今天是2017年9月21日 星期四

8月5日《科学》杂志精选

无须大量使用抗生素而大规模生产生物燃料

与其在含有制造生物燃料微生物的大桶内使用大量的抗生素来控制对其的培养,研究人员研发出了一种新的技术:用改良菌株通过竞争来战胜可能造成污染的微生物。这些改良菌株能消耗异生物质营养成分,后者并非天然产物,大多数微生物也无法令其降解,因此,只有产生生物燃料的改良微生物才能利用这些异生营养成分生长。生物燃料有望成为一种比传统的石油或汽油更具可持续性的能量来源,然而,大规模生产生物燃料仍然颇具挑战性。例如,从微生物中大规模生产燃料需要在大型储库中进行培养;如果有其他微生物开始在这些严格控制的反应器中生长,则会对产量和生产力产生负面影响。为了寻找解决方案,Arthur Shaw等人希望创制出能通过竞争打败其他污染菌株的改良菌株,后者仍然能生成生物燃料。他们称这种新技术为:稳健底物利用操作技术(ROBUST)。首先,该团队设计了一种大肠杆菌株,它能将三聚氰胺作为营养物质,但其他细菌则无法正常利用三聚氰胺。在一个富含三聚氰胺的培养环境中,改良菌株能很快通过竞争战胜野生型菌株。这个过程在两种酵母菌中也有效。研究人员改良了酿酒酵母菌株,令其能将氰化物和亚磷酸盐作为营养物。同样地,一个解脂耶氏酵母菌株也通过改良而能利用亚磷酸盐。这两种改良菌株都能在一个氰化物和/或亚磷酸盐介质中通过竞争战胜各自的对照菌株,该介质被用于甘蔗汁和小麦秸秆木质纤维素水解产物培养基中,这是两种广泛使用的工业原料。作者们指出,尽管需要作进一步的研究,其他几种可能的生物燃料产物也可能得益于ROBUST

容易被污染的美国海岸线热点地区

据新的研究报告,排入海洋的地下水可能会损害美国五分之一海岸沿线的水质。尽管河流是淡水进入海洋的显而易见的实例,但在地下发生的水流运输则是一种更隐蔽的方式。海底地下水排放(SGD)指的是从大陆至海洋的地下水流动,这些地下水中会含有离子和溶解的化学物质,而其空间分布会影响海岸一带的水质。全球大部分人口生活在沿岸地区附近,并依赖沿岸的水资源,因此发现沿岸的容易受到源自淡水SGD“隐性”污染的水体颇为重要。然而,淡水SGD会在各个地区呈弥散及多样化方式,令对其的检测昂贵且困难。为了更好地了解美国的SGDAudrey Sawyer和同事分析了美国大陆全境的水文与气候数据集。为了验证他们的分析,他们还对来自太平洋、墨西哥湾和大西洋沿岸不同地区的18个地方进行了评估。他们的结果揭示了独特的热点或地下水回灌补注区,在这里,所有淡水SGD中的一半只集中在14%的海岸沿线。该研究报告,在太平洋西北地区的淡水SGD率大幅增高,它可能与地势险峻有关。作者们指出,淡水SGD和土地开发高于平均的地区尤其容易受到由地下水所致的污染,而这些地区代表了12%的海岸线;它们中最易受到污染的地区为从密西西比至佛罗里达狭长地带的墨西哥湾北岸、北大西洋海岸及太平洋西北海岸。

寨卡疫苗能为恒河猴提供完全保护

新的研究报告,对3种寨卡疫苗的分析显示,它们能有效地保护恒河猴免于寨卡病毒感染。尽管类似的方法和疫苗已经在小鼠中得到测试,但猴子是更好的动物模型,因它能确定疫苗在人体内会有什么效果。寨卡病毒感染与人类胎儿小头畸形、宫内胎儿发育迟缓及其他出生畸形间有因果关联。预防性疫苗有望成为尽量减少病毒扩散及其有害影响的最佳方法之一。Abbink等人最近报告,一种由灭活寨卡病毒组成的疫苗——或称纯化灭活病毒(PIV)疫苗——能有效地保护小鼠免于寨卡病毒感染。在此,他们在16只恒河猴中测试了PIV疫苗的功效,其中有8只恒河猴接种的是作为对照的假疫苗。在疫苗接种两星期后,所有接种了PIV疫苗的恒河猴都产生了寨卡病毒特异性结合抗体,因此它们在接触寨卡病毒后能得到完全防护。当研究人员在寨卡-PIV接种猴子体内收获抗体并将其转输给小鼠和猴子时,只要转输了足够治疗浓度的抗体,这些小鼠和猴子也显示了对寨卡病毒的免疫力。最后,研究人员对第三种方法的功效进行了分析,这种方法还没有对寨卡病毒进行过测试;这是一种基于载体的疫苗;在这种情况下,病毒的部分包膜被输入到体内以帮助刺激免疫系统。与前两种方法一样,这种基于载体的疫苗也对后者提供了完全的保护能力。