的勤奋。1999年，中科院推出新政，博士要毕业必须有两篇SCI论文，这让一起考进该所的10多名博士多少有些措手不及，而何正国在这一年的年底就发表了两篇SCI论文。正好此时丹麦哥本哈根大学生物化学系分子生物学研究所与中国科学院微生物所有合作培养协议，2000年，毕业已经不是问题的何正国来到丹麦该所作访问博士。 丹麦的学习进一步开阔了何正国的视野，使得他有机会和微生物领域世界顶级科研院所接触。2001年，博士毕业的何正国很顺利的来到美国哈佛大学医学院，师从美国科学院院士查尔斯.尼克森（Charles C. Richardson）教授。在何正国眼里，查尔斯.尼克森这个老头似乎有种魔力：他所选取的噬菌体是个很平常的材料，各项研究做的十分充分，要出成果是很难的。但这个神奇的老头却隔一段时间就有新的重大成果出现。何正国特别打了个比喻：这就像大家在清水池塘捞鱼，如果有人总能从中捞出大鱼那肯定是很有本事的。 关键不是材料、不是实验条件，而是怎样确立思路、选准角度，从看似平常材料总能找到创新点，从导师身上，何正国领悟了清水捞鱼背后的科学真谛。在哈佛期间，何正国也是利用T7噬菌体，发现了病毒的单链DNA结合蛋白C-末端小肽对其DNA聚合酶、DNA解旋酶以及引发酶等多个复制关键酶的功能有重要调控作用，在国际著名杂志JBC上发表研究论文2篇，有关研究结果最近被《自然》等杂志引用。 勤奋沉潜：3年时间成长的平台 2009年6月3日上午8点20分，微生物重点实验室的一场硕士答辩惊动了很多人：7位微生物领域的国内权威专家组成的超级豪华答辩委员会，其中有华科的副校长骆清铭等人，有人说这堪比博士答辩委员会；副校长高翅专门来旁听；此后校园网发布的《两位女孩的答辩》短时间内点击率就达到3000人次以上。答辩会评委、副校长张献龙这样评价这场答辩：两个硕士发（影响因子）10以上的文章，这在我校具有里程碑式的意义。骆清铭等答辩委员则说：半年内就能发出两篇影响因子１０以上的文章，国内微生物领域的团队还没有过先例。 答辩的3个硕士生都是何正国的学生，其中两个女孩在校内似乎比她们的导师更出名：郭曼曼，生科院2006级本硕连读研究生，她构建一个在常规条件下对结核分枝杆菌的功能基因进行方便安全研究的遗传操作平台，并寻找可能在结核病原潜伏感染及耐药性突变产生中发挥关键作用的基因。今年2月18日，其成果在国际著名学术杂志《基因组研究》发表；张璐，2006级从云南师大考入我校。在何正国的指导下，她试图弄明白古菌DNA复制起始蛋白和DNA聚合酶之间存在物理的和功能性的相互作用，并希望阐明在古菌生命体中DNA复制起始和延伸两个过程之间的分子偶联机制，4月，这项由我校独立完成的成果发表在国际权威杂志《美国科学院院刊》（PNAS）上。 在答辩现场，委员们更关心研究思路的由来。两位女孩都坦承：自己在开始接触课题时，都曾怀疑能否做出东西来。何正国的回答给了她们底气：我给你们的都是好课题，你们可以做出发《自然》杂志的东西，也可以把整个大的课题都毁掉。 2005年9月回到学校后，何正国便是与众多研究生一起摸爬滚打，完全的沉潜下去，组建了一个全新的蛋白质组学的平台。何正国获得了50万的启动经费，这相对后来引进人才的启动经费相比并不充裕。在农业微生物国家重点实验室主任陈焕春院士的帮助下，何正国很快参加到了一些重大项目中，结核杆菌的研究便是从这时开始启动的。 学校给予了何正国构建蛋白质组学平台的具体任务：党委书记李忠云和生科院院长、中科院院士 张启发 等都对该平台寄以厚望。从2006年开始，学校先后投资了600余万元来搭建这个平台。以前某些平台建设失败的阴影让部分人怀疑蛋白质组学平台组建的意义。何正国感受到了这些压力。在回忆这段日子的时候他说：更多的压力都被学校领导和 张启发 院士给过滤了，这样我有了一个相对宽容的沉潜的机会。 一个完全从头开始的平台碰到了很多的困难，最大的困难在于没有任何技术储备，何正国只有和自己的学生一起来从头摸索一切。平台没有其他老师和实验技术人员，2005年来到学校时何正国带了一个硕士研究生，在周俊初教授的支持下，他有了两个博士生。到2006年，又招了5个硕士生。这批学生成为了何正国工作的生力军。 充分挖掘这些研究生的潜力、培养他们对科研的兴趣成为了何正国的重点工作。每周碰头，每两周汇报一次工作进展，鼓励学生大量涉猎相关领域研究的文献。这位并不多说话的教授说话逻辑很强，总是用最简洁的话来回答问题。在每两周例行的研究进展中，他要求研究生：一两句话报告所看的每篇参考文献的内容，而这些学生中的勤奋者，两个周有可能会看70多篇国内外文献。 何正国的严格在生科院和农业国家微生物重点实验室是出了名的。2006年7月，张璐来不及享受大学毕业的最后一个暑假，就来到学校进入实验室，而郭曼曼更早的时候已经开始与实验室打交道。研一有大量的课程要学习，课余的时间两位女孩被要求泡在实验室，去做一些像构建文库、设计载体等实验的基本操作。正是这些看似简单的基础操作，让两人开始重新认识科研，郭曼曼甚至有了句实验室的名言：如果你没成功，那是因为你失败的次数还不够多。在这样的要求下，实验室的人都非常注重效率，在实验室的每个人都在同时做几项事情，在转化的同时，还在做PCR，同时还在跑着胶。这样的氛围中，时间安排自然紧凑。科研还是要时间投入了，我们效率上来了，时间投入自然就有保证，张璐这样感慨。 何正国组建的平台在微生物的DNA复制调控研究领域一直是在与国际顶级实验室的激烈竞争中逐步发展起来的。两年前，他们吃了一次哑巴亏。课题组在古菌中发现了多个DNA复制起始蛋白能够协同参与DNA复制原点的识别，但这一重大发现却被退稿。而不久后，牛津大学、加州大学等国外著名机构的科学家联手在《科学》杂志发表了非常相似的结果。２００７年８月３１日，何正国至今仍很清楚的记得《科学》发表论文的日子。一方面我们吃了个亏，觉得很遗憾，但一方面对自己的研究思路是更有信心了。今年的井喷坚定了何正国的信心，他说：更多、更大的惊喜应该在后面。 郭曼曼打算出国，张璐则要到昆明医学院工作，选择这份工作很重要的原因是男友在昆明工作。６月３日的上午，评委打分的间隙，何正国特意抽空跑出来，他一如以往的直率：答辩你们表现出还是知识面不广，暴露出你们积累还是不够；而且委员们更关心你们是如何提出问题，如何从更广泛的意义上去评价这些研究，显然你们并没有很好的思考这些。 结核杆菌和古菌这两个国内科学界做的很多的材料，两位研究生却都做出了大文章，何正国显然更希望研究生能掌握清水捞鱼的思维方法，他叮嘱这些即将远行的弟子： 不管在哪工作，最重要的是怎样思考问题的科学思维习惯，而不仅仅是把目光盯在新的技术手段上。

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终于污染了

liudongyang 2009-6-22 12:21

原代培养的细胞终于污染了，正在找原因。一瓶为霉菌污染，瓶底肉眼可以看到灰黄的菌落，放大菌丝纠结在一起。一瓶为球菌污染，满天繁星，惨不忍睹。

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应该重视微生物制剂在现代农业中的应用研究

liminglei 2009-6-17 17:55

自从循环农业成为热点话题以来，有关微生物在现代农业中的作用也就热了起来，这应该源以微生物在地球生物圈食物链中的分解者地位。现代工业带给农业的最大影响在于化肥的生产，可以说，化肥使得传统农业失去了魅力，但是，化肥的应用同样也产生了许多效果，如：农产品的质量问题、土壤质量下降、等等。 所以，在西方国家就出现了有机农业的概念，在我国就有绿色农业或循环农业的提法，其核心问题就是回归传统农业的生产方法，禁止农业生产对现代工业产品的依赖，特别是化肥、农药的使用。而是利用生物的方法解决农业生产的问题。因此，目前所谓的生物农药、生物肥料（微生物制剂）的研制就显得很热门！ 但是，目前的微生物制剂产品能够解决这一问题吗？答案并不肯定。实际上，微生物制剂产品不能够取代化肥、农药。这是由于人类对于微生物世界认识的局限性，现代微生物学只是解决了可培养微生物的认识，可是，对于那些不可培养微生物在自然界中的作用还需要探索！也很值得探索！

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地球、微生物细胞与鸡蛋的比较研究

biozhang 2009-6-16 10:48

张星元：地球、微生物细胞与鸡蛋的比较研究 地球好比一个大鸡蛋，微生物细胞好比一个小鸡蛋，它们与鸡蛋一样都属于开放系统。 开放系统与其环境之间有交流。开放系统的资源是指其自备的条件。 因此某开放系统对应的环境所给予其的光和热不能划为它的资源，应该划为其环境为它提供的条件。至于规律性地提供的条件是否可以看作是该开放系统的一种特殊的资源，可以讨论。因此太阳光对于地球这个开放系统来说是应该是条件， 太阳光对于太阳系这个开放系统来说是资源。 老母鸡孵小鸡时为鸡蛋提供的热量也是鸡蛋这个开放系统发生熵变的条件 ，而鸡蛋受精与否是鸡蛋的资源问题。受精的鸡蛋可以被母鸡孵出小鸡（ 熵减 ），未受精的鸡蛋同样条件下孵不出小鸡（ 熵值基本保持不变 ）。 太阳光照耀地球，也照耀邻近地球的火星，为什么地球这样繁荣而火星却是另一番景象？除了它们各自与太阳的距离稍有差别外， 资源不一样，发展的起点不一样 。 微生物细胞的DNA是其最重要的内部资源，它的生存环境使外部条件；在同样的生存环境中不同种的微生物细胞各行其是。

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美丽的微世界

Moonkey 2009-5-31 18:46

最近，做细菌的鉴定，做了一些细菌的电子显微镜的照片。发现，原来在我们目力所不能及的地方，美丽也无处不在；贴几张细菌的SEM照片，和大家分享下。觉得好的话，也请大家把自己做的微世界或其他的美丽图片一起分享下，在紧张辛苦的实验后，也轻松下紧绷的神经。 （微生物圈主，一个小提议，是否可以组织个小活动，让做微生物的都晒晒自己做的不同微生物的图片，既可以放松心情，也可以做为科研工作的参考哦）。

