地质微生物功能群: 生命与环境相互作用的重要突破口

微生物类型丰富、数量巨大, 是联系其他生物和环境的重要纽带. 但由于在地质体中保存下来的细菌和古菌缺乏形态和结构的多样性, 不能像动植物那样可以从形态上开展属种水平的研究, 这个难点问题一直影响着地质微生物的研究. 地质微生物功能群因在生理学、生态学和生物地球化学等方面的功能明确, 并能在地质体中留下各种记录而将成为瓶颈突破的关键点, 它是当前古生物学向地球生物学发展的一个重点研究内容. 本文评述了与碳、硫、氮和铁等重要元素代谢和循环有关的地质微生物功能群的特点、起源及其在地质体中的识别标志,分析了这些微生物功能群在参与形成地质历史时期的异常气候、硫化海洋、低浓度硫酸盐海洋、地质营养条件以及前寒武纪条带状铁建造等方面的重要作用.     

与敌共生

正在人类与微生物的战争中,我们一直试图将有害细菌斩尽杀绝。然而这种"铁腕镇压"不仅造成了耐药细菌的疯狂反击,还误伤了人体内的有益菌群。随着抗生素的研发越来越艰难,病菌的耐药性越来越强,我们也许应该停止这种剑拔弩张的对立,和"敌人"握手言和。     

四年工作 一年完成

中国科学院林業土壤研究所微生物室区系組原先訂的五年計划,所列研究工作計有下列四項: 1.农業措施(施肥、耕作等)对土壤中微生物区系的组成和生物学过程强度影响的研究; 2.东北主要土类中常见細菌图譜的編制; 3.土壤中微生物活动产物的探討; 4.微生物区系分析方法的探討。现在,他們的計划已經重新修订,增加了內容,增加了工作量。原来第一項工作的1958—1961年部分,将在1958年一年以內完成。除了四年工作一年完成这个大躍进以外,在新的五年計划中还增加了下列两个项目: 5.东北主要土类中微生物区系的組成和生物学过程强度与土类及肥力关系的研究; 6.东北主要土类中优势微生物群的生态和生理特性的研究。我們这里發表的,是他們关于这个躍进計划的說明。     

益生菌:代谢性疾病调控新靶向

代谢综合征是一种代谢异常性疾病,近年来随着其发病率逐年升高,严重影响个人的生活质量,成为世界性公共卫生问题.代谢紊乱性疾病的流行与近几十年来膳食中大量营养素摄入量的动态变化和生活方式的改变有关.肠道微生物群失调被认为是代谢紊乱发生的影响因素之一,如何通过调节肠道菌群改善代谢综合征已成为目前的研究热点.益生菌作为一种广泛应用于食品中对人类健康有益的活的微生物,通过调节肠道微生物群起到改善血糖、调节血脂和降低胰岛素抵抗及胆固醇的作用.本文综述了益生菌在肥胖、2型糖尿病及高血压等代谢性疾病方面的具体作用效果及相关机制,提出在其应用过程中将面临的问题,为益生菌在未来的产业发展及应用提供新的思路.     

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     

人体肠道微生物群、营养与健康

人体肠道微生物群是人体消化道系统中栖息的微生物总称.这些微生物与人体长期共进化,形成了一个平衡的微生态系统.人体微生物群与健康和疾病密切相关,被视为人体最大的内分泌"器官".该器官具有调节功能,通过改变微生物群的构成、种类与比例实现维护和恢复人体健康的目的.因此,人体微生物群及其与机体互作平衡网络研究,将为精准医学的诊断、治疗和预后评估带来革命性变化.肠道微生物群与摄入食物营养密切互作,不仅有助于降解食物营养素,还能够合成多种营养素供人体利用.研究者逐步认识到人体、微生物群、营养和免疫存在密切互作关系,因此,解析这一互作网络将为精准营养学的发展带来前所未有的新机遇.本文在总结目前人体肠道微生物群、营养与健康关系研究成果的基础上,从多个视角综述了此交叉领域日新月异的进展.     

