研究人員宣布，探索地球上一些最微小生命的新方法可能會對用綠色替代品取代化石燃料、使作物抗旱甚至清理環(huán)境的努力產(chǎn)生巨大影響。這項被稱為 BONCAT 的技術(shù)使科學家能夠更好地研究我們腳下、土壤中的生命奧秘。

微生物生命是周圍最豐富的，即使在最小的土壤樣本中也能發(fā)現(xiàn)跨越數(shù)萬個物種的數(shù)十億個細胞。問題是，它們也非常難以檢查。這導致實驗室存在重大的知識差距。

具有諷刺意味的是，挑戰(zhàn)的很大一部分歸結(jié)于要檢查的微生物數(shù)量之多。在理想的世界中，科學家將能夠在實驗室培養(yǎng)物中培養(yǎng)特定樣本，以確定每個樣本對整個生態(tài)系統(tǒng)的貢獻。不幸的是，大多數(shù)實際上不會在這些受控條件下生長。

相反，研究人員必須對它們進行原位調(diào)查，其中大量不同類型的微生物生命使得幾乎不可能確定任何一種微生物所扮演的角色?？紤]到有些人可能嚴重無法進入，在數(shù)百英尺的地下進行他們的工作，甚至主要是不活動的，問題的規(guī)模開始變得清晰。

然而，由加利福尼亞州能源部勞倫斯伯克利國家實驗室領(lǐng)導的新研究可以為我們的土壤中發(fā)生的事情打開一扇新窗口。BONCAT - 或生物正交非規(guī)范氨基酸標簽 - 已經(jīng)與 FACS(熒光激活細胞分選)結(jié)合使用，以識別海洋沉積物樣本中的單個活性海洋微生物。現(xiàn)在，它也被應用于陸地土壤中的微生物組。

BONCAT+FACS 的工作原理是標記單細胞生物體中的不同分子，只有那些積極創(chuàng)造新蛋白質(zhì)的微生物才會附著在熒光標簽上。這樣，研究人員就可以區(qū)分活躍微生物和休眠微生物，以及通常自由漂浮的 DNA，這兩種微生物都不會產(chǎn)生蛋白質(zhì)。與現(xiàn)有的 DNA 作圖不同，它可以在幾個小時內(nèi)完成。

“BONCAT+FACS 是一個強大的工具，它提供了一種更精確的方法來確定哪些微生物在任何特定時間在社區(qū)中活躍，”當前研究的作者 Rex Malmstrom 在談到這些發(fā)現(xiàn)時說。“它還為我們打開了實驗之門，以評估哪些細胞在條件 A 下處于活躍狀態(tài)，哪些細胞在切換到條件 B 時變得活躍或不活躍。”

更好地了解單個微生物的貢獻的可能性是相當大的。例如，如果確定改善用水量的微生物群落，就可以更成功地培育抗旱作物。有人建議，其他可能性可能是制造更好的化石燃料替代品。

甚至有機會制造出能夠積極幫助清理環(huán)境污染物的微生物組。值得注意的是，所有這些潛在的應用目前都只是理論上的。阻礙科學家徹底探索它們的一直是確定每種微生物所起作用的工具的缺陷。

下一步將把 BONCAT+FACS 技術(shù)應用到新程序中，一些提案已經(jīng)要求使用該技術(shù)。這包括伯克利實驗室的團隊研究環(huán)境變化對微生物組刺激的影響，這可能為更好地了解洪水和極端溫度波動的影響鋪平道路。