科学拥抱多样性

<正>在生态学领域,生物多样性与生态系统功能的关系无疑是一个重大课题,尤其是作为人类生存与发展的基础,生物多样性正在丧失的当下。21世纪兴起的微生物组学又为生态学研究提供了新的落脚点,尽管有科学家对此颇有微词,认为存在过度炒作的嫌疑。人体内的微生物群落事关人类的健康和生存,因此人类微生物组计划仍需从多样性和整个生态系统出发,积极破解生命的规则。在科学研究的生态系统中,多样性同样值得关注。本期"科学与     

人类与致病微生物的战争

"超级细菌"NDM-1刚刚隐退,又有新的疫情告急--肠出血性大肠杆菌疫情在德国北部暴发;另一方面,对艾滋病的研究已经进行了30年,取得了抗逆转录病毒疗法等重大进展,但艾滋病防治依旧任重道远,这些都不禁让人感慨微生物的巨大威力.其实,从疟疾到肺结核,从SARS到禽流感,从乙肝到艾滋病,致病微生物与人类之间的战争从来就没有停止过.在科学研究不断取得突破并为健康提供重要保障的同时,人类也要加强自身对致病微生物的防范意识.     

人类母乳微生物菌群的生态学分析

母乳是婴儿最健康、理想的营养来源,也是人类进化和文明最重要的特征之一.最新的宏基因组学研究表明母乳含有高达数百种细菌,而且包括一些常见的病原菌.母乳微生物菌群是人类与微生物协同进化相互适应的产物,而"微生物群落-宿主"生态系统的动态平衡则应是保持健康母乳的基础.然而,迄今为止,从生态学角度对母乳微生物菌群的研究近乎空白.本文应用宏观生态学中的"中性"理论和Taylor幂法则分析探讨了母乳菌群群落多样性的进化和维持机制、细菌种间相互作用的机制以及由此产生的细菌种群分布格局.两项理论模型分析交叉验证了母乳微生物群落分布的异质性和非随机性特征,预示了群落中物种间存在一定程度的生态位分化以及占主导作用的优势物种.     

人体肠道微生物与健康

正人体肠道微生物时刻伴随人类成长,不仅帮助消化食物,更是人体有效抵抗外界病原菌入侵的屏障。漫长的进化过程形成的平衡稳定的肠道微生态环境对于人体的营养、代谢和免疫起着至关重要的作用。人体内存在大量共生微生物,它们大部分寄居在人的肠道中,数量超过1000万亿(10~(14)数量级),是人体细胞总数的10倍以上,其总重量超过1.5公斤,若将单个微生物排列起来可绕地球两圈。胃肠道是微生物的"大仓库",人体就是一个移动的微生物聚集地。从基因组角度看,一个健康成年人肠道微生物的全部基因组数量异常庞大。在漫长的进化过程中,肠道微生物与人类     

“想”出来的科学世界

<正>在地球上,人类之所以区别于其他万物生灵,除了能够从事劳动创造之外,还有一个重要的标志——想象力。也正是有了人类丰富和奇妙的想象力,才有丰裕和繁荣的物质世界。从某种程度上来说,想象力是整个人类世界最原始的根基。人类的想象力,不但囊括了大千世界的林林总总,还涉及到人类的替身——机器人。而人类对于机器人的想象和研究主要集中在两个方面:一个是制作纯粹由机械和信息技术所构成的机器人;另一种是开     

食品中的天使与魔鬼

正从最初将其视为污染食物的罪魁祸首,到后来利用其特性发展出的多种美味食物,可以说自从细菌被发现的那一天起,人类与微生物的亲密关系就再没有终止过。发生在酒窖中的奇妙反应SPECIAL REPORT说起人类对微生物的利用,时间甚至可以追溯到公元前16世纪,在当时的文献中就有"仪狄作酒,禹饮而甘之"的记载,不过当时的人们显然还不知     

未来10年人类微生物组研究的重点

<正>基于微生物组的医学研究设想需要一种崭新的方法——进一步理解宿主﹣微生物之间相互作用的生态和进化关系。过去10年,全世界用在人类微生物组研究上的花费超过17亿美元,主要研究项目集中在美国、欧盟、中国、加拿大、爱尔兰、韩国和日本。这些投资证明了微生物组对人类健康和发展的重要性。例如,众所周知,新生儿从母亲体内继承身体所必需的微生物;此外,母乳中的糖类物质无法被新生儿消化吸收,但这正是新生儿体内发育的微生物组所必需的营养物质,这些微生物组后来会在塑造新生儿体内免疫系统过程中发挥重要作用。     

生态微生物学:全新的细菌理论

研究人类肠道的微生物学家可以从研究地球内部的专家那里学习到什么?吉莲·班菲尔德说:"科学研究需要多领域合作"。如果你看着酸矿废水池表面来想象第一个有机体的诞生,这与想象微生物在一个新生儿无菌的胃肠道里出现是一样的。     

生活在物质世界多幸运

世界是物质的 勿庸置疑,我们能够感知的世界是由物质组成.即世界上的万物,从大的星系、星云、太阳、行星,到小的陨石、树木、动物及微生物,均由物质组成.物质则是由分子组成,分子由原子组成,原子内部有原子核与电子,原子核是由中子与质子组成.现在人类发现的最基本物质结构是夸克,即所有物质最终都是由夸克和轻子组成.     

