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科研动态共计 1,406 条信息

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1 断层湖渗出深层气体分子种类及其对碳循环的贡献 2022-07-01

日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)海洋资源利用研究所生物地球化学研究中心与信州大学和东京大学大气海洋研究所合作,确定了从湖中活跃渗出的气体主要成分的分子种类,阐明了具有代表性的断层湖Lake Suwa的起源。 Lake Suwa是位于北美板块与欧亚板块交界处的糸鱼川静冈构造线上的断层湖,湖内多处确认有活跃的渗出气。这个“地质热点”在仲冬季节形成大洞,进而影响湖冰的非均质性。然而,对生物地球化学循环的总体认识(包括这些气体的主要成分和来源)以及它们在释放到地表水圈后的动力学,在很大程度上仍然是未知的。 在本研究中,研究人员专注于气体中存在的分子种类,并进行了精确的分子特异性稳定碳同位素比/放射性碳同位素比分析。这些结果表明,渗出气的主要成分是甲烷,它来源于深层碳。这些结果还涉及对以前未知的深层渗出气和地表水圈对碳循环的贡献进行定量评估。研究人员预计,通过评估来自深层地下的热流平衡和详细的化学通量数据,可以更好地了解这个“地质热点”的碳循环的整体情况,并阐明水生生态系统中的食物链。相关研究成果发表在美国化学学会出版的专业学术期刊《地球与空间化学》(ACS Earth and Space Chemistry)上。(傅圆圆 编译) 查看详细>>

来源:日本国立海洋研究开发机构 点击量:0

2 通过研究气体泄漏事件以降低海洋钻探风险 2022-07-01

1964年,位于德国北海的一次海洋钻探活动诱发了海底气体喷发活动。最初的钻孔目前已被封盖,但高压气体利用现有自然管道系统,在距离钻井平台400米的位置发生了泄漏喷发,这次喷发在海底留下了一个直径500米,深度38米的火山口,名叫“Figge Maar”火山口。在这一过程中,近500万吨的沉积物发生运移,采取控制气体泄漏的方案均以失败告终。几个星期后,泄漏逐渐减弱,直至今天,“Figge Maar”依然有气体排放,但排放强度很低,主要由生物甲烷组成。钻孔现场被废弃,且自然回填了沉积物,目前仍有12米深。 为了评估深入海底钻探的风险,需要准确了解地质结构,特别是气体的自然路径。来自亥姆霍兹基尔海洋研究中心(GEOMAR)、基尔大学地球科学研究所(CAU)、瑞典斯德哥尔摩大学、德国联邦地球科学与自然资源研究所(BGR)和瑞典大学的科学家首次调查了导致1964德国北海钻探气体喷发事件,相关研究成果于2022年6月23日发表在《地球科学、系统与社会》(Earth Science,Systems and Society)期刊上。 了解气体的自然运移路径,对于海底的安全开发至关重要。“Figge Maar”火山口的例子表明了解自然界系统的作用方式可以避免不必要的危险。基于对气体自然运移路径的理解,科学家们希望通过制定合适的战略方针,探索并监测大气二氧化碳位于海底的潜在储存点,为永久性的安全储存提出更精确的要求。虽然目前不存在井喷的风险,但也应该避免较小的、慢速的二氧化碳泄漏,以实现长期可持续存储。(刘思青 编译) 查看详细>>

