科學(xué)家們確定了幫助微生物在惡劣環(huán)境中茁壯成長(zhǎng)的關(guān)鍵因素
馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院(UMSOM)的三項(xiàng)新研究已經(jīng)確定了幫助微生物在惡劣環(huán)境中生存的關(guān)鍵因素。這些結(jié)果對(duì)生物技術(shù)和對(duì)極端條件下生活的影響具有重要意義，參見了美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊(PNAS)，天體生物學(xué)和國(guó)際天體生物學(xué)雜志。
“我們的工作利用豐富的基因組和轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)。基因組數(shù)據(jù)代表路線圖，遺傳學(xué)，生物化學(xué)和微生物學(xué)是探索和擴(kuò)展知識(shí)的工具，”該研究的主要作者Shiladitya DasSarma說。 UMSOM微生物學(xué)和免疫學(xué)系海洋與環(huán)境技術(shù)研究所“在我們最近的一系列論文中使用這種跨學(xué)科方法，我們更好地確定了生命的限制以及這些耐寒微生物及其蛋白質(zhì)用于生存和運(yùn)作的機(jī)制。寒冷，咸和水限制的環(huán)境，例如火星上存在的環(huán)境。我們的研究也在地球上的綠色生物技術(shù)中得到應(yīng)用。“
最近的PNAS文章建立在DasSarma教授和幾位同事之前的分析基礎(chǔ)之上，他們確定了在極端咸的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的微生物中的關(guān)鍵蛋白質(zhì)。他們檢查了幾種微生物蛋白質(zhì)的氨基酸組成。該蛋白質(zhì)表面相對(duì)于所有其他生物產(chǎn)生負(fù)面增壓。這些蛋白質(zhì)使用負(fù)電荷緊密結(jié)合水分子，以便保持在溶液中并對(duì)抗高水平鹽和干燥的影響。他們專注于一種名為H. lacusprofundi(Hla)的微生物，來自南極洲的一個(gè)非常咸的湖泊Deep Lake。
他們想知道微生物中的蛋白質(zhì)是如何在非常咸的，非常寒冷的環(huán)境的雙重極端中發(fā)揮作用的。他們發(fā)現(xiàn)某些氨基酸在微生物中更為普遍。他們專注于一種酶β-半乳糖苷酶。他們發(fā)現(xiàn)了Hla中酶的版本與生活在溫帶環(huán)境中的微生物的版本之間的關(guān)鍵差異。主要差異包括：原子的包裝更松散，冷功能酶的靈活性更大。
今天發(fā)表在“天體生物學(xué)”雜志上的另一項(xiàng)研究通過研究酶在微生物在有毒鹽存在下生存的能力的作用，擴(kuò)展了這項(xiàng)研究。這項(xiàng)研究對(duì)于毒性環(huán)境的凈化以及火星等其他行星的生命具有重要意義，在這些行星上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這些有毒鹽，特別是一種叫做高氯酸鎂的有機(jī)鹽。
上個(gè)月在國(guó)際天體生物學(xué)雜志上發(fā)表的第三項(xiàng)研究表明，Hla和其他同樣耐寒的微生物可以在距離地球表面數(shù)英里的平流層中游走，那里的條件與火星相似。平流層極冷，氧氣很少，并且具有高水平的破壞性紫外線輻射。
這些研究也有可能對(duì)生物技術(shù)有用。PNAS研究中的方法可用于設(shè)計(jì)在較低溫度下起作用的有價(jià)值的酶。例如，經(jīng)修飾的β-半乳糖苷酶可用于在低溫下制備不含乳糖的牛奶，并且其他酶可在降低的溫度下適合于其他“綠色”工業(yè)過程，從而減少制造過程中所需的能量。高氯酸鹽用于火箭燃料和煙花，是一些地下水中常見的有毒污染物。天體生物學(xué)的工作可能會(huì)導(dǎo)致一種去除它的方法。
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