6创新应用的微生物

虽然许多人将微生物与不好,导致疾病,他们也有许多有益的特性,能够居住在最荒凉的角落。多年以来,人类、动物和植物利用微生物的特性为了他们自己的利益。这里我们讨论的一些多种多样的微生物被应用的使用。

防治农业害虫

虽然农药做了伟大的工作在杀死不良破坏庄稼的害虫,许多人不加选择的,杀死有益的传粉者。他们也造成问题当径流从领域最终在我们的水道,破坏脆弱的生态系统,住在那里。长期使用意味着不可避免地选择抗性种群,随着时间的推移,农药未能保护作物。因此,关注日益转向替代方法。

这样一个例子利用西方花蓟马和细菌之间的共生关系Pantoea。 ¹广泛的农作物上的蓟马提要和传输topoviruses致病性一系列作物物种。科学家设计的Pantoea不断从国内生产dsRNA昆虫的肠道。这些干扰rna (irna)目标基因必不可少的蓟马的生存导致主机信使rna降解和昆虫死亡。

这项技术称为symbiont-mediated RNAi鼻中隔黏膜下切除术后()仍处于发展阶段,但提供了一个高度的目标物种特异性。与工程减少易受虫害作物本身,这种方法也有保护所有的优势作物物种的目标特定的害虫。

它的秘密成分是微生物!

微生物在生产过程中涉及的许多食物,如面包、奶酪和酸菜,和一些微生物几乎完全的自己,像酵母提取物或菌蛋白肉类替代品。然而,微生物也改变食物的味道有很大的权力。每一个微生物产生代谢物特征取决于营养。这些可能会被其它微生物代谢成更多的产品现在是重要的平衡微生物所需的味道。在工业粮食生产,这通常是通过使用发酵剂引入理想的微生物平衡,确保最终产品的一致性。奶酪行业提供了一个很好的例子的微生物平衡的重要性。苦的笔记可以来自分解牛奶中的酪蛋白疏水性氨基酸,而酸的口味可能来自于糖的分解为例。特征“俗气”气味的酵母Yarrowia lipolytica将三丁酸甘油酯转化为丁酸,青霉菌roqueforti提供“蓝色”笔记。过多或过少的任何特定的味道可以使产品不受欢迎的。微生物甚至至关重要的生产特征孔在瑞士奶酪开发由于丙酸发酵的乳酸,乙酸,有限公司₂和H₂由阿丙酸菌属freudenreichii。 ²

让他们吃垃圾

放射性物质已经为我们提供了能源的好处,医疗和防御。然而,他们也给我们留下了问题——安全处理。同时一些放射性物质的半衰期很短,其他如铀、可能仍然危险生活了几十年。被广泛采用的一个答案是简单地存储浪费在筒仓或埋地下的问题。关注放射性废料埋地下,直到它是安全的浸出放射性分子到周围的土壤和岩石铀等元素成为移动时形成可溶性复合物与一些有机分子。然而,细菌可以前来营救。科学家们发现,一些细菌能够利用放射性核素,如铀、镎的氧气和在此过程中使其不溶性。³

存储库与放射性molecule-munching微生物的治疗可以减缓放射性分子的运动,因此预防或减少运动到放射性击穿过程中周边地区。的方法,也被认为是治疗受污染的土壤。

制定和分解塑料

在全球塑料污染的负面影响的担忧,“plastic-eating细菌”的发现在科学界激荡起兴奋的涟漪。2016年,一种天然的菌株,命名Ideonella sakaiensis201 - f6,被发现在废料堆在日本能够降解塑料,包括臭名昭著的难以破解聚对苯二甲酸乙二醇酯,也称为宠物,并使用它作为食物来源。⁴自那时以来,科学家们一直致力于揭示的详细结构PETase酶,转达了这个属性。使用的结构似乎非常相似的酶菌分解外套有些植物的保护性角质聚合物。