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海洋微生物研究培养基

热度 1 luweidong 2009-5-9 11:19

引用出处： http://www.51xuewen.com/Blog/B_aShow.aspx?blog=wangleleID=9497 Marine Agar (DSMZ Medium 123) Composition per liter: Agar ..................................................................15.0g Tryptone............................................................10.0g Peptone ...............................................................5.0g Yeast extract ........................................................1.0g Synthetic seawater ............................................. 1.0L pH 7.8 0.2 at 25C Synthetic Seawater Composition per liter: NaCl ..................................................................24.0g MgCl26H2O .....................................................11.0g Na2SO4................................................................4.0g CaCl26H2O.........................................................2.0g KCl......................................................................0.7g KBr......................................................................0.1g SrCl26H2O .......................................................0.04g H3BO3 ...............................................................0.03g NaSiO39H2O...................................................5.0mg NaF...................................................................3.0mg NH4NO3 ...........................................................2.0mg Fe3PO44H2O ...................................................1.0mg Preparation of Synthetic Seawater: Add components to distilled water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Preparation of Medium: Add agar, tryptone, peptone, and yeast extract to synthetic seawater and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Adjust pH to 7.8. Gently heat and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Pour into sterile Petri dishes or leave in tubes. Use: For the cultivation and maintenance of Halobacillus halophilus, Halomonas spp., Vibrio harveyi,Cobetia marina, and Ruegeria atlantica. Marine Agar 2216(DSMZ Medium 604) Composition per liter: NaCl ................................................................19.45g Agar ..................................................................15.0g MgCl2..................................................................8.8g Peptone................................................................5.0g Na2SO3..............................................................3.24g CaCl2...................................................................1.8g Yeast extract ........................................................1.0g KCl....................................................................0.55g NaHCO3 ............................................................0.16g Ferric citrate........................................................0.1g KBr....................................................................0.08g SrCl2..................................................................0.03g H3BO3 ...............................................................0.02g Na2HPO4 ..........................................................8.0mg Na2SiO3............................................................4.0mg NaF...................................................................2.4mg NH4NO3 ...........................................................1.6mg pH 7.6 0.2 at 25C Source: This medium is available as a premixed powder from BD Diagnostic Systems. Preparation of Medium: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat while stirring and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Pour into sterile Petri dishes or leave in tubes. Use: For the cultivation and maintenance of Hyphomonas spp., Oceanospirillum spp., Hyphomicrobium indicum, Psychroflexus gondwanensis=Flavobacterium gondwanense, Salegentibacter salegens=Flavobacterium salegens, Psychromonas antarctica, Sulfitobacter mediterraneus, Thalassomonas viridans,Vibrio spp., Marinospirillum minutulum=Oceanospirillum minutulum, Terasakiella pusilla=Oceanospirillum pusillum, Pseudoalteromonas atlantica=Alteromonas atlantica, Pseudomonas atlantica,Roseobacter spp., Erythrobacter longus, Pseudospirillum japonicum=Oceanospirillum japonicum,Marinobacter hydrocarbonoclasticus (Pseudomonas nautica), Psychrobacter spp., and Moritella japonica. For the isolation, cultivation, and maintenance of a wide variety of heterotrophic marine bacteria. Marine Agar with Biphenyl Composition per liter: NaCl ................................................................19.45g Agar ..................................................................15.0g MgCl2..................................................................8.8g Peptone ...............................................................5.0g Na2SO3..............................................................3.24g CaCl2...................................................................1.8g Yeast extract........................................................1.0g KCl....................................................................0.55g NaHCO3............................................................0.16g Ferric citrate........................................................0.1g KBr ...................................................................0.08g SrCl2..................................................................0.03g H3BO3 ...............................................................0.02g Na2HPO4..........................................................8.0mg Na2SiO3............................................................4.0mg NaF ..................................................................2.4mg NH4NO3 ...........................................................1.6mg Biphenyl...........................................................1.0mg pH 7.6 0.2 at 25C Preparation of Medium: Add components, except biphenyl, to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Pour into sterile Petri dishes or leave in tubes. After agar solidifies, aseptically add a few crystals of biphenyl to each plate. Use: For the cultivation and maintenance of biphenyl-utilizing marine bacteria, such as Cycloclasticus pugetii. Marine Agar with -Carrageenan Composition per 1070.0mL: Solution A.......................................................... 1.0L Solution B ..................................................... 60.0mL Solution C ..................................................... 10.0mL pH 7.2 0.2 at 25C Solution A: Composition per liter: NaCl ..................................................................25.0g Agar ..................................................................15.0g MgSO47H2O......................................................5.0g Casamino acids ...................................................2.5g Carrageenan.....................................................2.5g NaNO3.................................................................2.0g CaCl22H2O.........................................................0.2g KCl......................................................................0.1g Preparation of Solution A: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Solution B: Composition per 100.0mL: Na2HPO42H2O.................................................3.56g Preparation of Solution B: Add component to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Solution C: Composition per 100.0mL: FeSO47H2O........................................................0.3g Preparation of Solution C: Add component to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Preparation of Medium: Aseptically add 60.0mL of sterile solution B and 10.0mL of sterile solution C to 1.0L of sterile solution A. Mix thoroughly. Pour into sterile Petri dishes or distribute into sterile tubes. Use: For the cultivation and maintenance of ATCC strain 43554. Marine Agar with - and -Carrageenan Composition per 1070.0mL: Solution A.......................................................... 1.0L Solution B..................................................... 60.0mL Solution C..................................................... 10.0mL pH 7.2 0.2 at 25C Solution A: Composition per liter: NaCl ..................................................................25.0g Agar ..................................................................15.0g MgSO47H2O......................................................5.0g Casamino acids ...................................................2.5g NaNO3 ................................................................2.0g -Carrageenan...................................................1.25g -Carrageenan...................................................1.25g CaCl22H2O ........................................................0.2g KCl......................................................................0.1g Preparation of Solution A: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Solution B: Composition per 100.0mL: Na2HPO42H2O.................................................3.56g Preparation of Solution B: Add component to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Solution C: Composition per 100.0mL: FeSO47H2O........................................................0.3g Preparation of Solution C: Add component to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Preparation of Medium: Aseptically add 60.0mL of sterile solution B and 10.0mL of sterile solution C to 1.0L of sterile solution A. Mix thoroughly. Pour into sterile Petri dishes or distribute into sterile tubes. Use: For the cultivation and maintenance of Pseudomonas carrageenovora. Marine Agar with Naphthalene Composition per liter: NaCl ................................................................19.45g Agar ..................................................................15.0g MgCl2..................................................................8.8g Peptone ...............................................................5.0g Na2SO3..............................................................3.24g CaCl2...................................................................1.8g Yeast extract ........................................................1.0g KCl....................................................................0.55g NaHCO3 ............................................................0.16g Ferric citrate........................................................0.1g KBr....................................................................0.08g SrCl2..................................................................0.03g H3BO3 ...............................................................0.02g Na2HPO4 ..........................................................8.0mg Na2SiO3............................................................4.0mg NaF...................................................................2.4mg NH4NO3 ...........................................................1.6mg Naphthalene ........................................................1mg pH 7.6 0.2 at 25C Preparation of Medium: Add components, except naphthalene, to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Pour into sterile Petri dishes or leave in tubes. After agar solidifies, aseptically add a few crystals of naphthalene to each plate. Use: For the cultivation and maintenance of naphthalene-utilizing marine bacteria Marine Agar with Sulfur (ATCC Medium 1922) Composition per liter: NaCl ................................................................19.45g Sulfur ................................................................10.0g MgCl2..................................................................8.8g Peptone................................................................5.0g Na2SO3..............................................................3.24g CaCl2...................................................................1.8g Yeast extract ........................................................1.0g KCl....................................................................0.55g NaHCO3 ............................................................0.16g Ferric citrate........................................................0.1g KBr....................................................................0.08g SrCl2..................................................................0.03g H3BO3 ...............................................................0.02g Na2HPO4 ..........................................................8.0mg Na2SiO3............................................................4.0mg NaF...................................................................2.4mg NH4NO3 ...........................................................1.6mg pH 7.6 0.2 at 25C Preparation of Sulfur: Autoclave sulfur for 15 min at 0 psi pressure100C on three successive days. Preparation of Medium: Prepare anaerobically under a gas phase of 80% N2 + 10% CO2 + 10% H2. Add components, except sulfur, to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat while stirring and bring to boiling. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Cool to 5055C. Aseptically add 10.0g of sterile sulfur. Mix thoroughly. Aseptically and anaerobically, under a gas phase of 80% N2 + 10% CO2 + 10% H2, distribute into sterile tubes. Use: For the cultivation and maintenance of Thermococcus litoralis. Marine Ameba Medium Composition per liter: Agar ..................................................................10.0g Malt extract .........................................................0.1g Yeast extract........................................................0.1g Artificial seawater.............................................. 1.0L Artificial Seawater: Composition per liter: NaCl ..................................................................27.5g MgSO4 7H2O...................................................6.78g MgCl26H2O .....................................................5.38g KCl....................................................................0.72g NaHCO3............................................................. 0.2g CaCL22H2O.......................................................1.4g Preparation of Artificial Seawater: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Preparation of Medium: Add components to artificial seawater and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Pour into sterile Petri dishes or leave in tubes. Use: For the cultivation of Cochliopodium clarum, Heteramoeba clara, Ling***oeba leei, Paramoeba pemaquidensis, and Vannella species. Marine Broth 2216 (LMG Medium 164) Composition per liter: NaCl ................................................................19.45g MgCl2..................................................................8.8g Peptone ...............................................................5.0g Na2SO3..............................................................3.24g CaCl2...................................................................1.8g Yeast extract........................................................1.0g KCl....................................................................0.55g NaHCO3............................................................0.16g Ferric citrate........................................................0.1g KBr ...................................................................0.08g SrCl2..................................................................0.03g H3BO3 ...............................................................0.02g Na2HPO4..........................................................8.0mg Na2SiO3............................................................4.0mg NaF...................................................................2.4mg NH4NO3 ...........................................................1.6mg pH 7.6 0.2 at 25C Source: This medium is available as a premixed powder from BD Diagnostic Systems. Preparation of Medium: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat while stirring and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Use: For the cultivation of Vibrio liquefaciens and for the isolation, cultivation, and maintenance of a wide variety of heterotrophic marine bacteria. Marine Broth with Biphenyl Composition per liter: NaCl ................................................................19.45g MgCl2..................................................................8.8g Peptone................................................................5.0g Na2SO3..............................................................3.24g CaCl2...................................................................1.8g Yeast extract ........................................................1.0g KCl....................................................................0.55g NaHCO3 ............................................................0.16g Ferric citrate........................................................0.1g KBr....................................................................0.08g SrCl2..................................................................0.03g H3BO3 ...............................................................0.02g Na2HPO4 ..........................................................8.0mg Na2SiO3............................................................4.0mg NaF...................................................................2.4mg NH4NO3 ...........................................................1.6mg Biphenyl ...........................................................1.0mg pH 7.6 0.2 at 25C Preparation of Medium: Add components, except biphenyl, to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Aseptically add a few crytals of biphenyl to each tube or flask. Use: For the cultivation of biphenyl-utilizing marine bacteria. Marine Broth with -Carrageenan Composition per 1070.0mL: Solution A.......................................................... 1.0L Solution B ..................................................... 60.0mL Solution C ..................................................... 10.0mL pH 7.2 0.2 at 25C Solution A: Composition per liter: NaCl ..................................................................25.0g MgSO47H2O......................................................5.0g Casamino acids ...................................................2.5g -Carrageenan .....................................................2.5g NaNO3 ................................................................2.0g CaCl22H2O ........................................................0.2g KCl......................................................................0.1g Preparation of Solution A: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Solution B: Composition per 100.0mL: Na2HPO42H2O.................................................3.56g Preparation of Solution B: Add component to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Solution C: Composition per 100.0mL: FeSO47H2O........................................................0.3g Preparation of Solution C: Add component to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Preparation of Medium: Aseptically add 60.0mL of sterile solution B and 10.0mL of sterile solution C to 1.0L of sterile solution A. Mix thoroughly. Pour into sterile Petri dishes or distribute into sterile tubes. Use: For the cultivation of ATCC strain 43554. Marine Broth with - and -Carrageenan Composition per 1070.0mL: Solution A.......................................................... 1.0L Solution B..................................................... 60.0mL Solution C..................................................... 10.0mL pH 7.2 0.2 at 25C Solution A: Composition per liter: NaCl ..................................................................25.0g MgSO47H2O......................................................5.0g Casamino acids ...................................................2.5g NaNO3 ................................................................2.0g -Carrageenan...................................................1.25g -Carrageenan...................................................1.25g CaCl22H2O ........................................................0.2g KCl......................................................................0.1g Preparation of Solution A: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Solution B: Composition per 100.0mL: Na2HPO42H2O.................................................3.56g Preparation of Solution B: Add component to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Solution C: Composition per 100.0mL: FeSO47H2O........................................................0.3g Preparation of Solution C: Add component to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Preparation of Medium: Aseptically add 60.0mL of sterile solution B and 10.0mL of sterile solution C to 1.0L of sterile solution A. Mix thoroughly. Distribute into sterile tubes or flasks. Use: For the cultivation and maintenance of Pseudomonas carrageenovora. Marine Broth with Naphthalene Composition per liter: NaCl ................................................................19.45g MgCl2..................................................................8.8g Peptone................................................................5.0g Na2SO3..............................................................3.24g CaCl2...................................................................1.8g Yeast extract ........................................................1.0g KCl....................................................................0.55g NaHCO3 ............................................................0.16g Ferric citrate........................................................0.1g KBr....................................................................0.08g SrCl2..................................................................0.03g H3BO3 ...............................................................0.02g Na2HPO4 ..........................................................8.0mg Na2SiO3............................................................4.0mg NaF...................................................................2.4mg NH4NO3 ...........................................................1.6mg Naphthalene ........................................................1mg pH 7.6 0.2 at 25C Preparation of Medium: Add components, except biphenyl, to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Aseptically add a few crytals of naphthalene to each tube or flask. Use: For the cultivation of naphthalene-utilizing marine bacteria. Marine Broth with Sulfur Composition per liter: NaCl ................................................................19.45g Sulfur ................................................................10.0g MgCl2..................................................................8.8g Peptone ...............................................................5.0g Na2SO3..............................................................3.24g CaCl2...................................................................1.8g Yeast extract........................................................1.0g KCl....................................................................0.55g NaHCO3............................................................0.16g Ferric citrate........................................................0.1g KBr ...................................................................0.08g SrCl2..................................................................0.03g H3BO3 ...............................................................0.02g Na2HPO4..........................................................8.0mg Na2SiO3............................................................4.0mg NaF ..................................................................2.4mg NH4NO3 ...........................................................1.6mg pH 7.6 0.2 at 25C Preparation of Sulfur: Autoclave for 15 min at 0 psi pressure100C on three successive days. Preparation of Medium: Prepare anaerobically under a gas phase of 80% N2 + 10% CO2 + 10% H2. Add components, except sulfur, to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat while stirring and bring to boiling. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Cool to 50C. Aseptically add 10.0g of sulfur. Mix thoroughly. Aseptically and anaerobically, under a gas phase of 80% N2 + 10% CO2 + 10% H2, distribute into sterile tubes. Use: For the cultivation of Thermococcus litoralis. Marine Caulobacter Medium Composition per liter: Proteose peptone...............................................10.0g Yeast extract........................................................3.0g Artificial seawater.............................................. 1.0L pH 7.27.4 at 25C Artificial Seawater: Composition per liter: Commercially available marine aquarium salts mixture ...........................variable Preparation of Artificial Seawater: Add commercially available marine aquarium salts mixture to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Preparation of Medium: Combine components. Mix thoroughly. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Use: For the cultivation of Caulobacter halobacteroides and Caulobacter maris. Marine Chlorobiaceae Medium 2 Composition per 1051.0mL: Solution 1.................................................... 950.0mL Na2S9H2O solution...................................... 60.0mL NaHCO3 solution .......................................... 40.0mL Vitamin B12 solution ....................................... 1.0mL pH 6.8 0.2 at 25C Solution 1: Composition per 950.0mL: NaCl ..................................................................20.0g MgSO47H2O......................................................3.0g KH2PO4...............................................................1.0g NH4Cl .................................................................0.5g CaCl22H2O.......................................................0.05g Trace elements solution SL-8 ......................... 1.0mL Preparation of Solution 1: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 950.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Cool to 4550C. Trace Elements Solution SL-8: Composition per liter: Disodium EDTA .................................................5.2g FeCl24H2O.........................................................1.5g CoCl26H2O ......................................................0.19g MnCl24H2O .......................................................0.1g ZnCl2.................................................................0.07g H3BO3 ...............................................................0.06g NaMoO42H2O..................................................0.04g CuCl22H2O ......................................................0.02g NiCl26H20........................................................0.02g Preparation of Trace Elements Solution SL8: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Na2S9H2O Solution: Composition per 100.0mL: Na2S9H2O..........................................................5.0g Preparation of Na2S9H2O Solution: Add Na2S9H2O to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Cool to 4550C. NaHCO3 Solution: Composition per 100.0mL: NaHCO3 ..............................................................5.0g Preparation of NaHCO3 Solution: Add NaHCO3 to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Filter sterilize. Vitamin B12 Solution: Composition per 100.0mL: Vitamin B12 ......................................................2.0mg Preparation of Vitamin B12 Solution: Add vitamin B12 to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Filter sterilize. Preparation of Medium: To 950.0mL of cooled, sterile solution 1, aseptically add 60.0mL of sterile Na2S9H2O solution, 40.0mL of sterile NaHCO3 solution, and 1.0mL of sterile vitamin B12 solution. Mix thoroughly. Adjust pH to 6.8 with sterile H2SO4 or Na2CO3 . Aseptically distribute into sterile 50.0mL or 100.0mL bottles with metal screw-caps and rubber seals. Completely fill bottles with medium except for a pea-sized air bubble. Use: For the isolation and cultivation of marine members of the Chlorobiaceae. Marine Chromatiaceae Medium 2 Composition per 1051.0mL: Solution 1.................................................... 950.0mL Na2S9H2O solution...................................... 60.0mL NaHCO3 solution.......................................... 40.0mL Vitamin B12 solution ....................................... 1.0mL pH 7.3 0.2 at 25C Solution 1: Composition per 950.0mL: NaCl ..................................................................20.0g MgSO47H2O......................................................3.0g KH2PO4...............................................................1.0g NH4Cl .................................................................0.5g CaCl22H2O ......................................................0.05g Trace elements solution SL-8 ......................... 1.0mL Preparation of Solution 1: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 950.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Cool to 4550C. Trace Elements Solution SL-8: Composition per liter: Disodium EDTA.................................................5.2g FeCl24H2O.........................................................1.5g CoCl26H2O ......................................................0.19g MnCl24H2O .......................................................0.1g ZnCl2.................................................................0.07g H3BO3 ...............................................................0.06g NaMoO42H2O..................................................0.04g CuCl22H2O ......................................................0.02g NiCl26H20........................................................0.02g Preparation of Trace Elements Solution SL8: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Na2S9H2O Solution: Composition per 100.0mL: Na2S9H2O..........................................................5.0g Preparation of Na2S9H2O Solution: Add Na2S9H2O to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Cool to 4550C. NaHCO3 Solution: Composition per 100.0mL: NaHCO3 ..............................................................5.0g Preparation of NaHCO3 Solution: Add NaHCO3 to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Filter sterilize. Vitamin B12 Solution: Composition per 100.0mL: Vitamin B12 ......................................................2.0mg Preparation of Vitamin B12 Solution: Add vitamin B12 to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Filter sterilize. Preparation of Medium: To 950.0mL of cooled, sterile solution 1, aseptically add 60.0mL of sterile Na2S9H2O solution, 40.0mL of sterile NaHCO3 solution, and 1.0mL of sterile vitamin B12 solution. Mix thoroughly. Adjust pH to 7.3 with sterile H2SO4 or Na2CO3 . Aseptically distribute into sterile 50.0mL or 100.0mL bottles with metal screw-caps and rubber seals. Completely fill bottles with medium except for a pea-sized air bubble. Use: For the isolation and cultivation of marine members of the Chromatiaceae. Marine Cytophaga Agar Composition per liter: Agar ..................................................................15.0g Nutrient broth......................................................8.0g Yeast extract ........................................................5.0g Salt solution ....................................................... 1.0L Salt Solution: Composition per liter: NaCl ................................................................12.86g MgCl2................................................................2.48g KCl....................................................................0.75g CaCl2.................................................................0.56g Fe(SO4)2(NH4)2...............................................0.048g Preparation of Salt Solution: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Preparation of Medium: Add solid components to 1.0L of salt solution. Mix thoroughly. Gently heat while stirring and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure 121C. Pour into sterile Petri dishes or leave in tubes. Use: For the cultivation and maintenance of Cytophaga species. Marine Cytophaga Medium Composition per liter: NaCl ..................................................................24.7g Agar ..................................................................15.0g MgSO47H2O......................................................6.3g MgCl26H2O .......................................................4.6g Tryptic digest of casein.......................................1.0g Yeast extract........................................................1.0g KCl......................................................................0.7g NaHCO3 solution .......................................... 10.0mL CaCl22H2O solution..................................... 10.0mL pH 7.2 0.2 at 25C NaHCO3 Solution: Composition per 10.0mL: NaHCO3..............................................................0.2g Preparation of NaHCO3 Solution: Add NaHCO3 to distilled/deionized water and bring volume to 10.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. CaCl22H2O Solution: Composition per 10.0mL: CaCl22H2O ........................................................1.2g Preparation of CaCl22H2O Solution: Add CaCl22H2O to distilled/deionized water and bring volume to 10.0mL. Mix thoroughly. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Preparation of Medium: Add components, except NaHCO3 solution and CaCl22H2O solution, to distilled/deionized water and bring volume to 980.0mL. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure 121C. Cool to 5055C. Aseptically add 10.0mL of sterile NaHCO3 solution and 10.0mL of sterile CaCl22H2O solution. Mix thoroughly. Pour into sterile Petri dishes or distribute into sterile tubes. Use: For the cultivation of Cytophaga species, Flexibacter species, Microscilla species, and Saprospira grandis. Marine Cytophaga Medium A Composition per liter: Agar ..................................................................15.0g Pancreatic digest of casein..................................2.0g Beef extract .........................................................0.5g Yeast extract........................................................0.5g Sodium acetate....................................................0.2g Seawater...................................................... 700.0mL pH 7.2 0.2 at 25C Preparation of Medium: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Pour into sterile Petri dishes or leave in tubes. Use: For the cultivation of Flexibacter maritimus. Marine Cytophaga Medium B Composition per liter: Agar ..................................................................15.0g Pancreatic digest of casein..................................2.0g Beef extract .........................................................0.5g Yeast extract ........................................................0.5g Sodium acetate....................................................0.2g Seawater...................................................... 500.0mL pH 7.2 0.2 at 25C Preparation of Medium: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Pour into sterile Petri dishes or leave in tubes. Use: For the cultivation of Vibrio ordalii. Marine Cytophaga Medium C Composition per liter: Agar ..................................................................15.0g Pancreatic digest of casein..................................2.0g Beef extract .........................................................0.5g Yeast extract ........................................................0.5g Sodium acetate....................................................0.2g pH 7.2 0.2 at 25C Preparation of Medium: Add components to seawater and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure 121C. Pour into sterile Petri dishes or leave in tubes. Use: For the cultivation of Cytophaga agarovorans, Cytophaga fermentans, and Cytophaga salmonicolor. Marine Desulfovibrio Medium Composition per liter: Solution A................................................... 980.0mL Solution B ..................................................... 10.0mL Solution C ..................................................... 10.0mL pH 7.8 0.2 at 25C Solution A: Composition per 980.0mL: NaCl ..................................................................25.0g DL-Sodium lactate...............................................2.0g MgSO47H2O......................................................2.0g Na2SO4................................................................1.0g NH4Cl .................................................................1.0g Yeast extract........................................................1.0g K2HPO4...............................................................0.5g CaCl22H2O ........................................................0.1g Resazurin .........................................................1.0mg Preparation of Solution A: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 980.0mL. Mix thoroughly. Gently heat and bring to boiling. Continue boiling for 3-4 min. Allow to cool to room temperature while gassing under 100% N2. Solution B: Composition per 10.0mL: FeSO47H2O........................................................0.5g Preparation of Solution B: Add FeSO47H2O to distilled/deionized water and bring volume to 10.0mL. Mix thoroughly. Solution C: Composition per 10.0mL: Ascorbic acid ......................................................0.1g Sodium thioglycolate ..........................................0.1g Preparation of Solution C: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 10.0mL. Mix thoroughly. Preparation of Medium: To 980.0mL of cooled solution A, anaerobically add 10.0mL of solution B and 10.0mL of solution C. Mix thoroughly. Adjust pH to 7.8 with NaOH. Distribute into tubes or flasks. During distribution, swirl the medium to keep the precipitate in suspension. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C. Use: For the cultivation and maintenance of Desulfovibrio desulfuricans, Desulfovibrio salexigens, and Desulfovibrio vulgaris. Marine Flagellate Medium Composition per 15.0mL: Rice grains ..........................................................2.0g Seawater........................................................ 15.0mL Preparation of Medium: Autoclave rice grains for 15 min at 15 psi pressure121C. Add 2.0g of sterile rice grains to 15.0mL of filter-sterilized seawater. Aseptically distribute into T-25 tissue culture flasks. Use: For the cultivation of Acanthoecopsis unguiculata, Amastigomonas species, Bicosoeca vacillans, Bodo designis, Bodo variabilis, Caecitellus parvulus, Choanoeca perplexa, Codosiga gracilis, Diaphanoeca grandis, Entosiphon species, Goniomonas species, Procryptobia species, Pseudobodo tremulans, Rhynchomonas nasuta, Salpingoeca urceolata, Stephanoeca diplocostata, and Stephanopogon apogon. Marine Flagellate Medium with B-Vitamins Composition per liter: Seawater...................................................... 990.0mL Vitamin solution............................................ 10.0mL Vitamin Solution: Composition per 100.0mL: ThiamineHCl ...................................................0.15g Calcium D-(+)-pantothenate..............................0.05g Nicotinamide.....................................................0.05g PyridoxalHCl ...................................................0.05g Riboflavin .........................................................0.05g Folic acid.........................................................0.025g PyridoxamineHCl ..........................................0.025g Biotin .............................................................12.5mg Preparation of Vitamin Solution: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 100.0mL. Mix thoroughly. Filter sterilize. Preparation of Medium: Allow natural seawater to age for 2 months. Filter sterilize. Aseptically add 100.0mL of sterile vitamin solution. Mix thoroughly. Aseptically distribute into sterile tubes or flasks. Use: For the cultivation of Oikomonas species. Marine Glucose Trypticase Yeast Extract Agar (MGTY Agar) Composition per liter: Agar ....................................................................8.0g Glucose ...............................................................2.0g Pancreatic digest of casein..................................1.0g Yeast extract ........................................................1.0g L-CysteineHClH2O............................................0.5g Seawater...................................................... 750.0mL Tris-HCl buffer (5.0 mM, pH 7.5) ................ 50.0mL Resazurin (0.1% solution)............................... 1.0mL pH 7.5 0.2 at 25C Preparation of Medium: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat while stirring and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks under 97% N2 + 3% H2. Cap with rubber stoppers and place tubes in a press. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C with fast exhaust. Use: For the cultivation and maintenance of Spirochaeta isovalerica. Marine Glucose Trypticase Yeast Extract Broth (MGTY Broth) Composition per liter: Glucose ...............................................................2.0g Pancreatic digest of casein..................................1.0g Yeast extract........................................................1.0g L-CysteineHClH2O............................................0.5g Seawater...................................................... 750.0mL Tris-HCl buffer (5.0 mM, pH 7.5) ................ 50.0mL Resazurin (0.1% solution) .............................. 1.0mL pH 7.5 0.2 at 25C Preparation of Medium: Add components to distilled/deionized water and bring volume to 1.0L. Mix thoroughly. Gently heat while stirring and bring to boiling. Distribute into tubes or flasks under 97% N2 + 3% H2. Cap with rubber stoppers and place tubes in a press. Autoclave for 15 min at 15 psi pressure121C with fast exhaust. Use: For the cultivation and maintenance of Spirochaeta isovalerica. Marine Methanogenium Alcohol Medium Composition per 1003.0mL: NaCl ..................................................................21.0g MgCl26H2O .......................................................3.0g NaCl ....................................................................1.0g KCl......................................................................0.5g MgCl26H2O .......................................................0.5g NH4Cl .................................................................0.4g Sodium acetate3H2O..........................................0.4g KH2PO4...............................................................0.2g CaCl22H2O ........................................................0.1g NaHCO3 solution.......................................... 60.0mL 2-Propanol....................................................... 5.0mL Na2S9H2O solution........................................ 3.0mL Cyanocobalamin solution ............................... 1.0mL Selenite-molybdate-tungstate solution............ 1.0mL Thiamine solution ........................................... 1.0mL Trace elements solution .................................. 1.0mL