微生物并非都对人体有害

人体内的各种微生物,对人的营养状况的优劣、体型的肥胖,以至罹患某种疾病风险的大小影响巨大;而宏基因组学将帮助我们更好地了解微生物,并开创微生物医学的未来——微生物与机体健康凡到过老鼠实验室的人都体验过那种难闻的异味,可是在华盛顿大学医学院的杰弗里-戈登实验     

微生物:下一个人类基因组计划

目前科学家提出了这样一项计划：对“栖居”于我们人体内的全部微生物进行测序;并认为这项计划可能会对人体健康产生巨大的影响——[编者按]     

栖息在人类居住圈中的微生物正在挑战群落生态学模式——超个体革命

<正>事实上,超越人类感官能力之外的生物世界的存在是不争的事实。但直到最近,医学界对微生物的态度仍在善意的忽视、怀疑或不信任间摇摆不定。从好的方面理解,寄生于人体内的微生物很大程度上是一种偶然;从坏的角度考虑,微生物是致人类各种疾患的病原体……"雨水"中的"小动物"1676年,荷兰布商和业余博物学家的安东尼·凡·列文虎克(Antoni van Leeuwenhoek)用自己设计     

用CRISPR技术挑战微生物群落——基因编辑先驱詹妮弗·杜德纳访谈录

<正>通过改变肠道微生物群来应对从免疫紊乱、精神疾病到气候变化的一切问题？这位世界著名的生物化学家已为此做好准备。过去几年里,微生物组研究风靡全球,科学家希望它能帮助治疗从免疫失调到精神疾病等的各种疾病。但具体如何发挥作用,我们才刚刚开始探索。2023年春天,加州大学伯克利分校的生物化学家和基因编辑先驱詹妮弗·杜德纳（Jennifer Doudna）加入了这项研究,她曾因共同发明CRISPR技术在2020年获得诺贝尔奖。她的第一项任务是由加州大学伯克利分校创新基因组学研究所（IGI）牵头,     

高压对牛奶中细菌的生理活性的影响

细菌的生命过程和它的生活环境有极为密切的关系,环境因素极大地影响着细菌的生长、繁殖和代谢. 温度和压力是影响细菌生命活动的两大物理因素.由于细菌生存的温度多在50℃以下,此温度在实验中非常容易实现.长久以来人们相当注重研究温度对细菌生命过程的影响:各种细菌最适宜的生长温度、最高生长温度,最低生长温度以及为什么不同种类的细菌对温度有不同的敏感性都已经相当清楚.然而,压力对细菌生命过程的作用及作用机制很少有人研究.尤其是数十个MPa以上极端高压环境下细菌的生命活动的研究几乎无人问津.这是细菌生命活动研究方面的一大缺陷.研究压力对细菌生长、繁殖、死亡及其他生命活动的影响是全面深入地了解认识微生物,促进有益微生物生长,控制有害微生物生长,造福于人类所不可缺少的.随着高压科学和技术的进步,现在在较大腔体内产生几个GPa以下的高压力已经不是很困难的事情. 近年来一些人相继开展了高压下微生物的研究,得到了一些很有意义的结果.例如,Tamura等人发现在30 MPa压力下培养的大肠杆菌,每个细胞的细胞长度     

古尔班通古特沙漠生物结皮中微生物分布的时空差异

对新疆古尔班通古特沙漠生物结皮层微生物分布的时空差异及其与土壤因子的关系进行了研究,结果表明:微生物分布受沙垄地貌部位、土层深度、季节影响呈现时空差异．空间尺度上,细菌在春秋季均为垄顶最少,垄间低地最多．放线菌及真菌在沙垄不同地貌部位的空间分布基本一致,但春秋季的空间分布格局有差异．含水量与微生物总数量的变化趋势一致,春秋季均表现为垄顶最少,垄间低地最多,春季尤为明显．在0-20cm土层中,微生物各类群的垂直分布受地貌部位和季节影响呈不同变化趋势．时间尺度上,春秋季微生物总数量、微生物各类群数量在背风坡、迎风坡及垄间低地均表现为春季>秋季,在背风坡表现的尤为明显．微生物各类群在垄间低地的垂直分布春秋季均表现为:细菌随土层加深增多;放线菌随土层加深减少;真菌先增后减．微生物各类群在垄顶的垂直分布春秋季有差异．含水量在各地貌部位0—30cm各土层,均表现为春季>秋季,0～10cm土层中尤为明显。微生物总数中细菌占绝大多数,依次为放线菌、真菌．细菌比例春季>秋季,放线菌和真菌则相反．微生物分布与有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾、pH、电导、盐分、过氧化氢酶、脲酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶有显著的相关性．     

