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科研动态共计 1,404 条信息

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1 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

2 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

3 气候变化可能导致必需omega-3脂肪酸急剧减少 2022-07-01

全球气候变化已经导致海冰消失、海平面加速上升、更长更猛的热浪以及其他影响。美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)科学家最近一项对全球海洋浮游生物脂质的研究表明,随着全球变暖的继续,在食物网底部的浮游生物产生的Omega-3(脂质分子的一个重要子集)脂肪酸将越来越少,这意味着鱼类和人类可获得的Omega-3脂肪酸将减少。Omega-3脂肪酸是人体无法自行产生的必需脂肪,有利于心脏健康。相关研究成果已发表于《科学》(Science)杂志上。 脂质是生命各个领域的生物体产生和使用的一类生物分子,常用于能量储存、膜结构和信号传导。几十年来,海洋学家一直将脂质作为化学和生物过程的生物标志物,并对其生物地球化学进行了大量研究。然而,直到最近,高分辨率质谱仪和下游分析工具的结合才允许在调查其他分子(如核酸和蛋白质)的规模上对海洋脂质进行全面的无目标评估。 研究人员调查了2013-2018年7次海洋研究巡航期间收集的146个地点的浮游生物脂质体的质谱数据集,并使用统一的高分辨率精确质谱分析工作流程对930个全球海洋的脂质样本进行了分析,揭示了迄今为止未知的海洋浮游生物脂质体特征。 研究人员检查了带有甘油的10大类脂质(即甘油脂质)的饱和状态,并发现在这些类别中,脂肪酸的不饱和度(即碳碳双键的数量)从根本上受到温度的限制,温度对构建脂肪酸种类的相对丰度有很大影响。此外,研究人员发现,在较低的温度下,含有更多不饱和脂肪酸的脂类物种会明显转变为在最高温度下完全饱和的物种。这些趋势在所有其他的甘油脂类以及所有甘油脂类的总聚集脂质体中也很明显。 科学家们还发现,二十碳五烯酸(EPA)物种的丰度百分比与温度有很大关系。为了确定在未来变暖的条件下,EPA组成的上限和下限可能如何变化,他们利用世纪末的海面温度条件生成了不同气候情景下的地图。研究指出,在SSP5-85气候情景(温室气体持续高排放的最坏情况)下,一些海洋区域,特别是高纬度地区,EPA的含量会比现在急剧下降25%。因此科学家们预测在下个世纪,必需脂肪酸EPA将大幅减少,这可能会对渔业产生严重的有害影响。 该项研究是人类活动如何以人类从未预料到的方式扰乱海洋的又一个例子,它也在一定程度上体现了海洋将如何应对气候变暖的不确定性。(刁何煜 编译) 查看详细>>

来源:美国伍兹霍尔研究所 点击量:0

4 英NOC提出二氧化碳海底封存监测新方法 2022-07-01

碳捕集与储存(CCS)被认为是应对气候变化更有效的方式之一。该过程包括捕获在发电、制氢和合成氨以及钢铁制造等工业过程中产生的二氧化碳(CO2),然后通过管道、油轮、公路或船舶运输,最后将CO2直接注入岩层或枯竭的油气藏。CCS是将全球气温升高控制在1.5℃以下的关键缓解策略,海上封存可以提供高达13%的全球CO2减排目标。 英国国家海洋学中心(NOC)在苏格兰海岸开展和主导的一项研究表明:CCS过程中将CO2储存在海底既可行又安全,且目前可以通过新技术检测和量化微小的CO2排放量。相关研究成果发表在《可再生能源与可持续能源评论》(Renewable and Sustainable Energy Reviews)上。 研究人员在Aberdeen东北130公里处的北海进行了一项实验,他们在海床以下120米和3米的深度模拟了为期12天的CO2排放,以测试新技术是否能够检测到非常小的CO2排放。这种方法可以监测到CO2释放了多少以及从何处释放。这项开创性的试点研究为长期监测海上CO2储存库的技术发展指明方向。 研究人员能够使用声学、化学和物理方法监测海洋环境任何CO2排放,并确定泄漏的位置,这是以前无法实现的。研究证明使用被动和主动声学技术(包括安装在自主水下航行器上的系统)可以检测和量化非常少量的CO2。研究人员将现有技术与NOC的新传感器和最先进的建模工作相结合,在确保海上CO2储存安全方面向前迈出了重要一步。(李亚清 编译) 查看详细>>

来源:英国国家海洋研究中心 点击量:0

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