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试说地球人的小兄弟——微生物

biozhang 2009-4-21 17:18

张星元：试说“地球人的小兄弟”——微生物 我对微生物的认识，说来话长。 老一辈把微生物叫做“微生虫”，意思就是肉眼看不见的害人精。幼儿园老师教导我们要讲究卫生，饭前便后洗手，掉在地上的食物不能放进嘴里；防的就是沾在手上、食物上的看不见的微生物钻进人体害人。 小学、中学也读了一些科普书，主要是关于上天、入地的（我幼时的梦想），直到高中毕业还是这样看待微生物。大学里学了微生物学（工业微生物学），才开始了修正对微生物的认识，原来有些微生物是能为人类制造工业产品的。 大学毕业后的十年间总是认为微生物既是人类的敌人又是人类的工具 ，希望自己能在使微生物成为我们在工业生产上的驯服工具的事业中为人类做出贡献。 在祖国“科学的春天（1978年）”里，我考上了研究生，主攻微生物生理学；毕业留校后主讲微生物生理课（一度执教微生物学）。在教学和科研的兴趣的驱动下，我阅读了大量的有关微生物的书籍和有关的科技读物，包括工业的、农业的、医疗卫生的、环境的、寄生或伴生的微生物……；做了大量的微生物领域的研究，努力攀登微生物科学高峰，渐渐进入“一览众山小”的境界。站在 微生物科学高峰 的平台上，我看到多种多样的微生物与人类发生各种各样的关系。 站在人类的立场上看，许多种微生物对人类是有益的，人们可以利用它们；有一些微生物对人类是有害的，人们应该提防它们 ；而多数微生物还没有来得及研究清楚，众说纷纭。 上个世纪九十年代，我深入研究微生物生命活动的规律的时候发现，站在人的立场上看待微生物太狭隘了， 世界并不只属于人类，人和微生物同样是地球上的居民，原则上处于平等的地位 。地球上各种生物（包括人类）之间的关系是错综复杂的，互相制约的，人类要在地球上生存发展下去就必须应顺自然规律施展自己（人类）的抱负，而绝不是以自己（人类）为中心画圈。微生物是与人类是同时处于地球上的有生命的存在物，在处理人类与微生物的关系时，人们应该尊重微生物，承认其自主性。 微生物没有为人类服务的义务，人们也不能把自己的意志强加给微生物 。 微生物是我们地球人的小兄弟，它们的存在，有的明显地对人类有益，有的明显地对人类有害；有的间接地对人类有益，有的间接地对人类有害；有的有对人类有益的一面，也有对人类有害的一面；有的表面看起来是有益于人类实际上处理不当却是有害的，有的表面看起来对 人类 有害 实际上处理得当却是有益的……。 如何与微生物相处，关键在于人类的智慧和包容 。科学技术的发展将更好的协调人与微生物之间的关系，任何事情都不该走极端。培菌、消毒、灭菌、抑制、激活、休眠、诱变、克隆、驯化、改良、研究等都只是最终实现人类和微生物双赢的手段。 人贵有自知之明，所以人类比其它生物高明。正因为高明，所以必须自持 ，否则“聪明反被聪明误”。

