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神通广大的细菌

2019-10-12 18:29:20来源:励志吧0次阅读

能推齿轮,能识别身份,能助健康……

提到细菌,不少人第一反应就是感染、生病,医院中进行严格的除菌消毒,洗手液广告也将细菌放大提醒大家“病从口入”,“超级细菌”带来的致命危险更是让人避之不及。生活中处处都是细菌,但种类繁多的细菌在我们生活中不仅仅扮演着“罪魁祸首”的角色,还有更多“高大上”的角色——别忘了我们身边除了“坏细菌”外,还有那些“好细菌”。

近日,日本冲绳科学技术大学的计算机模拟研究显示,科学家研究发现细菌可以用于驱动微型齿轮,这就意味着当达到客观数量时候它们就能够在液体环境下完成某些机械作业。那么在未来连细菌都能应用于工业帮人类做事了吗?

除此之外,不少细菌还有着其他功能:一些爱美的女性们会定期注射肉毒杆菌,以达到除皱紧致皮肤的功效;养生人群发现不少益生菌可以调节身体机能;再加上科学家研究的细菌帮手们,这些小家伙瞬间显得神通广大……这次,让我们走近无所不在的细菌们,看看它们在我们生活中扮演着怎样的角色、在科研中又有着什么样的地位?

帮人做事?

可完成某些机械作业

细菌居然也能够帮人类做事?答案是肯定的。

近日,冲绳科学技术大学的计算机模拟研究显示,科学家研究发现细菌可担任比如推动微型齿轮和微型棘轮等简单工作。这样的研究表现出液体中活性微观颗粒应用于工业的可能性,类似细菌这样的自身能动的微粒或者活性试剂,当达到客观数量时候就能够在液体环境下完成某些机械作业。他们的研究还表明,细菌及藻类还可用来在液体环境下运送或替换物质。

科研人员解释:“通常菌落都是异质的,即菌落是由不同种类的细菌组成的。一部分细菌是自身能动的,也就是说它们能够依靠自身力量运动,而另一部分细菌则不具备这种能力。” 在对细菌进行实验时,呈现出三个明显的阶段:内消旋阶段、极线对称阶段和漩涡阶段。这三个阶段分别具有以下特点:任意流型、轴对称流型、及漩涡式围绕个别焦点的流型。结果显示以上三种动态阶段及其相应的流型均可以通过相对较少的自身能动物质实现。

听起来好像很复杂,但换言之,这就意味着潜在成本高昂,且生产困难的微粒及纳米机械对于制造某种预期流型而言不再是必要条件了。而这次的科研成果则成功为未来诸多领域的研究提供参考,包括在微流控流程等方面具备非常大的应用潜力,比如水质净化和自供电药物运输系统。

担心生病?

与好细菌和谐相处

不少人谈到细菌就色变,迷恋各种除菌方式企图让自己不得病。避开病菌无可厚非,但过度妖魔化细菌可不是一件理智的事情。要知道,我们每个人都是一个巨大的“细菌培养皿”,承载着无数或好或坏的细菌们。近年来,研究者们开始在小型的研究中分析菌群,并逐渐发现它们的重要性。人体菌群的破坏被认为可能与一些慢性病,以及肠易激综合征、哮喘等症状,甚至肥胖症有关。

不少致力于研究“好细菌”的研究者表示,这帮细菌居住在人类体内和体表,数量高达100万亿,对人类的健康有帮助的作用。它们中不少能够帮助身体消化食物、合成某些维生素,或者是形成对抗致病细菌的保护层。这些“好细菌”的强壮与否直接决定了人类的健康,这也许解释为什么不同人对药物的反应也不同,以及当疾病来袭时有人很快中招,有人却安然无恙。

比如,研究学家曾发现,“消化道里塞满的是细菌,而不是食物,而我们日常排便的一半重量的并不是食物残渣,而是细菌。”不过不用担心,细菌的繁殖速度非常快,随粪便排出体外后它们的数量会很快恢复。所以下次当你在饭后大口喝着酸奶的时候,不要忘记那些益生菌们已经做好准备去帮助你调节你的肠道了。

助你破案?

即使双胞胎DNA相同但细菌迥异

既然人体内有这么多很酷的细菌朋友,为什么不赶紧去研究它们?

想要深入了解它们并不容易,只有在比较便宜快捷的基因测序方法问世之后,研究者们才有可能研究这些细菌的种类。同时,这些好细菌非常好地适应了人类的体表和体腔环境,因此很难在实验室条件下培养。而每人身上生存的细菌全都不同,即使它们在实验室条件下成功存活,这种与人体完全不同的环境也往往会改变它们的行为习性。要知道,每个人身上的细菌都是独一无二的,甚至可以像指纹那样用于个人的身份识别——当我们触摸物体时,会在物体表面留下我们手上的细菌,用它们识别身份甚至比指纹还要准。

科学家曾经提取了一台笔记本电脑键盘的细菌,并与多位被调查人手上的菌群进行比对后成功找出了电脑的主人。而在另一项从鼠标上提取出的细菌菌群的试验中,研究人员也成功地找到了其使用者。他们通过对比人类手掌微生物数据库中的样品,来决定哪个人的样本更接近于采集到的细菌菌群样本,从而做出判断,且基本不会出现误判。

不同人身上菌群的各异性,让即便DNA一模一样的双胞胎的细菌指纹也不一样。因而对于那些有液体,或者粗糙布料等不易留下指纹的地方,研究细菌往往更加方便,因为随着时间的流逝和环境的影响,指纹容易变得模糊,而细菌可以在任何材质上留下来,并能保留两周左右。

当然,“细菌找人”听起来很神奇,在实际的刑侦用途上也会有它的局限性,无数种菌群目前并没有完全被研究清楚,因而如果样本是在人多手杂的地方采集到的混合菌群,最后的研究结果很有可能指向一个毫不相干的人。

细菌如何“隐身”?

美国斯坦福大学等机构研究人员认定,一些细菌之所以会“隐身”,源于特定蛋白质主导细菌细胞壁“蜕变”,以躲避人体免疫系统“侦测”或抗生素“攻击”。

斯坦福大学生物工程学助理教授黄国祯近日发布消息说,他与同事以及普林斯顿大学研究人员联手,借助延时显微技术连续拍摄超过9个小时,观察大肠杆菌在实验条件下变化,揭开一个持续多年的谜团。

20世纪50年代,诺贝尔奖获得者乔舒亚·莱德伯格发现,一些细菌会脱落细胞壁,不再呈现特有形状,让免疫系统“失察”;一段时间以后,这些细菌会重新获得细胞壁,恢复原有形状,再次全面具备感染人体的能力。

研究人员所做的是,首先施用一种抗生素,突破大肠杆菌细胞壁,让它改变形状。随后施用另一种抗生素,针对一种名为MreB的蛋白质,令细菌即使增殖,也无法恢复原有形状,不再具备感染能力,最终自然消亡。他们得出结论,MreB蛋白质是细菌得以“隐身”的关键。黄国祯说,这项研究可以解释细菌抗药性成因,“对细胞壁构建过程加深理解,可望促成对抗生素运用战略更好地筹划”。

(据东方早报)

▲光敏细菌

① 抗药性金黄色葡萄球菌是人类自己制造的怪物。这种病菌能导致丘疹,现代科学几乎已用尽了所有能够使用的抗生素进行治疗,但最终却导致金黄色葡萄球菌变得具有抗药性。

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