科学家的细菌“育儿所”

正世界上1%的微生物为人类提供了抗生素,如今该是开发和利用那剩下99%的微生物的时候了……在阅读"科学家的细菌育儿所"一文之前,让我们先普及一下来了解以下的几点知识:1.什么是微生物微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。形体微小,结构简单,通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物,统称为微生物。但也有少数微生物是肉眼可以看见的,像蘑菇、灵芝等真菌也是属     

“人类微生物组整合计划”发布最新研究成果

<正>人类微生物组整合计划将人体中发现的与健康相关的微生物置于中心舞台上。日前,美国国立卫生研究院(NIH)人类微生物组整合计划(iH MP)发布的研究成果,提供了两种疾病及妊娠过程中的微生物和人类数据资源。这将有助于理解人类宿主与相关微生物的相互作用,对未来的精准医学研究具有重大价值。这一工作包括三项代表性研究:两篇发表在《自然》杂志上,一篇发表在《自然·医学》杂志上。多年来,慢性病研究专注于人类细胞和细胞相互作用的过     

开启维生素世界之门

<正>维生素是人类与动物保持健康机体必不可少的有机化合物,它对机体的新陈代谢、生长、发育和健康有着极其重要的作用。现在已知的维生素有20多种。你可能无法想象,世界上第一种维生素的发现,竟然源自艾克曼从鸡患脚气病上得到的启发……海军官兵染怪病科学"法官"判"凶手"1878年的一天,日本海军军部接到一份紧急报告:军中有33%的官兵患上一种怪病。病人全身浮肿,肌肉疼痛,脚肿得像酒瓮一般,重者甚至丧命。人称此病为"脚气病"。当时的医生对     

达·芬奇画作中的微生物组

正科学家最近在达·芬奇的一些艺术品上发现了微小的"生命世界"——细菌、真菌和人类DNA的混合物。这一发现有助于建立艺术品的微生物组"目录",因为每件艺术品都有独特的微生物组。科学家可通过微生物组的差异来鉴别艺术品的真伪,甚至了解艺术品的数百年经历。     

谁是下一代计算机霸主

<正>远古时代,从人类社会开始形成的时候起,人类就不可避免地要和数字打交道。在茹毛饮血的原始社会,狩猎、采集野果是人类赖以生存的主要手段。伴随着生存斗争,人类自然而然地产生了"多与少"、"有与无"等最早的数学萌芽,     

狼群中的尊卑贵贱

动物世界中,不仅有"结帮"现象,而且等级制度森严,比起人类来,恐怕有过之而无不及。美国的大卫·米克是世界上唯一靠研     

与细菌抗争,中国人走到了哪一步?

正本篇围绕2017年国家技术发明奖二等奖项目"国家1.1类新药盐酸安妥沙星"展开,该奖项由中国科学院上海药物研究所杨玉社研究员领衔的团队获得。自20世纪40年代青霉素问世以来,抗生素(又称抗菌素)便与微生物一起渗入了人类的每一寸生活,它们的工作领域几乎覆盖了人体所有部位——从呼吸道到前列腺,从腹腔和肠胃到关节与皮肤,哪里有病原微生物感染,我们就会派它们去哪里执行抑菌或杀菌的任务。     

与微生物同居的日子

人类的住所好比微生物的城堡,它们的目标是：繁殖数以百万计的微生物。一篇发表在Science杂志上的研究报告提供了房屋和建筑里微生物的详细的分析数据。研究结果揭示了人类和生活在其周围的微生物之间的相互关系。越来越多的证据表明,这些繁密的微观环境对人类的健康、疾病的传播与治疗发挥着重要作用。     

肠道微生物组：一把打开祖国医学宝库的钥匙

<正>前言随着高通量组学技术及生物信息学的高速发展，微生物组学已成为当下医学、农业、环境等多个领域的研究热点。为更全面、系统地研究微生物组，包括其与基因组、蛋白质组、代谢组以及微生物与宿主的互作关系，已有多个国家陆续开展了微生物组研究计划。例如：2007年美国国立卫生研究院启动“人体微生物组计划”、2008年欧盟启动“人类肠道宏基因组计划”、2010年美国阿贡国家实验室启动“地球微生物组计划”、2017年中国科学院牵头启动“中国微生物组计划”等。人类微生物组研究已明确，肠道是人体微生物的主要栖息器官之一，肠道微生物组对人体的免疫系统、内分泌系统、     

最熟悉的“陌生人”

<正>生命现象多姿多彩,历来是人类探究的焦点之一。当人们对人类基因组计划耳熟能详,并领略了其后的人类蛋白质组计划、人类微生物组计划和人类肠道宏基因组计划后,一个新的生命科学庞大计划也开始规划并将很快动工,这就是"人脑活动图计划"。虽然只有1.5千克左右,由1000亿个神经细胞组成的大脑却是人体中最复杂的部分,也是宇宙中已知的最复杂的组织结构。大脑是人体的神经中枢,人体的一切生理活动都是由大脑     

共创绿色世界从我做起

人类所处的环境正面临严重的挑战,这已经不是什么秘密了。虽然还有不少负面的东西存在,但应该看到许多事情正在向好的方面转化。本文介绍的一些案例可以证明,如果全社会高度重视这一问题的话,就一定能"搬掉"困扰人类的环境问题这座"大山"。目前,需要我们做的事情就是立即行动,从我做起。