发展分子生物学技术，开发未知海洋细菌

回顾国内外海洋细菌学研究史，以往海洋细菌及其多样性研究发展缓慢之状况及原因，应用和发展分子生物学技术于海洋细菌学研究具有历史必然性，引用微生物研究中的一些分子生物学技术成果。展望国际间海洋细菌分子生物学技术的应用前景，论述海洋细菌的多样性，指出此研究对保护和开发海洋细菌资源的重要意义。     

肠道菌群与肥胖

正科学家早就知道人体是各种微生物的"家园",但直到十多年前,他们才意识到人体微生物群有多么庞大和复杂。在人体微生物群的研究中,肠道细菌是目前最受关注的热点。肠道菌群在人体营养代谢、免疫调节等多个生理过程中扮演着重要角色。大量研究发现,肠道菌群和肥胖之间存在极强的关联。最初,美国科学家戈登注意到肥胖的人和苗条的人肠道的菌群有较大差异,肥胖者的     

我们与细菌共生共存

在美国《科学》杂志列出的“2011年十大科技突破”中，人体微生物与饮食、疾病关系的新发现位居其中。在过去几年里，许多研究都揭示，我们身体内的微生物种类之多，我们与微生物之间的关系之密切，令人惊讶不已。     

马兰冰芯细菌菌群结构变化与气候环境的关系

为了解冰芯细菌菌群结构与过去气候环境变化的关系, 我们利用直接PCR和DNA分子克隆技术从代表不同温度变化时期的3个马兰冰芯样品中, 克隆并构建了3个含有马兰冰芯细菌的16S rDNA基因的文库, 从中筛选出94个阳性克隆, 获得了11个克隆序列, 并与已报道的另8个DNA序列一起构建出它们的系统发育树. 结果表明, 马兰冰芯细菌菌群具有一定限度的基因多样性, 包括α, β, γ-Proteobacteria; CFB, 和其他细菌组等5个大的类群. 其中相当大一部分属于嗜冷细菌和新的细菌属, 可能代表了在马兰冰川极端环境中生存的细菌. 对这一部分细菌菌群在冰芯剖面上的数量分析结果表明, “典型的马兰冰川细菌”菌群数量与氧同位素记录的温度变化呈现负相关的对应关系, 与冰层中的污化层具有密切的关系. 说明, 大气温度变化对冰芯中微生物记录的作用主要是通过影响“典型的马兰冰川细菌”(嗜冷菌和耐冷菌)菌群数量的消长而起作用的. 同时, 冰川中的营养物质也是影响冰芯微生物记录的一个重要的限制因素. 此外, 马兰冰芯细菌优势类群的垂直分布表现出明显的层状分布特征, 反映了微生物对冰芯深度所代表的不同时期的气候环境变化的响应.     

致病因素究竟是微生物，还是基因？

生物学家保罗·埃瓦尔德认为 :传染性微生物是引起包括癌症、心脏病在内的大多数疾病的元凶     

细菌遗传学之父——乔舒亚·莱德伯格

1900年孟德尔遗传定律的重新发现标志着遗传学的诞生,2000年人类基因组计划草图完成则标志着遗传学达到一个新高度.在100年时间内,遗传学经历了经典遗传学、生化遗传学、微生物遗传学、分子遗传学一直到今天的基因组遗传学等多个发展阶段,研究对象也从最初的高等生物(果蝇和玉米等)到微生物(真菌、细菌、病毒等),再到高等生物(小鼠等),一直到今天临床上的广泛应用(以人为研究对象的医学遗传学).     

形影不离的细菌

正一项最新的研究向人们绘制了一幅关于家庭中细菌的震撼图像:每个家庭都有其自己的细菌乐园。有科学家认为,人体已成为移动的微生物生态系统:人的身体寄生着多达人类数量10倍的微生物细胞,而且我们每到一个地方都能滋生出一个独特的微生物混杂群。     

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