中风的好运,研究小组调查PETase无意中设计一种更好的酶降解塑料比进化的本质。⁵他们发现,酶可以分解其他形式的塑料,开门在未来可持续回收许多塑料目前的挑战。

治疗疾病的病毒

有许多疾病以遗传学为基础的,如囊性纤维化和重度联合免疫缺陷(SCID)。任务尝试“修复”通过使用这些遗传问题基因治疗始于1970年代。当时的想法是错误的副本替换为一个好的复制或灭活有缺陷的基因,但研究人员需要一种方法来与有问题的基因。这就是微生物进来了。从本质上讲,病毒能够附加到和进入细胞,一旦进入,与宿主基因组,通常为了方便自己的复制。然而,研究人员已经能够劫持这个属性为自己的意思。

目前,有三个主要组病毒(腺病毒、腺相关病毒和逆转录病毒/慢病毒),形成基因治疗研究的骨干。最初,试验被问题困扰基因毒性和免疫反应,但数十年的研究使得许多这些问题需要解决。使用基因治疗技术治疗现在可供SCID,癌症和失明后,欧盟批准的第一个基因治疗,对急性胰腺炎Glybera,在2012年。与超过2300个临床试验已经进行的,它只是一个时间问题更多的治疗。

一个主要的障碍,必须克服如果基因治疗作为治疗成功治疗是能够扩大生产规模,病毒载体的技术生产和净化适合研究设置不符合大规模生产。

梵高,莫奈,达芬奇和大肠杆菌? !

科学家们重新创建的图像从大约一百万年达芬奇的蒙娜丽莎大肠杆菌(大肠杆菌)的所有东西!⁶ 大肠杆菌很棒的游泳者,可以每秒十倍长度。通常,bug过程氧燃料运动。然而,在栖息细菌蛋白质变形菌视紫质被确认,它使细菌燃料用光。通过工程的大肠杆菌产生这种蛋白质,科学家成功地创建细菌,可远程控制使用光的运动。他们预计到上一层的细胞均匀五分钟之前引入蒙娜丽莎的负面形象。还有四分钟后,工程细菌集中在黑暗地区的空间形成一个可识别的形象。完善模糊反馈控制回路,细菌的形状是相对于目标图像每20秒,光模式相应更新,采用近乎完美的复制品。

除了创造艺术品,游泳细菌的控制活动的能力与光打开light-controllable活性材料潜在的应用,甚至在和运输大对象。

引用

1。Whitten) M,戴森p基因沉默在non-model昆虫:克服障碍使用共生菌trauma-free可持续交付RNA干扰:持续RNA干扰昆虫共生菌介导:应用程序作为遗传工具和杀虫剂。Bioessays。2017年,39 (3)。doi:10.1002 / bies.201600247。

2。 在筹划PLH,艾德。干酪成熟的微生物。奶酪解决问题。瑞斯出版系列食品科学、技术和营养。瑞斯出版;2007:117 - 132。doi:10.1533/9781845693534.117。

3所示。 巴希尔NM,布莱恩·N,劳埃德·JR . isosaccharinic酸的微生物降解高pH值。ISME J。2015;9 (2):310 - 320。doi:10.1038 / ismej.2014.125。

4所示。 吉田年代,Hiraga K, Takehana T,等。一种细菌降解和吸收其中的聚(对苯二甲酸乙二醇酯乙烯)。科学。2016,351 (6278):1196 - 1199。doi:10.1126 / science.aad6359。

5。 奥斯汀惠普,艾伦博士Donohoe BS, et al。plastic-degrading芳香polyesterase特征和工程。《美国国家科学院刊年代。2018;115 (19):E4350-E4357。doi:10.1073 / pnas.1718804115。

6。 赤素馨G,戴尔'Arciprete D, Petracchini年代,et al。动态密度photokinetic的塑造大肠杆菌。eLIFE。7:e36608 doi: 2018;10.7554 / eLife.36608。