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神奇的微生物系列之酵母菌

热度 2 cutefay 2009-4-20 22:27

提起酵母菌，很多人想到的是我们用来蒸馒头发面用的干酵母。其实，酵母菌（yeast）是是一些单细胞真菌的统称。酵母菌是人类文明史中被应用得最早的微生物。 我国古代的酿酒作坊（汉代画像） 古埃及人酿制啤酒的场面 目前已知有1000多种酵母菌，它们在自然界分布广泛，主要生长在偏酸性的潮湿的含糖环境中，例如，在水果、蔬菜、蜜饯的内部和表面以及在果园土壤中最为常见。 下面是几张显微镜下的酵母菌的图，有电子显微镜的照片，也有光学显微镜下的照片。值得一提的是，任何物质在电子显微镜下观察到的原始照片都是黑白的照片，所谓彩色的电子显微镜的照片，是后来经过图像处理得到的。在光学显微镜下，大多数微生物也都是无色的，只有把菌体染色，才能够在光学显微镜下看清楚。 而酵母菌中我们最常见的同时也是最有用的就是我们发面用的酵母了，它的全称是酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），是酵母菌属的。酵母之所以能够用来发面，是因为酵母是兼性厌氧微生物，它在有氧气和没有氧气的情况下都能够生存，在有氧气的情况下进行呼吸代谢，在缺乏氧气的时候，酵母菌把糖类转化为二氧化碳和乙醇来获取能量。正因为酵母菌在缺少氧气的情况下能够产生二氧化碳，所以可以在面团里产生气体，使面团膨胀松软。 因为酵母菌发酵还可以产生乙醇，所以，可以用来酿酒（白酒、啤酒、黄酒、葡萄酒、米酒等）以及工业上生产燃料乙醇。 在这里顺便提一下，我们通常见到的动物和植物，都需要氧气才能生存，我们称之为呼吸作用，呼吸作用可以来代谢有机物质，来为生命体提供能量。虽然植物还可以通过光合作用制造氧气，但是植物还是要吸入氧气进行呼吸作用的。而有些微生物，却可以在没有氧气的情况下生存，它们是通过发酵作用来获取能量。这一点将在以后介绍厌氧微生物的篇幅中详细阐述。 酵母菌的用途非常大，除了用在食用上之外，还可以用在工业、医药、饲料、基因工程等方面。酵母是高等真核生物特别是人类基因组研究的模式生物，在生物信息学领域发挥重大的作用。 任何一种微生物都有其最适生存环境，酵母菌也不例外。温度、pH、营养元素等因素都可以影响酵母菌的生长。酵母菌的最适生长温度在30~35度左右，因此，我们在蒸馒头发面的时候，都要把它放在热一点的地方，让酵母菌生长和代谢快一些，能够产生更多的二氧化碳，发出来的面才会更松软。但是也要控制在一定的温度范围内，最高不要超过38℃~39℃。一般正常的温度应控制在26℃~28℃之内，如果使用快速生产法则不要超过30℃，因为超过该温度，将发酵过速，面团未充分成熟，保气能力则不佳，影响最终产品品质。另外，酵母菌只有在没有氧气的环境下才会产生二氧化碳，因此，发面的时候都是揉个大面团放着，没有人把面做成饺子皮那样来发面的。 酵母菌有对人有益的种类，也有对人体有害的种类。例如红酵母(Rhodotorula)会生长在浴帘等潮湿的家具上；白色假丝酵母（或称白色念珠菌）(Candida albicans)会生长在湿润的人类上皮组织，使人得真菌性皮肤病，需要用抗真菌的药治疗。 酵母的营养非常丰富，它的主要成分是蛋白质，几乎占了酵母干物质的一半含量，而且人体必需氨基酸含量充足，尤其是谷物中叫缺乏的赖氨酸含量较多。另一方面，含有大量的维生素B1,维生素B2及尼克酸。所以，现在很多维生素B族的保健品和营养品，都是从酵母中提取的出来的。另外，现在有很多的昂贵的护肤品，尤其是抗衰老的护肤品，也都是从酵母中提取一些物质制成的。现在还流行自制酵母面膜，我还经常自制，护肤效果的确非常好。就是把干酵母粉用水给调和，再加一点乳液或者其他保湿面膜调和，涂在脸上，过10到15分钟之后洗掉。做完自制酵母面膜之后，脸上感觉润润的，很有光泽。一小袋酵母不到一元钱，可以用上10次以上呢！爱美的女性不妨试试，真的是又经济又实惠。 以上图片来自网络

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神奇的微生物系列——概述

cutefay 2009-4-20 16:37

前言：前一阵子我们课题组的人在写一本书，我写的部分是和厌氧微生物相关的，也查了一些相关的资料，另外，我大学的小专业也是微生物专业。在这里，我想写一些微生物的科普系列的博文。我这是一时兴起想写的，我希望自己能够坚持下去。 微生物(microorganism简称microbe)是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体 微生物与人们的关系非常密切，人们无时无刻不在接触微生物。我们呼吸的空气，我们接触的物体上，我们的皮肤上、消化道内等等，都存在着很多微生物。它们有些是有害的，但也有些是有益的，还有一些是无害无益的。微生物的数量多得惊人，可以说，我们生活在微生物的海洋中。 给大家看一些数据： 农田中，每克土壤中的数量：细菌9.810^7个；放线菌2.010^6个；真菌1.210^5个；藻菌2.510^4个；原生动物3.010^4个。 在人的消化道内，微生物的数量如下表所示： 人体体表及体内存在大量的微生物： ☆ 皮肤表面平均10万个细菌/平方厘米； ☆ 口腔细菌种类超过500种； ☆ 肠道微生物总量达100万亿； ☆ 每克粪便的细菌总数为1000亿个； 人的口腔内的微生物： 万米深海、85公里高空、 地层下128米和427米 沉积岩中都发现有微生物存在。 微生物对人类来说是一把双刃剑，它对人类乃至整个自然界起着非常重要的作用。微生物是生态系统的分解者，是地球物质能量循环的一部分，它还能够为我们人类生产很多产品，例如食品类的酱油、酒、味精、豆腐乳、酸奶等等；医药类的抗生素、疫苗等等，化工产品的乙醇、丁醇、塑料制品等同时，微生物，尤其是厌氧微生物，是生命的起源。同时，有些病原微生物也在危害着人类的健康。在我们物质文明发达的今天，人们已经离不开微生物作为生产的工具。微生物具体的作用，将在具体的篇幅中介绍。 这系列博文不对微生物学系统知识做介绍，仅仅介绍一些和人们生活密切相关的微生物。 下面贴几张好看的微生物显微照片^_^

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微生物细胞生命活动的复杂性

热度 1 biozhang 2009-4-18 07:01

张星元：微生物生命活动的复杂性 微生物细胞是一个远离平衡状态的不平衡的开放体系 世界上一切物体总是相互作用、相互关联，形成一个整体。世界作为一个整体是无法进行实验和研究的，为了实验和研究的方便，只好从这个整体分隔出一部分（我们感兴趣的部分）来，这样分隔出来的被界面包围的部分（准备进行研究的部分），被称为热力学的体系（或系统），与体系相互作用着的其余部分称为该体系的环境或外界。 根据界面的性能可将热力学的体系分成3类：①孤立系统（隔离系统），指与环境既没有物质交换也没有能量交换的系统；②封闭系统，指与环境没有物质交换，但可以有能量交换的系统；③开放系统，指与环境既可有能量交换又可有物质交换的系统。 微生物活细胞属于哪一类系统呢？ 微生物的活细胞任何时刻都离不开它生存的环境，只有在与环境的交换中才能维持细胞结构和生命活动，因此微生物细胞绝不是孤立系统。如果微生物细胞是封闭系统，那么根据熵增加原理，它们（假定的封闭系统）及它们所处的环境组成的孤立系统必将自发地走向混乱，其结果必将是微生物细胞的解体；因为微生物活细胞是客观存在的，所以微生物细胞也不是封闭系统。综上所述， 微生物活细胞只能是开放系统。 微生物活细胞的生命活动是朝着有序的方向进行的，有序状态的形成和维持都需要与环境之间有交流的、开放的条件；而交换则要靠细胞内外的不平衡来推动。微生物活细胞总是不断地从环境取得营养物质（一般是作为化学能源的低熵物质），在细胞内进行生物氧化，获得代谢能和代谢中间物，同时把细胞内部这样的不可逆过程产生的热量（能量形式转换时耗散的能量）和一部分代谢中间物排放到环境中去，也就是把能量形式转换时发生的混乱（熵增）释放到环境中去。微生物的生存过程就是其自身与环境进行能量交换和物质交换的不平衡的过程，因此， 微生物活细胞是不平衡的开放系统。 在远离平衡状态下，开放系统在释放熵的同时宏观上走向有序。微生物活细胞靠消耗能量来维持细胞的高度有序（低熵）的状态。为了维持生存或使生物量有所增长，必须有足够的有效能源。如果净的能量输入超过临界值，细胞状态会涌现宏观变化，出现一种新的有序状态（生长或分化）。 对于微生物细胞这个系统而言，离开平衡状态越远，产生和输出熵的能力越强，有序化能力越强，细胞结构越稳定，细胞的活力越大。因此， 微生物活细胞是一个远离平衡状态的不平衡的开放系统。 微生物细胞代谢的实质就是实现负熵抑制熵增的过程 1.微生物的生存任何时刻都离不开它的环境 热力学的创建在系统学之前。从系统学的角度看，热力学第一定律分析封闭系统的情况：能量既不能创生也不会消灭而只能从一种形式转化成另一种形式；热力学第二定律描述隔离系统中的情况：任何自发过程总是持续熵增而趋向热寂。 那么能不能用已有的热力学常识，也就是封闭系统能量守恒，隔离系统持续熵增来解释微生物的生命活动呢？。如前所述，微生物活细胞是一个远离平衡状态的不平衡的开放系统，既不属于封闭系统又不属于隔离系统，这样的系统似乎已经超出了经典热力学研究的范围。 微生物的活细胞任何时刻都离不开它生存的环境，而且直接面向环境， 研究微生物系统必须同时研究它（它们）存在的环境，以及微生物与环境两者的互动关系。绝对不能单独将微生物系统抽出来套用热力学定律。 我们应该把微生物细胞和它所处的环境一起作为一个系统（假定这个系统是隔离系统）来考虑。 微生物细胞（以化能营养型微生物为例）不断地从环境中获取容易被其利用的营养物质，经代谢将其中的化学能转换为代谢能、在代谢能的支撑下形成代谢中间产物；代谢中间产物的一部分在细胞内可参与生物合成支持生长、分化或维持，其余（较难或不能被利用）作为代谢废物返回给环境。 有序的代谢调控促进能量形式的转换，代谢能支撑有序的代谢活动，代谢能形成和使用时，均发生能量的耗散（以热量的形式向环境散发），宏观上表现为有热量放出。 2.热力学中的熵 能量在系统空间中的分布（能量状态）通常是不均匀的，有能量梯度存在（如温度梯度，电化学梯度），可以被用来做功。能量梯度可用来做功，因被转换成其他形式的能量而降低，逐渐转变成没用的（做功的利用率较低的或不能做功的能量状态）均衡态，同时将热量不可逆地释放（能量耗散）到环境中去。 entropy是德国物理学家克劳修斯(Rudolf Clausius)在1850年创造的一个术语（中文译为熵），他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量分布完全均匀，那么，这个系统的熵就达到了最大值。 3. 负熵过程是微生物活细胞存在的基础 负熵是指系统与环境作交换而引起的系统自身的负熵变（熵值的减少）。负熵总是与系统吸收低熵物、消化低熵物以及产生和排出高熵物的整个过程联系在一起的。微生物活细胞的生长、繁殖或维持的过程，实质上就是实现负熵以抑制熵增的过程；负熵的实现有赖于环境对微生物细胞的供应，以及微生物细胞与其环境的对话和微生物细胞自主的代谢。微生物活细胞实现负熵的过程包括四个过程：①低熵物的输入微生物细胞对环境营养的吸收；②微生物细胞经济的子系统之间的竞争与协同；③熵的产出和高熵物的输出培养物的升温（不能做功的热能的放出）和代谢废物（高熵物）的排出；④信号传输和反馈调节（环境与微生物细胞的对话和细胞自主的生命活动）。 微生物细胞之不但不会因持续的熵增而自行解体，相反会因为新陈代谢而使细胞熵值降低（细胞走向一个释放熵的、宏观上有序的状态）；因此，微生物细胞代谢的实质就是实现负熵以抑制熵增的过程。 培养的环境条件和营养物质的供应是环境对微生物细胞系统的选择，环境条件的变化可以通过向微生物细胞的输入来控制微生物细胞；而微生物细胞向其环境输出，通过输出影响环境，则是其对环境的反作用。 负熵过程体现了微生物细胞与环境的双向选择作用和细胞自主的代谢功能，负熵过程是微生物活细胞存在的基础。 微生物细胞是典型的耗散结构 1. 关于能量耗散 在摩擦生热的过程中，做机械功的效率较高的机械能转变不能做机械功的热能，这在物理学中就叫能量耗散。微生物细胞的生命活动伴随着有热量产生，这是因为新陈代谢（包括分解代谢和合成代谢）中在能量形式转换（化学能与代谢能之间的转换）的过程中放出不能被自身回用的热能，所以 新陈代谢也是一种能量耗散过程。 2. 关于耗散结构 经典物理学理论认为，能量最低时，系统最稳定，否则系统将消耗能量产生熵，系统不稳定。耗散结构理论认为在高能量的情况下，开放系统也可以维持稳定。例如生物体，如果套用热力学定理定律，将被认为是一种极不稳定的结构，会因持续的熵增而自行解体；但实际上正好相反，生物体的生命活动始终是宏观有序的。 生物体是一种开放的结构，从环境中不断地吸收能量和物质，经新陈代谢而向环境放出熵，以破坏环境的方式保持系统自身的稳定。 耗散结构理论认为在开放的远离平衡的条件下，系统通过与外界交换物质与能量，通过能量的耗散和内部非线性动力学机制，可以形成和维持相对稳定的时空有序结构，由于 这种有序结构靠不断耗散能量来维持，故称之为耗散结构 。 3. 微生物细胞是典型的耗散结构 耗散结构理论指出，系统从无序状态过渡到这种耗散结构有几个必要条件，一是系统必须是开放的，即系统必须与外界进行物质、能量的交换；二是系统必须是远离平衡状态的，系统中物质、能量流和热力学力的关系是非线性的；三是系统内部不同元素之间存在着非线性相互作用，并且需要不断输入能量来维持。 根据耗散结构理论判定， 微生物细胞是典型的耗散结构 。

