動物糞便中新發(fā)現(xiàn)的微生物顯示出分解纖維素和減少甲烷的巨大潛力。

中國研究人員近日對生活在青藏高原的動物體內(nèi)隱藏的大量未知微生物進行了基因測序，揭示了其具有推動下一代生物技術發(fā)展的生物學功能。該研究發(fā)現(xiàn)凸顯了極端環(huán)境如何能產(chǎn)生具有獨特工程價值的微生物。

極端地形中的微生物顯示出巨大的工業(yè)潛力。據(jù)報道，研究小組發(fā)現(xiàn)牦牛、藏羊、羚羊、牛、馬和藏野驢等動物的糞便中含有數(shù)千種從未被記錄的微生物。其中許多微生物似乎能產(chǎn)生可以分解纖維素的酶，纖維素是紙張、紙板和紡織品的原料。研究人員透露，這些酶可以加強依賴更快、更清潔的纖維素降解的工業(yè)過程。這些微生物還可能幫助確定限制牲畜甲烷排放的生物學途徑?？茖W家們在論文中寫道："我們的結果表明，生活在惡劣環(huán)境中的動物是發(fā)現(xiàn)腸道微生物新型生物學功能的重要來源。"基因組數(shù)據(jù)還可能幫助尋找新的基因編輯工具、抗菌肽和依賴穩(wěn)定高精度酶的生物技術產(chǎn)品。

歷時五年的任務發(fā)現(xiàn)大量新物種。據(jù)稱，這項工作是第二次青藏高原綜合科學考察研究的一部分。來自云南大學和華大研究院的科學家們花了五年時間，從當?shù)厥巢輨游锷砩喜杉?000多份新鮮糞便樣本。

在第一階段，他們對1412個樣本進行了處理，發(fā)現(xiàn)其中88%的微生物物種是科學界未知的。研究小組指出："我們的研究首次展示了青藏高原（有'第三極'之稱）本土哺乳動物腸道菌群的圖譜。"他們寫道，這些發(fā)現(xiàn)證實了隱藏在世界最惡劣生態(tài)系統(tǒng)中的微生物多樣性程度，并強調(diào)了在全球范圍內(nèi)研究微生物特征、了解其作用的必要性。論文第一作者張志剛表示，這些發(fā)現(xiàn)具有重要的戰(zhàn)略意義，因為新的功能元素可能會獲得專利保護。他說："率先發(fā)現(xiàn)這些資源的國家將獲得控制權，特別是對任何可獲得專利的功能元素。"

新酶可能成為未來的基因編輯工具。張志剛表示，研究小組計劃研究新發(fā)現(xiàn)的微生物是否含有能增強基因編輯平臺的新型酶。他說："酶的穩(wěn)定性、生物活性和靶向特異性是非常重要的。我們可以查看我們的數(shù)據(jù)庫，看看是否有任何可用于基因編輯的全新酶。"研究人員還希望利用該數(shù)據(jù)庫篩選小分子候選藥物。這些小分子化合物很容易進入細胞并影響特定的生物學途徑，使其在治療發(fā)展中具有重要價值。

來自華大研究院的合著者李小平表示，研究小組采用了通常用于研究人類腸道微生物的方法。她說："青藏高原上的大型食草動物吃很多植物。它們的腸道里有很多能夠降解纖維素的酶。"她補充道："我們正在進行實驗，以驗證它們降解纖維素的能力，并確定哪些酶是主要驅(qū)動因素。"

早期試驗顯示降低甲烷排放的巨大潛力。先前的研究表明，牦牛自然排放的甲烷比牛少，因為它們的腸道微生物使用不同的代謝途徑。研究小組現(xiàn)在已經(jīng)確定了可能影響這種效果的細菌。李小平說："我們發(fā)現(xiàn)了兩種以前未被描述過的細菌，并用牛的瘤胃液進行了體外發(fā)酵實驗。我們添加了這些菌株以觀察總體氣體和甲烷排放情況。""我們的實驗初步結果表明，與對照組相比，添加這兩種菌株后甲烷排放量有所減少。"研究人員目前正計劃在動物身上進行體內(nèi)測試。她補充說："我們希望獲得積極的結果，因為這些細菌有可能幫助減少溫室氣體排放。"

這項研究發(fā)表在《微生物組》期刊上。

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