J9团体|国际站官网-厌氧微生物唱起“独角戏”

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2026-04-16 03:34:01

■中国科学报记者李晨

于地球的深海热泉、湿地，或者者动物肠道及沉积物等情况中，生在世一群“无氧住民”——厌氧微生物。它们能分化有机废物，孕育发生甲烷等可再生能源，另有能介入温室气体的天生及消减。从污水处置处罚到畜禽养殖、从沼气使用到肠道康�。祭氩豢�。

然而，人类想要疏散获得有利的厌氧微生物却很困难，由于它们异样难养。近日，农业屯子部成都沼气科学研究所（如下简称沼科所）厌氧微生物立异团队结合荷兰瓦赫宁根年夜学团队找到了新措施。他们把厌氧微生物的生长曲线当“批示棒”，使用自创的“鸡尾酒法”定向疏散产甲烷古菌。相干研究结果于线发表在《微生物趋向》及《天然-实验流程》。

厌氧微生物唱起“独角戏”

微生物疏散就像竞走，红色的是目标微生物，其他则是“竞争对手”。受访者供图

唯厌氧微生物难养也

虽然肉眼看不见，但厌氧微生物是全世界碳、氮、硫轮回的主要驱动者，与人类瓜葛很是紧密亲密。

论文第一作者、沼科所博士生巫可佳告诉《中国科学报》，这些“无氧住民”对于生活前提要求极高—— 一点氧气都不克不及碰，通常需要特定温度、酸碱度、养分前提才气生长及生存。

厌氧微生物年夜多生活于湿地、深海、肠道、热泉等缺氧情况中，似乎一群“隐居妙手”，生长迟缓、数目未几，有些另有离不开特定“同伴”。由于它们需要与其他微生物互订交流养分物资或者代谢产物，经由历程共造就或者者共生才气生存，好比“搭档”，缺了对于方就活不下去。

这类生存方式使厌氧微生物于试验室情况中难以存活，一旦被请进试验室，经常就消散了。如果想把它们造就成纯菌状况，那就更难了。

论文通信作者、沼科所研究员承磊于接管《中国科学报》采访时说，获得纯造就物，是研究新型微生物心理、代谢、生态功效，以和使用其清洁凤凰彩票官网能源生产、污染治理、康健保障等能力的资源基础。

传统疏散要领像一场“短跑赛”，要求目标厌氧菌一最先就具有绝对于生长上风，一步到位打败所有竞争者，这让许多“慢热型选手”始终无缘亮相。承磊注释说，厌氧菌通常生长慢，生长前提苛刻，轻易被“快生长”的非目标菌淹没。

2016年，团队着手从一份2007年取自我国胜利油田的样本中疏散产甲烷古菌。因为这份样本对于“投喂”的甲醇异样敏感，而且能孕育发生甲烷，团队认为，这可能隐蔽着产甲烷古菌的新生存模式。

要想弄清晰这里的厌氧古菌究竟怎样孕育发生甲烷，起首要把它从身分繁杂的样本中疏散出来。让云云难养的厌氧微生物于试验室情况中疏散并生存，是他们迫切想解决的难题。

生长曲线当“批示棒”

“咱们于多年疏散试验中发现，单一要领往往不够。”承磊说，由于疏散历程中既要保证目标菌生长，又要按捺非目标菌，而一个样品中的非目标菌是多种多样的，使用单一要领很难去除了，是以需要矫捷组合多种“配方”，如稀释、限定养料、加按捺剂，像调制鸡尾酒同样，凭据情况调整疏散战略，慢慢去除了差异的非目标菌。

巫可佳说，团队经由历程定期取样，用份子生物学要领或者流式细胞计数等要领监测目标菌及其他菌的细胞数目变化，定时间及细胞数目变化画出生长曲线。

研究团队提出用生长曲线当“批示棒”，实时不雅察目标菌及非目标菌的生长动态。于差异阶段缔造前提，让目标菌盘踞“相对于上风”，或者者让非目标菌对于目标菌的按捺更稍微，一步步“请走”非目标菌，直到目标菌能零丁站上舞台。

巫可佳注释说，他们把难造就微生物的疏散历程分为多个阶段——先摸清目标微生物的生长“喜好”，再经由历程稀释、限定养料、精准按捺等手腕慢慢削减“陪客”，末了只留下目标微生物。“这套要领的尤其的地方于在，不要求目标菌一最先就跑患上最快，而是经由历程阶段性调整，让它于差异‘赛段’都能连结相对于上风。”

针对于差异类型的非目标菌，他们有差异“招数”，有的转变养分前提，如底物、生长刺激因子；有的转变物理化学因子，如温度、pH值、盐浓度等，或者者梯度稀释；有的加抗生素或者溶菌酶，按捺非目标菌。

“咱们第一次用多年探索的要领乐身疏散到非广古菌门的新型产甲烷古菌，并经由历程疏散获得的菌株解析其心理及代谢机制。”承磊所说的这项事情结果于2024年7月发表在《天然》。

厥后，研究职员总结及提炼了该团队十多年厌氧微生物疏散经验，形成为了“基在生长曲线”及“相对于生长上风”的微生物纯造就理念。

基在底层逻辑的疏散要领

巫可佳说，挖掘出新型产甲烷古菌的这套要领基在疏散微生物的底层逻辑，即怎样从一个繁杂群落中获得目标菌。这一理念适用在微生物生长疏散的各个阶段，不仅适用在厌氧微生物疏散，也适用在好养、兼性厌氧等微生物疏散。“期待未来可以资助更多微生物质源实现疏散。”

承磊夸大，此要领的建设受益在测序技术的生长，使患上人们可以判定繁杂群落中的目标菌及非目标菌，进而到达疏散的目的。

《微生物趋向》审稿人说，这篇论文关注了一个持久被体系性轻忽的主要主题。科学界广泛存于偏见，即所谓“不成造就”的微生物，是真的没法造就，另有是支付的价钱太年夜，以至在不值患上考试考试。“不成造就”这个说法自己就体现了不成能性，从而加重了这类不幸的场所排场。

“虽然宏基因组学于发现新型微生物方面很是有效，但于一定水平上削弱了科学家继续开展更费时、更具智力挑战性的疏散造就研究的动力。更遗憾的是，学界并无充实熟悉到理解宏基因组信息与疏散造就株心理学存于的巨年夜鸿沟。”审稿人说，这篇论文不仅引发了各人对于这些不足的关注，而且提出了切实可行的试验思绪来填补缺陷。这是一项“极有价值、恰逢其时、姗姗来迟的主要孝敬”。

而《天然-实验流程》审稿人评价，这项研究提出的“生长曲线指导疏散”要领很是有趣，为难造就的古菌疏散提供了新视角。

承磊说，如今这套要领不仅适用在产甲烷古菌，另有能推广到热泉、深海、动物肠道等多种缺氧情况微生物的疏散造就。他的试验室已经经从热泉及油藏等特殊情况中疏散了多株难造就微生物。

承磊希望这类要领能成为难养厌氧微生物疏散的通用战略，另有可联合人工智能及高通量平台实现微生物的年夜规模高效定向疏散，资助科学界“解锁”更多隐蔽于天然界的微生物脚色，富厚人们对于地球生命的熟悉，为天气研究、能源开发及情况掩护等提供新菌种资源。

相干论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41596-025-01224-x

https://doi.org/10.1016/j.tim.2025.06.006

《中国科学报》 (2025-08-21 第1版要闻)

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