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微生物细胞生命活动的复杂性

biozhang 2009-4-18 07:00

张星元：微生物生命活动的复杂性 微生物细胞是一个远离平衡状态的不平衡的开放体系 世界上一切物体总是相互作用、相互关联，形成一个整体。世界作为一个整体是无法进行实验和研究的，为了实验和研究的方便，只好从这个整体分隔出一部分（我们感兴趣的部分）来，这样分隔出来的被界面包围的部分（准备进行研究的部分），被称为热力学的体系（或系统），与体系相互作用着的其余部分称为该体系的环境或外界。 根据界面的性能可将热力学的体系分成3类：①孤立系统（隔离系统），指与环境既没有物质交换也没有能量交换的系统；②封闭系统，指与环境没有物质交换，但可以有能量交换的系统；③开放系统，指与环境既可有能量交换又可有物质交换的系统。 微生物活细胞属于哪一类系统呢？ 微生物的活细胞任何时刻都离不开它生存的环境，只有在与环境的交换中才能维持细胞结构和生命活动，因此微生物细胞绝不是孤立系统。如果微生物细胞是封闭系统，那么根据熵增加原理，它们（假定的封闭系统）及它们所处的环境组成的孤立系统必将自发地走向混乱，其结果必将是微生物细胞的解体；因为微生物活细胞是客观存在的，所以微生物细胞也不是封闭系统。综上所述，微生物活细胞只能是开放系统。 微生物活细胞的生命活动是朝着有序的方向进行的，有序状态的形成和维持都需要与环境之间有交流的、开放的条件；而交换则要靠细胞内外的不平衡来推动。微生物活细胞总是不断地从环境取得营养物质（一般是作为化学能源的低熵物质），在细胞内进行生物氧化，获得代谢能和代谢中间物，同时把细胞内部这样的不可逆过程产生的热量（能量形式转换时耗散的能量）和一部分代谢中间物排放到环境中去，也就是把能量形式转换时发生的混乱（熵增）释放到环境中去。微生物的生存过程就是其自身与环境进行能量交换和物质交换的不平衡的过程，因此，微生物活细胞是不平衡的开放系统。 在远离平衡状态下，开放系统在释放熵的同时宏观上走向有序。微生物活细胞靠消耗能量来维持细胞的高度有序（低熵）的状态。为了维持生存或使生物量有所增长，必须有足够的有效能源。如果净的能量输入超过临界值，细胞状态会涌现宏观变化，出现一种新的有序状态（生长或分化）。 对于微生物细胞这个系统而言，离开平衡状态越远，产生和输出熵的能力越强，有序化能力越强，细胞结构越稳定，细胞的活力越大。因此，微生物活细胞是一个远离平衡状态的不平衡的开放系统。 微生物细胞代谢的实质就是实现负熵抑制熵增的过程 1.微生物的生存任何时刻都离不开它的环境 热力学的创建在系统学之前。从系统学的角度看，热力学第一定律分析封闭系统的情况：能量既不能创生也不会消灭而只能从一种形式转化成另一种形式；热力学第二定律描述隔离系统中的情况：任何自发过程总是持续熵增而趋向热寂。 那么能不能用已有的热力学常识，也就是封闭系统能量守恒，隔离系统持续熵增来解释微生物的生命活动呢？。如前所述，微生物活细胞是一个远离平衡状态的不平衡的开放系统，既不属于封闭系统又不属于隔离系统，这样的系统似乎已经超出了经典热力学研究的范围。 微生物的活细胞任何时刻都离不开它生存的环境，而且直接面向环境，研究微生物系统必须同时研究它（它们）存在的环境，以及微生物与环境两者的互动关系。绝对不能单独将微生物系统抽出来套用热力学定律。我们应该把微生物细胞和它所处的环境一起作为一个系统（假定这个系统是隔离系统）来考虑。 微生物细胞（以化能营养型微生物为例）不断地从环境中获取容易被其利用的营养物质，经代谢将其中的化学能转换为代谢能、在代谢能的支撑下形成代谢中间产物；代谢中间产物的一部分在细胞内可参与生物合成支持生长、分化或维持，其余（较难或不能被利用）作为代谢废物返回给环境。 有序的代谢调控促进能量形式的转换，代谢能支撑有序的代谢活动，代谢能形成和使用时，均发生能量的耗散（以热量的形式向环境散发），宏观上表现为有热量放出。 2.热力学中的熵 能量在系统空间中的分布（能量状态）通常是不均匀的，有能量梯度存在（如温度梯度，电化学梯度），可以被用来做功。能量梯度可用来做功，因被转换成其他形式的能量而降低，逐渐转变成没用的（做功的利用率较低的或不能做功的能量状态）均衡态，同时将热量不可逆地释放（能量耗散）到环境中去。 entropy是德国物理学家克劳修斯(Rudolf Clausius)在1850年创造的一个术语（中文译为熵），他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量分布完全均匀，那么，这个系统的熵就达到了最大值。 3. 负熵过程是微生物活细胞存在的基础 负熵是指系统与环境作交换而引起的系统自身的负熵变（熵值的减少）。负熵总是与系统吸收低熵物、消化低熵物以及产生和排出高熵物的整个过程联系在一起的。微生物活细胞的生长、繁殖或维持的过程，实质上就是实现负熵以抑制熵增的过程；负熵的实现有赖于环境对微生物细胞的供应，以及微生物细胞与其环境的对话和微生物细胞自主的代谢。微生物活细胞实现负熵的过程包括四个过程：①低熵物的输入微生物细胞对环境营养的吸收；②微生物细胞经济的子系统之间的竞争与协同；③熵的产出和高熵物的输出培养物的升温（不能做功的热能的放出）和代谢废物（高熵物）的排出；④信号传输和反馈调节（环境与微生物细胞的对话和细胞自主的生命活动）。微生物细胞之不但不会因持续的熵增而自行解体，相反会因为新陈代谢而使细胞熵值降低（细胞走向一个 释放熵的、宏观上有序的状态 ）；因此，微生物细胞代谢的实质就是实现负熵以抑制熵增的过程。 培养的环境条件和营养物质的供应是环境对微生物细胞系统的选择，环境条件的变化可以通过向微生物细胞的输入来控制微生物细胞；而微生物细胞向其环境输出，通过输出影响环境，则是其对环境的反作用。负熵过程体现了微生物细胞与环境的双向选择作用和细胞自主的代谢功能，负熵过程是微生物活细胞存在的基础。 微生物细胞是典型的耗散结构 1. 关于能量耗散 在摩擦生热的过程中，做机械功的效率较高的机械能转变不能做机械功的热能，这在物理学中就叫能量耗散。微生物细胞的生命活动伴随着有热量产生，这是因为新陈代谢（包括分解代谢和合成代谢）中在能量形式转换（化学能与代谢能之间的转换）的过程中放出不能被自身回用的热能，所以新陈代谢也是一种能量耗散过程。 2. 关于耗散结构 经典物理学理论认为，能量最低时，系统最稳定，否则系统将消耗能量产生熵，系统不稳定。耗散结构理论认为在高能量的情况下，开放系统也可以维持稳定。例如生物体，如果套用热力学定理定律，将被认为是一种极不稳定的结构，会因持续的熵增而自行解体；但实际上正好相反，生物体的生命活动始终是宏观有序的。生物体是一种开放的结构，从环境中不断地吸收能量和物质，经新陈代谢而向环境放出熵，以破坏环境的方式保持系统自身的稳定。 耗散结构理论认为在开放的远离平衡的条件下，系统通过与外界交换物质与能量，通过能量的耗散和内部非线性动力学机制，可以形成和维持相对稳定的时空有序结构，由于这种有序结构靠不断耗散能量来维持，故称之为耗散结构。 3. 微生物细胞是典型的耗散结构 耗散结构理论指出，系统从无序状态过渡到这种耗散结构有几个必要条件，一是系统必须是开放的，即系统必须与外界进行物质、能量的交换；二是系统必须是远离平衡状态的，系统中物质、能量流和热力学力的关系是非线性的；三是系统内部不同元素之间存在着非线性相互作用，并且需要不断输入能量来维持。 根据耗散结构理论判定，微生物细胞是典型的耗散结构。

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微生物分泌系统（非完整版）

热度 1 luweidong 2009-4-16 23:09

蛋白的分泌在调节微生物与周围环境的相互作用起很重要的作用。对于革兰氏阴性菌而言，分泌需要蛋白穿过细胞的内膜和外膜。还有很多的分泌蛋白的目的地是进入寄主细胞，因此其中的几种分泌系统包含使蛋白转膜穿过寄主细胞质膜的装置。 图1总结了目前已知分泌系统的主要特性。对于革兰氏阴性菌，一些分泌蛋白可以通过I型、III型和IV型分泌途径一步转运穿过细胞的内外膜。而其他的蛋白第一步通过Sec途径或者Tat途径先输出到周质间隙中，然后再通过II型、V型或者极少数通过I型、IV型分泌途径穿过（translocate across)外膜。对于革兰氏阳性菌而言，分泌蛋白主要通过Sec途径或者Tat途径穿过单层的膜。但是，对于革兰氏阳性菌中的分支杆菌就非常特殊，分泌蛋白是通过一个独特的VII途径穿过细胞壁和细胞质膜的，目前还不十分确定这个过程是否是一步还是两步来完成。

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微生物活细胞是什么东东？

biozhang 2009-4-13 09:04

张星元：微生物活细胞是什么东东？ 世界上一切物体总是相互作用、相互关联，形成一个整体。世界作为一个整体是无法进行实验和研究的，为了实验和研究的方便，只好从这个整体分隔出一部分（我们感兴趣的部分）来，这样分隔出来的被界面包围的部分（准备进行研究的部分），被称为热力学的体系（或系统），与体系相互作用着的其余部分称为该体系的环境或外界。 根据界面的性能可将热力学的体系分成3类：①孤立体系（隔离体系），指与环境既没有物质交换也没有能量交换的体系；②封闭体系，指与环境没有物质交换，但可以有能量交换的体系；③开放体系，指与环境既可有能量交换又可有物质交换的体系。 微生物活细胞属于哪一类系统呢？这还得从热力学第二定律说起。 德国克劳修斯（R.E.Clausius）发现的热力学第二定律（1850年）指出：热量不能自发地由低温物体向高温物体传递。也就是说，热力学系统的自发过程总是向有序性程度减少、无序程度增加（即熵增加）的方向发展。这个定律的经典热力学表述是：在孤立系统中，任何自发过程总是朝着越来越混乱的方向演化。 微生物的活细胞任何时刻都离不开它生存的环境，只有在与环境的交换中才能维持细胞结构和生命活动，因此微生物细胞绝不是孤立系统。如果微生物细胞是封闭系统，那么根据熵增加原理，它们（假定的封闭系统）及它们所处的环境组成的孤立系统必将自发地走向混乱，其结果必将是微生物细胞的解体；因为微生物活细胞是客观存在的，所以微生物细胞也不是封闭系统。综上所述，微生物活细胞只能是开放体系。 微生物活细胞的生命活动是朝着有序的方向进行的，有序状态的形成和维持都需要与环境之间有交流的、开放的条件；而交换则要靠细胞内外的不平衡来推动。微生物活细胞总是不断地从环境取得营养物质（一般是作为化学能源的低熵物质），在细胞内进行生物氧化，获得代谢能和代谢中间物，同时把细胞内部这样的不可逆过程产生的热量和一部分代谢中间物排放到环境中去。因此，微生物细胞是不平衡的开放体系。 耗散结构 理论指出，系统从无序状态过渡到这种耗散结构有几个必要条件，一是系统必须是开放的，即系统必须与外界进行物质、能量的交换；二是系统必须是远离平衡状态的，系统中物质、能量流和热力学力的关系是非线性的；三是系统内部不同元素之间存在着非线性相互作用，并且需要不断输入能量来维持。 根据耗散结构理论判定，微生物细胞是典型的耗散结构。