来源:德国亥姆霍兹基尔海洋研究所 点击量:0

3 利用eDNA技术发现新的海洋细菌物种和天然产物 2022-07-01

瑞士苏黎世联邦理工学院微生物研究所研究人员探索如何使用环境DNA(eDNA)技术研究海洋中的微生物多样性。 为了检测由细菌制成的新天然产物,研究团队检测了从世界每个海洋区域不同深度收集的1000个水样中公开的DNA数据。借助环境DNA(eDNA)分析等现代技术,寻找新物种和发现哪些已知的生物体可以在哪里找到变得更加容易,但是,对于海洋微生物提供了哪些特殊的效果等方面还知之甚少,换句话说,它们制造了哪些对生物体之间的相互作用很重要的化学成分。支持这项研究的假设是,海洋微生物组蕴藏着巨大的天然产品潜力,对人类是有益的,例如抗生素。 对从样本中提取的eDNA进行测序,然后在计算机上重建整个基因组,研究人员成功解密了编码信息—蛋白质的蓝图。最后,他们将这些新数据与现有的8 500个海洋微生物基因组数据集整合到一个数据库中。这为他们提供了35 000个基因组来寻找新的微生物物种,特别是寻找有前景的生物合成基因簇(BGC)。BGC是一组为天然产物提供合成途径的基因。 在这些基因组数据中,研究人员不仅检测到许多潜在有用的BGC(总共约40 000个),而且还检测到以前未发现的属于Eremiobacterota门的菌种,已知这组细菌仅存在于陆地环境中,并没有表现出任何特殊的生物合成多样性。研究团队将这些细菌的一个新家族命名为Eudoremicrobiaceae,并且还能够证明这些细菌是常见且广泛存在的:属于该家族的一个物种,Eudoremicrobium malaspinii,占海洋中所有细菌的6%。 研究人员详细研究了两种Eudoremicrobiaceae BGC,一种是包含酶遗传密码的基因簇,另一种是抑制蛋白水解酶的生物活性天然产物,研究人员通过实验验证了这两种天然产物的结构和功能。由于无法培养E.malaspinii,他们不得不将基因移植到模型细菌中,这样它们就可以作为天然产物的设计图。这种细菌产生相应的产物。最后,研究人员从细胞中分离出分子,确定结构并验证生物活性。(王琳 编译) 查看详细>>

来源:瑞士苏黎世联邦理工学院 点击量:0

4 全球海洋微生物组的生物合成潜力 2022-07-01

瑞士苏黎世联邦理工学院微生物研究所联合生物信息学研究所等多家单位开展了海洋生物合成基因簇的多样性与新颖性研究,这项研究表明微生物学驱动策略能够在未被探索的微生物群和环境中发现以前未被了解的酶和天然产物,该研究成果于2022年6月22日发表于《自然》(Nature)期刊。 天然微生物群落具有系统发育和代谢多样性的特征,驱动着全球生物地球化学循环,为食物网的构建和动植物的健康提供支撑。除了未被充分开发的生物群体,这种多样性还包含了对生态和生物技术相关的酶和生化化合物的丰富发现潜力。然而,研究这种多样性以确定这些化合物合成的基因组途径,并将它们与各自的宿主匹配,在目前仍是一个挑战。全球范围内对基因组解析数据的分析目前仍十分受限,在公共海域微生物的生物合成潜力很大程度上也仍然未知。过去十年间的技术进步使得研究人员可以直接(即不经过培养)从整个群落(宏基因组学)或单个细胞中对微生物DNA片段进行测序。将这些片段组装成更大的基因组片段并分别重建多个宏基因组组装基因组(MAGs)或单个扩增基因组(SAGs)的可能性,为以前以分类群为中心的微生物组(即微生物群落及其在给定环境中的遗传物质)的研究开辟了新的途径。最新的调查很大程度上扩展了地球上微生物多样性的系统基因组表征方式,并揭示了不同微生物组中的大部分功能多样性在过去并没有被培养微生物的参考基因组序列(REFs)所捕获。 对于海洋——地球上最大的生态系统,有超过三分之二的全球宏基因组数据仍然下落不明。因此,海洋微生物组的生物合成潜力及其作为新酶学和天然产物库的潜力在很大程度上仍未得到充分开发。研究人员通过整合所培养的10000个来自于单细胞生物的微生物基因组以及25000个来自于1000多个海水样本的重建基因组,分析了海洋生物合成基因簇的多样性与新颖性。通过不断试验,共发现约40000个新型生物合成基因簇(BGC),其中大多数来自尚未表征的基因簇家族(GCF)。在这些基因簇的类群中,包含一种含量十分丰富的生物合成基因簇(Candidatus Eudorem icrobiaceae),它类属于一个未培养的细菌门,显示出这个特有环境下最具生物合成多样性的微生物。在此基础上,研究人员表征了磷酸肽和吡咯酰胺的合成基因组途径,并发现了一些不寻常的生物活性化合物结构与酶学信息。(刘思青 编译) 查看详细>>

来源:《自然》 点击量:0

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