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霍乱蔓延时

eloa 2008-12-8 09:04

桔子帮小帮主 发表于2008-12-7 星期日 6:14 马尔克斯在《霍乱时期的爱情》中这样描述疫情的爆发： 当乌尔比诺医生踏上故乡的土地，从海上闻到市场的臭气以及看到污水沟里的老鼠和在街上水坑里打滚的一丝不挂的孩子们时，不仅明白了为什么会发生那场不幸，而且确信不幸还将随时再次发生。所有的霍乱病例都是发生在贫民区设备齐全的殖民地时期的房屋有带粪坑的厕所，但拥挤在湖边简易窝棚里的人，却有三分之二在露天便溺。粪便被太阳晒干，化作尘土，随着十二月凉爽宜人的微风，被大家兴冲冲地吸进体内 若干年后又一个十二月，今日的津巴布韦瘫痪在新的霍乱时期。历史更替，社会不同，不变的仍是那依水而生的致病菌。 霍乱时期无爱情 在英国伦敦有一条名为宽街（Broad Street）的大道，道路中央立着一只被拆了把手的抽水泵。古老的水泵封存了150年前的霍乱疫情，也见证了人类第一次和霍乱这个黑色幽灵针锋相对。 1854年，一场突如其来的霍乱打破了城市的平静。得病的人们毫无休止地泻出米汤一样的液体，继而喷射般地狂吐，不久便身体失水皱缩、眼眶塌陷、血液粘稠以致皮肤呈现深蓝和褐色；短短10天，小小街区便有500人丧生。人们相信是土壤中散发出的有毒瘴气侵害了人体，于是纷纷逃离城市。医生约翰斯诺却对瘴气说十分怀疑如果是有害气体，为什么最先感染的不是鼻子和肺，而是肠胃？为什么与住满病人的楼房相对的房屋竟能幸免瘴气的飘入？敏锐的医生将病人的住处记录下来，标出一幅流传后世的死亡地图（ghost map），死人的分布毫无疑问地圈出了宽街的这口抽水泵（图）。斯诺在一篇文章中详细记录道：我发现这些人都住在离泵走路不到3分钟的地方。好不容易有几家远的，竟然也都喜欢喝这口泵中的水。似乎水里一种有生命的东西使人染病，喝了就逃不脱。谨慎的人们遵照他的指示拆掉了抽水泵的把手，让附近居民被迫绕远路去别的地方喝水；但他们同时也对着空气中的假想敌喷洒消毒的石灰。霍乱疫情莫名其妙地消失了，但究竟是拆水泵还是石灰的作用，就没人能说清楚了。 遗憾的是，当这位侦探透过惊慌失措的人群，开始对死亡幽灵投去冷静目光，中风却夺去了他的性命。不论多么坚信自己的猜测，这个公共卫生界的先驱终究还是带着一个假说进了坟墓；他也无法得知，正当自己在伦敦的诊所对着一张缩小了2000倍的地图描点，企图对米汤便溯源，远在一千公里外的意大利，另一个人正从另一极端出发，用显微镜将同样的液体放大了百倍。 菲利普帕西尼，牧师半路出家学起了解剖。当时，持续近20年的亚洲霍乱也波及了他所在的弗洛伦萨。帕西尼从病人样品中观察到成千上万微微弯曲的棒状小东西。帕西尼将它们命名为Vibrio（弧菌，拉丁语颤抖），意思是小东西会甩着尾巴四处游动。那些印度进口的病原被观察完毕，没能在实验室受到合适的待遇，苟延残喘了2年就纷纷死光了。不过，在接下来的后半生，信奉眼见为实的帕西尼继续用显微镜检查了所有能找到的霍乱样品，其中包括血液、粪便，甚至死人的内脏粘膜。他发表了许多文章，论证霍乱是一种传染病，不由瘴气却由小东西所致；病人内脏上皮细胞严重受损，人体严重脱水；仅凭这些解剖学症状，帕西尼竟然预言了十分正确的治疗方法给病人注射盐水。最后一篇文章发表在他去世前3年。可惜，那时的学术界仍然被瘴气说所统领，在1874年的国际卫生会议上，21国政府投票一致决定导致霍乱的坏东西仍旧在空气里乱飞；帕西尼的作品甚至从来没有被翻译成英文，当然也无人知晓。和这些文献一同被埋没的，还有这张制作精美的细菌涂片，周围同样用花体意大利文对观察内容及时间作出了详细注解（下图）。 同斯诺一样，帕西尼的霍乱时代也没有留下任何爱情八卦。他终生未婚，死去时，带不走一片硬币。因为他一生的积蓄都交给了霍乱研究以及两位生病的妹妹。 在离去人间82年之后，帕西尼的观察终于得到世人承认，他的成就也被光荣地烙印在致病菌的大名之上霍乱弧菌-帕西尼1854。 于是，就不能不说到微生物学之父科赫，他的名字被烙印在月亮上。 霍乱的第一项诺贝尔奖 马尔克斯获得了诺贝尔文学奖；而在现实世界，使人们接受了霍乱弧菌的德国医生科赫则获得了诺贝尔医学奖这是我想象一个细菌可能获得最多的褒奖了。 科赫曾于1882年首先分离了结核杆菌（见《 称霸地球 》），正是这种细菌引发了桑塔格笔下的浪漫主义灵魂疾病；同一位作者则这样描述霍乱：比其它致命疾病更可怕；它使感染者褪去人形，皱缩成自己的漫画形象，直到生命消亡。 恰巧就在帕西尼去世的这一年，仿佛冥冥注定一般，科赫被派到霍乱横行的埃及，满眼是各样的漫画形象，需待他们生命终止逐一解剖观察。科赫的显微镜下重现了30年前帕西尼看到的景象弧形且带尾巴的逗号杆菌专一地出现在霍乱患者的肠道粘膜。这一年年底，当埃及的霍乱得到控制，科赫主动请愿前往病情肆虐的印度继续研究。几个月后，他终于在实验室中培养起帕西尼当年没能保住的菌种（如果大家记得《称霸地球》，同样在消化道的幽门螺杆菌也不易培养），并根据细菌繁殖和传播的特点总结出控制霍乱流行的方法，直到今天仍使人类受益。科赫的名人效应使得自己的发现较之以前更容易得到人们的注意；带着全队人马和纯纯净净的霍乱弧菌回到祖国，他得到了对民族英雄般的欢迎。 1905年的诺贝尔医学奖是对科赫几十年工作的肯定，其中包括对霍乱弧菌的认可和对瘴气说的否定。这个行踪在50年前被斯诺追踪、外貌被帕西尼详加记录、又在20年前被科赫在实验室好生饲养的细菌的致病性终于尘埃落定。读到这里，你恐怕也能看出，马尔克斯对飘散风中的致病物质的优美描写却是不尽准确的。 今日，科赫这个名字被标在一座月亮环形山之上，与儒勒凡尔纳比邻而居。地球上的我们不想让他在百年之后仍看到霍乱肆虐，于是将他写在了月亮背面。 最恐怖和最容易治愈的疾病 如今的研究者不再面对当年先驱所受的种种限制：霍乱弧菌的分离和培养技术已经成熟，显微镜分辨率也已突破可见光的约束。在电子显微镜下，这颗霍乱弧菌微微扭曲，一端飘摇着长长的鞭毛；体态不失优雅（题图）。 其实，它在人体内远没有镜头下这么悠闲，那多半是一段遭受蹂躏的旅程：胃酸会令绝大多数霍乱弧菌毙命。不过，如果利用菌海战术，也许会有几颗细菌经过大浪淘沙达到目的地小肠。这些幸运儿会奋力挥舞鞭毛，以便自己能扒开粘液、拨开密密层层的小肠绒毛，最终钻进下边温暖和安全的所在。 在小肠中，霍乱弧菌让人觉得不舒服的策略非常简单。它们分泌一种叫做肠毒素的分子，肠毒素贴到人的小肠细胞表面，会像一口泵一样把氯离子源源不断地从人细胞里泵出去，结合小肠腔里原本就很多的钠离子变成食盐溶液；这个时候，小肠腔里高盐，小肠细胞里低盐，为了维持盐的平衡，小肠细胞就会发疯一样向小肠腔吐水，吐光了再从人体其它部分吸，吸了再吐。如此机理，小小的肠毒素能在一天之内通过小肠细胞从人体吸出6升水，全都变成米汤便排出人体。当然，天性节省的霍乱弧菌不会白花能量产生肠毒素米汤便会带着成千上万新出生的霍乱弧菌流出人体，流入河道或者城市下水系统，如果偏巧不受阻拦，便可寻到新的下家。在历史上，一注携带了霍乱弧菌的水曾经流进柴可夫斯基哥哥家的水管，再被接入作曲家的杯子、直接入口下肚，这被许多人推测直接导致了作曲家的死亡。 科学家已经证明，霍乱症状完全由肠毒素引起，因为如果将霍乱弧菌生产肠毒素的本领去掉（通过基因改造），那被接种的可怜实验动物便不会腹泻了。 失水让人迅速干瘪，当失去10%的水分，人就可能眩晕甚至昏厥。但在腹泻时流走的不只是水分，还有维持细胞功能所需要的氯、钠和钾离子，这就是为什么严重的腹泻会让你手脚发麻甚至肌肉抽搐。钾流失再严重，心脏功能和神经传导便会产生障碍。同时腹泻还会带来低血糖甚至肾衰竭的危险。 霍乱致病的原理如此直接，治疗措施同样易行。只需1茶匙食盐加8茶匙糖，用过滤或煮沸的干净水配成一升溶液让病人喝下即可对症，在必要的时候可以采取补液盐注射。这种简单的治疗能将死亡率由50%降到1%以下。当然，抗生素可以将症状持续时间减半，但这只是辅助，如果不补充盐类来缓解症状，吃下药物也是枉然。 尾声：何时能降下霍乱的黄旗 津巴布韦，北京奥运网站上曾这样介绍她：自然资源丰富，工农业基础好，粮食自给有余，享有南部非洲粮仓的美誉。《时代》网站上写道：这个昔日的粮食出口大国，今日她的百姓何以没有可以饮用的净水，怎么会没钱生火烧水，怎么会拿不出糖和盐。 并不是一个发达国家思路所能想象的这样简单。 在1858那个致病菌还不得而知的年代，伦敦刚刚从霍乱的危机中复苏。人们记起斯诺的警告，花了近十年修缮城市排水系统。从1866年至今，它一直保护着市民的健康，城市史上再无一人感染霍乱。 这让我想起自己曾经游走至某处，问：请问哪里方便。胳膊一挥，理直气壮答：我们全村都没厕所，满地都行。县委书记来了照样儿。 除了人道危机，在这个世界的角落，也许还有其他需要担心和关注的东西。 让我最终回到小说吧。在结尾，主人公阿里沙终于在暮年同自己深爱一生的人结合。他命令船长挂起霍乱的黄旗，永远航行不靠岸。 希望人们的爱永生永世，霍乱就此止步。 转载原创文章请注明，转载自： 科学松鼠会 本文链接: http://songshuhui.net/archives/5508.html

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Superbugs，The new generation of resistant infections is almost impossible to tre

songshuhui 2008-9-4 14:30

小红猪小分队 发表于2008-01-7 星期一 10:27 分类: 医学 , 小红猪翻译小分队 , 生物 | | by Jerome Groopman August 11, 2008 Doctors fear that dangerous bacteria may become entrenched in hospitals. In August, 2000, Dr. Roger Wetherbee, an infectious-disease expert at New York Universitys Tisch Hospital, received a disturbing call from the hospitals microbiology laboratory. At the time, Wetherbee was in charge of handling outbreaks of dangerous microbes in the hospital, and the laboratory had isolated a bacterium called Klebsiella pneumoniae from a patient in an intensive-care unit. It was literally resistant to every meaningful antibiotic that we had, Wetherbee recalled recently. The microbe was sensitive only to a drug called colistin, which had been developed decades earlier and largely abandoned as a systemic treatment, because it can severely damage the kidneys. So we had this report, and I looked at it and said to myself, My God, this is an organism that basically we cant treat. Klebsiella is in a class of bacteria called gram-negative, based on its failure to pick up the dye in a Grams stain test. (Gram-positive organisms, which include Streptococcus and Staphylococcus , have a different cellular structure.) It inhabits both humans and animals and can survive in water and on inanimate objects. We can carry it on our skin and in our noses and throats, but it is most often found in our stool, and fecal contamination on the hands of caregivers is the most frequent source of infection among patients. Healthy people can harbor Klebsiella to no detrimental effect; those with debilitating conditions, like liver disease or severe diabetes, or those recovering from major surgery, are most likely to fall ill. The bacterium is oval in shape, resembling a TicTac, and has a thick, sugar-filled outer coat, which makes it difficult for white blood cells to engulf and destroy it. Fimbriafine, hairlike extensions that enable Klebsiella to adhere to the lining of the throat, trachea, and bronchiproject from the bacterias surface; the attached microbes can travel deep into our lungs, where they destroy the delicate alveoli, the air sacs that allow us to obtain oxygen. The resulting hemorrhage produces a blood-filled sputum, nicknamed currant jelly. Klebsiella can also attach to the urinary tract and infect the kidneys. When the bacteria enter the bloodstream, they release a fatty substance known as an endotoxin, which injures the lining of the blood vessels and can cause fatal shock. Tisch Hospital has four intensive-care units, all in the east wing on the fifteenth floor, and at the time of the outbreak there were thirty-two intensive-care beds. The I.C.U.s were built in 1961, and although the equipment had been modernized over the years, the units had otherwise remained relatively unchanged: the beds were close to each other, with I.V. pumps and respirators between them, and doctors and nursing staff were shared among the various I.C.U.s. This was an ideal environment for a highly infectious bacterium. It was the first major outbreak of this multidrug-resistant strain of Klebsiella in the United States, and Wetherbee was concerned that the bacterium had become so well adapted in the I.C.U. that it could not be killed with the usual ammonia and phenol disinfectants. Only bleach seemed able to destroy it. Wetherbee and his team instructed doctors, nurses, and custodial staff to perform meticulous hand washing, and had them wear gowns and gloves when attending to infected patients. He instituted strict protocols to insure that gloves were changed and hands vigorously disinfected after handling the tubing on each patients ventilator. Spray bottles with bleach solutions were installed in the I.C.U.s, and surfaces and equipment were cleaned several times a day. Nevertheless, in the ensuing months Klebsiella infected more than a dozen patients. In late autumn of 2000, in addition to pneumonia patients began contracting urinary-tract and bloodstream infections from Klebsiella . The latter are often lethal, since once Klebsiella infects the bloodstream it can spread to every organ in the body. Wetherbee reviewed procedures in the I.C.U. again and discovered that the Foley catheters, used to drain urine from the bladder, had become a common source of contamination; when emptying the urine bags, staff members inadvertently splashed infected urine onto their gloves and onto nearby machinery. They were very effectively moving the organism from one bed to the next, Wetherbee said. He ordered all the I.C.U.s to be decontaminated; the patients were temporarily moved out, supplies discarded, curtains changed, and each room was cleaned from floor to ceiling with a bleach solution. Even so, of the thirty-four patients with infections that year, nearly half died. The outbreak subsided in October, 2003, after even more stringent procedures for decontamination and hygiene were instituted: patients kept in isolation, and staff and visitors required to wear gloves, masks, and gowns at all times. My basic premise, Wetherbee said, is that you take a capable microrganism like Klebsiella and you put it through the gruelling test of being exposed to a broad spectrum of antibiotics and it will eventually defeat your efforts, as this one did. Although Tisch Hospital has not had another outbreak, the bacteria appeared soon after at several hospitals in Brooklyn and one in Queens. When I spoke to infectious-disease experts this spring, I was told that the resistant Klebsiella had also appeared at Mt. Sinai Medical Center, in Manhattan, and in hospitals in New Jersey, Pennsylvania, Cleveland, and St. Louis. Of the so-called superbugsthose bacteria that have developed immunity to a wide number of antibioticsthe methicillin-resistant Staphylococcus aureus , or MRSA , is the most well known. Dr. Robert Moellering, a professor at Harvard Medical School, a past president of the Infectious Diseases Society of America, and a leading expert on antibiotic resistance, pointed out that MRSA , like Klebsiella , originally occurred in I.C.U.s, especially among patients who had undergone major surgery. Until about ten years ago, Moellering told me, virtually all cases of MRSA were either in hospitals or nursing homes. In the hospital setting, they cause wound infections after surgery, pneumonias, and bloodstream infections from indwelling catheters. But they can cause a variety of other infections, all the way to bacterial meningitis. The first deaths from MRSA in community settings, reported at the end of the nineteen-nineties, were among children in North Dakota and Minnesota. And then it started showing up in men who have sex with men, Moellering said. Soon, it began to be spread in prisons among the prisoners. Now we see it in a whole bunch of other populations. An outbreak among the St. Louis Rams football team, passed on through shared equipment, particularly affected the teams linemen; artificial turf, which causes skin abrasions that are prone to infection, exacerbated the problem. Other outbreaks were reported among insular religious groups in rural New York; Hurricane Katrina evacuees; and illegal tattoo recipients. And now its basically everybody, Moellering said. The deadly toxin produced by the strain of MRSA found in U.S. communities, Panton-Valentine leukocidin, is thought to destroy the membranes of white blood cells, damaging the bodys primary defense against the microbe. In 2006, the Centers for Disease Control and Prevention recorded some nineteen thousand deaths and a hundred and five thousand infections from MRSA . Unlike resistant forms of Klebsiella and other gram-negative bacteria, however, MRSA can be treated. There are about a dozen new antibiotics coming on the market in the next couple of years, Moellering noted. But there are no good drugs coming along for these gram-negatives. Klebsiella and similarly classified bacteria, including Acinetobacter , Enterobacter , and Pseudomonas , have an extra cellular envelope that MRSA lacks, and that hampers the entry of large molecules like antibiotic drugs. The Klebsiella that caused particular trouble in New York are spreading out, Moellering told me. They have very high mortality rates. They are sort of the doomsday-scenario bugs. In 1968, Moellering travelled to Malaita, in the Solomon Islands. I was really interested to see whether we could find an antibiotic-resistant population of bacteria in a place that had never seen antibiotics, Moellering said. The natives practiced head-hunting and cannibalism, and were isolated as much by conflict as by the islands dense jungle. Moellering identified microbes there that were resistant to the antibiotics streptomycin and tetracycline, which were then in use in the West but had never been introduced clinically on Malaita. Later studies found resistant bacteria in many other isolated indigenous human populations, as well as in natural reservoirs like aquifers. Before the development of antibiotics, the threat of infection was urgent: until 1936, pneumonia was the No. 1 cause of death in the United States, and amputation was sometimes the only cure for infected wounds. The introduction of sulfa drugs, in the nineteen-thirties, and penicillin, in the nineteen-forties, suddenly made many bacterial infections curable. As a result, doctors prescribed the drugs widelyoften for sore throats, sinus congestion, and coughs that were due not to bacteria but to viruses. In response, bacteria quickly developed resistance to the most common antibiotics. The public assumed that the pharmaceutical industry and researchers in academic hospitals would continue to identify effective new treatments, and for many years they did. In the nineteen-eighties, a class of drugs called carbapenems was developed to combat gram-negative organisms like Klebsiella , Pseudomonas , and Acinetobacter . They were, at the time, thought to be drugs of last resort, because they had activity against a whole variety of multiply-resistant gram-negative bacteria that were already floating around, Moellering said. Many hospitals put the drugs on reserve, but an apparent cure-all was too tempting for some physicians, and the tight stewardship slowly broke down. Inevitably, mutant, resistant microbes flourished, and even the carbapenems effectiveness waned. Now microbes are appearing far outside their environmental niches. Acinetobacter thrives in warm, humid climates, like Honduras, as well as in parts of Iraq, and is normally found in soil. An article published in the military magazine Proceedings in February reported that more than two hundred and fifty patients at U.S. military hospitals were infected with a highly resistant strain of Acinetobacter between 2003 and 2005, with seven deaths as of June, 2006, linked to Acinetobacter -related complications. In 2004, about thirty per cent of all patients returning from Iraq and Afghanistan tested positive for the bacteria. Its a big problem, and its contaminated the evacuation facilities in Germany and a lot of the V.A. hospitals in the United States where these soldiers have been brought, Moellering said. Patients evacuated to Stockholm from Thailand after the 2004 tsunami were often infected with resistant gram-negative microbes, including a strain of Acinetobacter that was resistant even to colistin, the antibiotic used, to variable effect, in the outbreak at Tisch Hospital. The practice of clinical tourism, in which patients travel long distances for more advanced or more affordable medical centers, may introduce resistant microbes into hospitals where they had not existed before. Meanwhile, antibiotic use in agricultural industries has grown rapidly. Seventy per cent of the antibiotics administered in America end up in agriculture, Michael Pollan, a professor of journalism at Berkeley and the author of In Defense of Food: An Eaters Manifesto, told me. The drugs are not used to cure sick animals but to prevent them from getting sick, because we crowd them together under filthy circumstances. These are perfect environments for disease. And we also have found, for reasons that I dont think we entirely understand, that administering low levels of antibiotics to animals speeds their growth. The theory is that by killing intestinal bacteria the competition for energy is reduced, so that the animal absorbs more energy from the food and therefore grows faster. The Food and Drug Administration, which is often criticized for its lack of attention to the risks of widespread use of antibiotics, offers recommended, non-binding guidelines for these drugs but has rarely withdrawn approval for their application. A spokesman for the Center for Veterinary Medicine at the F.D.A. told me that the center believes that prudent drug-use principles are essential to the control of antimicrobial resistance. A study by David L. Smith, Jonathan Dushoff, and J. Glenn Morris, published by PLoS Medicine , from the Public Library of Science, in 2005, noted that the transmission of resistant bacteria from animal to human populations is difficult to measure, but that antibiotics and antibiotic-resistant bacteria ( ARB ) are found in the air and soil around farms, in surface and ground water, in wild-animal populations, and on retail meat and poultry. ARB are carried into the kitchen on contaminated meat and poultry, where other foods are cross-contaminated because of common unsafe handling practices. The researchers developed a mathematical model that suggested that the impact of the transmission of these bacteria from agriculture may be more significant than that of hospital transmissions. The problem is that we have created the perfect environment in which to breed superbugs that are antibiotic-resistant, Pollan told me. Weve created a petri dish in our factory farms for the evolution of dangerous pathogens. Ten years ago, the Institute of Medicine of the National Academy of Sciences, in Washington, D.C., assessed the economic impact of resistant microbes in the United States at up to five billion dollars, and experts now believe the figure to be much higher. In July, 2004, the Infectious Diseases Society of America released a white paper, Bad Bugs, No Drugs: As Antibiotic Discovery Stagnates . . . A Public Health Crisis Brews, citing 2002 C.D.C. data showing that, of that years estimated ninety thousand deaths annually in U.S. hospitals owing to bacterial infection, more than seventy per cent had been caused by organisms that were resistant to at least one of the drugs commonly used to treat them. Drawing on these data, collected mostly from hospitals in large urban areas which are affiliated with medical schools, the Centers for Disease Control and Prevention found more than a hundred thousand cases of gram-negative antibiotic-resistant bacteria. No precise numbers for all infections, including those outside hospitals, have been calculated, but the C.D.C. also reported that, among gram-negative hospital-acquired infections, about twenty per cent were resistant to state-of-the-art drugs. In April, I visited Dr. Stuart Levy, at Tufts University School of Medicine. Levy is a researcher-physician who has made key discoveries about how bacteria become resistant to antibiotics. In addition to the natural cell envelope of Klebsiella , Levy outlined three primary changes in bacteria that make them resistant to antibiotics. Each change involves either a mutation in the bacteriums own DNA or the importation of mutated DNA from another. (Bacteria can exchange DNA in the form of plasmids, molecules that are shared by the microbes and allow them to survive inhibitory antibiotics.) First, the bacteria may acquire an enzyme that can either act like a pair of scissors, cutting the drug into an inactive form, or modify the drugs chemical structure, so that it is rendered impotent. Thirty years ago, Levy discovered a second change: pumps inside the bacteria that could spit out the antibiotic once it had passed through the cell wall. His first reports were met with profound skepticism, but now, Levy told me, most people would say that efflux is the most common form of bacterial resistance to antibiotics. The third change involves mutations that alter the inner contents of the microbe, so that the antibiotic can no longer inactivate its target. Global studies have shown how quickly these bacteria can develop and spread. This has been a problem in Mediterranean Europe that started about ten years ago, Dr. Christian Giske told me. Giske is a clinical microbiologist at Karolinska University Hospital, in Stockholm, who, with researchers in Israel and Denmark, recently reported on the worldwide spread of resistant gram-negative bacteria. He continued, It started to get really serious during the last five or six years and has become really dramatic in Greece. A decade ago, only a few microbes in Southern Europe had multidrug resistance; now some fifty to sixty per cent of hospital-acquired infections are resistant. Giske and his colleagues found that infection with a resistant strain of Pseudomonas increased, twofold to fivefold, a patients risk of dying, and increased about twofold the patients hospital stay. Like other experts in the field, Giskes team was concerned about the lack of new antibiotics being developed to combat gram-negative bacteria. There are now a growing number of reports of cases of infections caused by gram-negative organisms for which no adequate therapeutic options exist, Giske and his colleagues wrote. This return to the preantibiotic era has become a reality in many parts of the world. 文章分段，下边算第二篇译文原文 Doctors and researchers fear that these bacteria may become entrenched in hospitals, threatening any patient who has significant health issues. Anytime you hear about some kid getting snatched, you want to find something in that story that will convince you that that family is different from yours, Dr. Louis Rice, an expert in antibiotic resistance at Louis Stokes Cleveland VA Medical Center, told me. But the problem is that any of us could be an I.C.U. patient tomorrow. Its not easy to convey this to people if its not immediately a threat. You dont want to think about it. But its actually anybody who goes into a hospital. This is scary stuff. Rice mentioned that he had a mild sinusitis and was hoping it would not need to be treated, because taking an antibiotic could change the balance of microbes in his body and make it easier for him to contract a pathogenic organism while doing his rounds at the hospital. Genetic elements in the bacteria that promote resistance may also move into other, more easily contracted bugs. Moellering pointed out that, while Klebsiella seems best adapted to hospital settings, and poses the greatest risk to patients, other gram-negative bacteriaspecifically E. coli , which is a frequent cause of urinary-tract infection in otherwise healthy peoplehave recently picked up the genes from Klebsiella which promote resistance to antibiotics. In the past, large pharmaceutical companies were the primary sources of antibiotic research. But many of these companies have abandoned the field. Eli Lilly and Company developed the first cephalosporins, Moellering told me, referring to familiar drugs like Keflex. They developed a huge number of important anti-microbial agents. They had incredible chemistry and incredible research facilities, and, unfortunately, they have completely pulled out of it now. After Squibb merged with Bristol-Myers, they closed their antibacterial program, he said, as did Abbott, which developed key agents in the past treatment of gram-negative bacteria. A recent assessment of progress in the field, from U.C.L.A., concluded, FDA approval of new antibacterial agents decreased by 56 per cent over the past 20 years (1998-2002 vs. 1983-1987), noting that, in the researchers projection of future development only six of the five hundred and six drugs currently being developed were new antibacterial agents. Drug companies are looking for blockbuster therapies that must be taken daily for decades, drugs like Lipitor, for high cholesterol, or Zyprexa, for psychiatric disorders, used by millions of people and generating many billions of dollars each year. Antibiotics are used to treat infections, and are therefore prescribed only for days or weeks. (The exception is the use of antibiotics in livestock, which is both a profit-driver and a potential cause of antibiotic resistance.) Antibiotics are the only class of drugs where all the experts, as soon as you introduce them clinically, we go out and tell everyone to try to hold it in reserve, Rice pointed out. If there is a new cardiology drug, every cardiologist out there is saying that everyone deserves to be on it. In February, Rice wrote an editorial in the Journal of Infectious Diseases criticizing the lack of support from the National Institutes of Health; without this support, he wrote, the big picture did not receive the attention it deserved. Rice acknowledges that there are competing agendas. As loud as my voice might be, there are louder voices screaming AIDS , he told me. And there are congressmen screaming bioterrorism. Rice came up with the acronym ESKAPE bacteria Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanni, Pseudomonas aeruginosa, and the Entero-bacter speciesas a way of communicating the threat these microbes pose, and the Infectious Diseases Society is lobbying Congress to pass the Strategies to Address Antimicrobial Resistance Act, which would earmark funding for research on ESKAPE microbes and also set up clinical trials on how to limit infection and antibiotic resistance. Rice has also proposed studies to determine the most effective useat what dosage, and for how longof antibiotics for common infections like bronchitis and sinusitis. Dr. Anthony Fauci is the director of the National Institute of Allergy and Infectious Diseases, which chairs the federal interagency working group on microbial resistance. Fauci told me that the government is acutely aware of the severity of the problem. He pointed out that the N.I.H. recently issued a call for proposals to study optimal use of antibiotics for common bacterial infections. It has also funded so-called coperative agreements, including one on Klebsiella , to facilitate public-private partnerships where the basic research from the institute or from university laboratories can be combined with development by a pharmaceutical or a biotech company. Even so, the total funding for studying the resistance of ESKAPE microbes is about thirty-five million dollars, a fraction of the two hundred million dollars provided by the NIAID for research on antimicrobial resistance, most of which goes to malaria, t.b., and H.I.V. The difficulty that we are faced with is that our budget has been flat for the last five years, Fauci told me. In real dollars, weve lost almost fifteen per cent purchasing power, because of an inflation index of about three per cent for biomedical research and development. Since September 11, 2001, significant funding has been directed toward the study of anthrax and other microbes, like the one that causes plague, which could be used as bioweapons. Although there is little concern that Klebsiella or Acinetobacter might be weaponized, the basic science of their mutation and resistance could be useful in helping us to understand these threats. Fauci hopes to make the case that funds for biodefense should be used to study the ESKAPE bugs, but, for now, he is quick to point out the challenge posed by a lack of resources. The problem is, it is extremely difficult to do a prospective controlled trial, because when people come into the hospital they immediately get started on some treatment, which ruins the period of study, he said, referring to research into the treatment of common infections. The culture of American medicine makes a study like that more difficult to execute. These types of studieson how often, and for how long, antibiotics should be prescribedare much easier to conduct in countries where medicine is largely socialized and prescriptions are tightly regulated. Recently, researchers in Israel, where most citizens receive their care through such a system, showed that refraining from empirically prescribing antibiotics during the summer months resulted in a sharp decline in ear infections caused by antibiotic-resistant microbes. (In the United States, a 1998 study estimated that fifty-five per cent of all antibiotics prescribed for respiratory infections in outpatients22.6 million prescriptionswere unnecessary.) In Sweden, the government closely monitors all infections, and has the power to intervene as needed. Our infection-control people have a lot of authority, Giske said. This is power from the legislation. Once a resistant microbe is identified, stringent protocols are put in place, with dramatic results. Fewer than two per cent of the staphylococci in Sweden are MRSA , compared with sixty per cent in the United States. Of course, its only around ten million people, so its possible to intervene because everything is smaller, Giske said, adding, Maybe Swedes are more used to this type of intervention and regulation. Stuart Levys laboratory occupies the eighth floor of a renovated building on Harrison Avenue in Bostons Chinatown, across the street from Tufts Medical Center. As I passed from his office into the corridor, I detected the acrid smell of agar, which is used to grow bacteria. That day, a laboratory technician was testing specimens taken from the eyes of people with bacterial conjunctivitis who had been given an antibiotic eye drop containing fluoroquinolone. Levy was comparing the bacteria from the infected eyes with those in the noses, cheeks, and throats of the same patients. His technician held up a petri dish with a cranberry-colored agar base. The patients specimen was growing bacteria that were susceptible to the antibiotic; the drug had created a large oval clear zone on the plate which resembled the halo around the moon. The study investigates whether an antibiotic applied to the eye would affect bacteria in the nose and mouth as well, which might indicate that what seems to be an innocuous and limited treatment may profoundly change a wider area of the body and foster resistant microbes. Levy has also received funding from the N.I.H. to study Yersinia pestis , the microbe that causes plague; the Department of Agriculture has sponsored his study of Pseudomonas fluorescens , a soil-based bacterium that has the potential to protect plants from microbial infection. He plans to develop it as a biocontrol agent, so that farmers can be weaned off the potent antibiotics and chemicals they use to treat their fields. We need to treat biology with biology, not chemistry, he said. In other studies, Levy and his team are looking at ways to render bacteria nondestructive and noninvasive, so that they might enter the body without harmful effects. This makes it necessary to identify virulence factorswhich parts of the bacteria cause damage to our tissues. Levys laboratory is targeting a protein in gram-negative organisms called MAR , which appears to act as a master switch, turning on both virulence genes and genes that mediate resistance, like the efflux pump. In collaboration with a startup company called Paratek, of which Levy is a co-founder, his laboratory is screening novel compounds in the hope of finding a drug that blocks MAR . Frederick Ausubel, a bacterial geneticist at the Massachusetts General Hospital, in Boston, is searching for drugs to combat bacterial virulence, using tiny animals like worms, which have intestinal cells that are similar to those in humans, and which are susceptible to lethal microbial infection. The worm that Ausubel is studying, Caenorhabditis elegans , is one and a half millimetres in length. You are probably going to have to screen millions of compounds and you cant screen millions of infected mice, Ausubel said. So our approach was to find an alternative host that could be infected with human pathogens which was small enough and cheap enough to be used in drug screens. Whats remarkable is that many common human pathogens, including Staphylococcus and Pseudomonas , will cause intestinal infection and kill the worms. So now you can look for a compound that cures it, that prevents the pathogen from killing the host. Ausubel first screened some six thousand compounds by hand and found eight, none of them traditional antibiotics, that may protect the worms. He is also attempting, among other potential solutions, to find a compound that would block what is called quorum sensing, in which bacteria release small molecules to communicate with one another and signal when a critical mass is present. Once this quorum is reached, the bacteria turn on their virulence genes. Bacteria dont want to alert their host that they are there by immediately producing virulence factors which the host would recognize, triggering the immune system, Ausubel explained. When they reach a certain quorum, there are too many of them for the host to do anything about it. Bonnie Bassler, a molecular biologist at Princeton University, has recently shown that it is through quorum sensing that cholera bacteria are able to accumulate in the intestines and release toxins that can be fatal; Pseudomonas is also known to switch on its virulence genes in response to signals from quorum sensing. Moellering is enthusiastic but cautious about this avenue of research. Its a great idea, but so far nobody has been able to make it work for human infections, he told me. With certain types of staphylococci , Moellering said, mutations have occurred spontaneously in nature that cut down on a number of virulence factors . . . but they still cause serious infections. Im not sure that we have a way yet to use what we know about virulence factors to develop effective antimicrobial agents. And we almost certainly will have to use these agents in combination with antibiotics. No one, Moellering said, has developed a way to disarm bacteria sufficiently to allow the human body to naturally and consistently defend against them. I asked him what we should do to combat these new superbugs. Nobody has the answer right now, he said. The fact of the matter is that we have found all the easy targets for drug development. He went on, So the only other thing we can do is continue to work on antibiotic stewardship. Meanwhile, new resistant bacteria, Moellering asserted, arent going to go away. We can temper things, we might be able to slow the rate of emergence of resistance, but its unlikely that we will ever be able to conquer it. 标签： 微生物 , 翻译

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科学“疯子”和他们的“全球凉快”计划

songshuhui 2008-9-3 11:52

waterOrO 发表于2008-05-26 星期一 8:31 分类: 环境 | | 降低二氧化碳排放，京都议定书，少吃牛肉多种树 这些似乎就是大部分人印象里对付全球变暖的所有对策。 但是，科学家们比想象得更富有创造力，他们正在严肃的思考一些看上去疯狂想法的可行性。这些想法之所以疯狂，就是因为他们不再被动的减少排放，减缓地球升温的速度，而是主动的出击，降低当前的温室气体在大气层中的含量。这需要勇气和疯狂。 铁豆腐渣工程 美国加利福尼亚的Planktos公司(该公司网站貌似挂了)正在进行一项鲜为人知的实验。前不久，他们的知天鸟二号轮船在太平洋深处倾倒了50吨的铁垃圾。这些铁屑会是超微型浮游生物(picoplankton)的大餐 （超微型浮游生物：从英文意思来看是皮米级的浮游生物，实际上通常指0.2 and 2 微米尺寸的浮游生物。），从而制造一起有预谋的赤潮。这些水中的贪吃鬼会像恶性肿瘤一样无限制的自我繁殖，覆盖大片的海面。他们通过光合作用可以吸收空气中的二氧化碳，释放氧气，从而减少温室气体在大气中的含量。 图1:超微型细菌 这个想法来源于著名的IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)。由于他们对全球变暖的结论性科学总结和数年的统计研究工作，去年该组织和美国前副总统戈尔分享了诺贝尔和平奖。IPCC在一份2001年的报告中提出了这一个想法。但是他们也预见到这个方法带来的巨大负面效应海洋生态环境的灭顶之灾。 美国历史最悠久的海洋研究机构斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institute of Oceanography）的教授蒂姆巴内特说，倾倒铁渣引起赤潮会使海洋表面和深处的温差扩大。而我们知道，这种分层会导致海洋表面的氧气不能有效的扩散到下层的海水里。渐渐的，海洋深处的氧气耗尽，所有的海洋生物要么远走他乡要么就死无葬身之地。所以，更多的科学家呼吁，在真正进行这个项目之前应该多做一些地质工程和海洋科学的研究。 然而，Plantos公司的CEO乔治说，他们公司已经咨询了很多国家的政府，而且只会重复已有的研究，所有的活动都会在严格控制下在公海进行，不会对任何人有不利的影响。更重要的是，我们只是撒一点点铁屑在海面上。相对浩瀚的太平洋来说，这就是九牛一毛。如果因为要保证海洋绝对的生态平衡这已经无法实现而停止我们的研究和试验的话，真的是太不公平了。我们要做的就是给全球变暖一个绿色的答案。 根据该公司的估计，每吨铁屑会减少大气中十万吨的二氧化碳。仅他们这第一次的大规模试验就会清除掉全球每年一半的二氧化碳减排目标，成果喜人。也有科学家抨击他们说，这太高估了那些微生物们的本领了。 这个公司冒着这么大的环境风险来从事这个项目，主要因为该项目背后有那些每年需要花大把金钱为二氧化碳排放买单的大户们在撑腰。 人造火山 除了能提供温泉和制造经典的科幻大片，我实在想不出火山能给人带来哪些好处了。但是有这么一群人正在琢磨着怎么造一座人造的火山 从诺贝尔奖得主保罗库兹到核冷战战士爱德华泰勒都在为一个伟大的计划而激动不已。他们准备建造一座由喷气式发动机，加农炮或者气球组成的火山。这个火山可以为大气层带来大量的硫化物。这些硫化物可以形成一个地球的遮阳伞，反射掉太阳光从而降低地面的温度。 他们的想法来源于16年前菲律宾的一次火山大喷发。这次喷发释放了大量的硫化物微粒，使当地凉快了一年。 但是当科学家们把预期的目标输入一个气候模拟模型以后发现，这个办法不是那么的可靠，更不是想象中的那么便宜。人造火山需要把上万吨的硫化物喷射到上层的大气层。而且这个主意也并不能降低大气中的二氧化碳含量。空气中的二氧化碳带来的一些其他问题无法得到解决，例如海洋酸化二氧化碳溶解到水中会形成碳酸严重威胁珊瑚的生长。 但是这个想法并非一无是处，科学家们还在寻找其他更有效的化学物质来代替硫化物，从而降低项目成本。 (Ted.com 上有一个关于这个想法的演讲 http://www.ted.com/talks/view/id/243 ，语速较快 适合雅思听力六点五以上） 星际太阳伞计划 听到这个名字，估计女生们要偷着乐了。是不是再也不怕被晒黑了？ 去年夏天，亚利桑那大学开始了一项研究。研究人员试图分析在太阳和地球之间建立一个可以上下浮动的飞碟形太空船的可行性。他被覆盖上反光材料，扮演一个太阳伞的角色。科学家们认为无论从发射能力，材料，还是控制角度考虑，这个方案都是可行的。他们把这种飞行器设计成一个二十几克重，直径十几厘米，带三个耳朵的碟子。耳朵用来控制姿态。 这个项目估计耗资四十亿美元，分三十年完成。这和把一个家伙送到火星需要的时间和金钱差不多。想想人类的灾难吧！亚利桑那大学的科学家安琪儿说，花这么一点钱还是很值得的。 世界的大滤嘴 美国哥伦比亚大学的教授克劳斯莱克纳从他女儿高中的课程作业得到灵感建造一个二氧化碳化学固定的小装置。他着手建立一个二氧化碳固定的大装置。这个装置其实并不复杂，要不然怎么高中生的作业就能搞定。这个的难点在于，通过制造更多的垃圾来减少二氧化碳很不厚道。布什基金会一直以来致力于二氧化碳固定后的处理研究。现在可行的办法是将二氧化碳深埋地下，例如通过废弃的油井或者矿井。不知道地球喝了这么多的碳酸饮料会不会打嗝，但是有一点可以肯定这样做特别昂贵。 后记 伟大的想法刚开始大都脱胎于荒谬。没准那一天我们还要真的依靠这些想法来拯救自己。不过现实一点来看，如果你真的想出一个好点子来降低大气中的二氧化碳含量，你就有机会赢得亿万富翁理查德布兰森去年设立的两千五百万美元大奖。这个奖项将授予第一个发明有效而且可行的二氧化碳处理技术的人。如果你得了奖，别忘了请我吃饭啊！最后，附上一个绿色和平组织全球要凉快的抗议艺术视频。 参考文献: http://www.foxnews.com/story/0,2933,259590,00.html http://www.treehugger.com/files/2006/02/planktos.php 绿色和平的全裸抗议: Hundreds strip naked on glacier in global warming protest http://www.youtube.com/watch?v=0RVp8Q6H9e0 标签： 全球变暖 , 太空 , 微生物 , 海洋学 , 环保 , 环境科学 , 航天

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