2022年2月25日 星期五

目前世界最大的細菌Thiomargarita magnifica

 

世界最大的細菌Thiomargarita magnifica,肉眼可見。

一般來說,細菌都是小的,如大腸桿菌(Escherichia coli)只有1-2微米(10-6m)。但是最近在加勒比群島上的紅樹林發現的Thiomargarita magnifica卻平均長為0.9公分,最長可長達兩公分!

這麼大的細菌,其實已經可以用肉眼看見了(如上圖);但是更奇妙的是,這隻細菌的基因體與一般細菌不一樣。一般細菌的基因體是漂浮在細胞質中,這隻細菌的基因體外面卻有一層膜包覆著。

進一步的觀察發現,這隻細菌的基因體呈現多套狀態(polyploidy),每個細胞有三萬六千多套基因體;且其生活史有兩種不同的型態。它的核糖體(ribosome),負責合成蛋白質的胞器,也被包裹在膜裡面。

目前它是世界上最大的細菌,但是未來會不會發現更大的?誰知道呢?不過,這隻細菌因為它的基因體被包覆在膜狀構造裡,所以被認為可能是原核生物界與真核生物界之間的橋樑。

參考文獻:

A centimeter-long bacterium with DNA compartmentalized in membrane-bound organelles Jean-Marie Volland, Silvina Gonzalez-Rizzo, Olivier Gros, Tomáš Tyml, Natalia Ivanova, Frederik Schulz, Danielle Goudeau, Nathalie H Elisabeth, Nandita Nath, Daniel Udwary, Rex R Malmstrom, Chantal Guidi-Rontani, Susanne Bolte-Kluge, Karen M Davies, Maïtena R Jean, Jean-Louis Mansot, Nigel J Mouncey, Esther Angert, Tanja Woyke, Shailesh V Date bioRxiv 2022.02.16.480423; doi: https://doi.org/10.1101/2022.02.16.480423

2022年2月23日 星期三

從兔子便便裡發現的寶藏:自產乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)

 

圖片來源:維基百科

人類很早就懂得利用微生物。利用啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)製作麵包與啤酒、乳酸桿菌(Lactobacillus)製作優酪乳,都有上萬年的歷史了。不過,發酵作用自從Chaim Weizmann在1916年發現可以用丙酮丁醇梭桿菌(Clostridium acetobutylicum)後,踏入了一個新紀元:人們可以透過發酵作用,生產極有價值的有機溶劑(丙酮等)。

但是發酵作用也不是十全十美的。首先,它需要消耗澱粉或糖,而這些都來自於穀物。根據估計,在2026年美國將會使用19%的農地進行生質乙醇的製造。另外,發酵作用會產生二氧化碳,而二氧化碳是溫室氣體。

這一切都即將改變。科學家從兔子的便便裡分離出了自產乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum),這隻細菌可以使用氫氣與一氧化碳來進行發酵,合成乙醇。由於這個反應不會產生二氧化碳,也不用消耗寶貴的糖,這使得科學家們非常地關注這隻超棒的菌。

當然,好東西也不是那麼容易取得的。科學家們發現自產乙醇梭菌不像酵母菌那麼容易被改造,不過他們從Weizmann的博士後研究員那裡得到了272隻梭菌。在進行了許多研究之後,他們終於能成功地駕馭這隻菌,讓它可以進行不產生二氧化碳的發酵作用,產生人類需要的有機溶劑了。

參考文獻:

Liew, F.E., Nogle, R., Abdalla, T. et al. Carbon-negative production of acetone and isopropanol by gas fermentation at industrial pilot scale. Nat Biotechnol (2022). https://doi.org/10.1038/s41587-021-01195-w

2022年2月18日 星期五

蚊子也懂得「趨吉避凶」

 

埃及斑蚊。圖片來源:維基百科

蚊子被列名為世界上最致命的物種之一。根據WHO的資料,每年有超過一百萬人死於蚊蟲傳播的疾病,包括瘧疾、黃熱病、登革熱、屈公病、茲卡病毒等。人們使用蚊帳與驅蚊劑來避免被蚊蟲叮咬,用殺蟲劑來殺滅蚊子,但是對殺蟲劑產生抗性的蚊子也愈來愈多。

到底對殺蟲劑的抗性是如何產生的?蚊子可能真的對殺蟲劑產生抵抗力,是否也有可能懂得如何躲避殺蟲劑呢?

最近的研究發現,埃及斑蚊在接觸過殺蟲劑後,如果沒有被殺死,真的會開始獲取躲避殺蟲劑的能力。

研究團隊先將雌性埃及斑蚊暴露在低於致死劑量的殺蟲劑。他們發現,當蚊子接觸到低於致死劑量的殺蟲劑後,會開始暫時避免叮咬,並避免停留在含有殺蟲劑的地方。如此一來,蚊子的存活率就大幅上升了。

參考文獻:

Sougoufara, S., Yorkston-Dives, H., Aklee, N.M. et al. Standardised bioassays reveal that mosquitoes learn to avoid compounds used in chemical vector control after a single sub-lethal exposure. Sci Rep 12, 2206 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-05754-2

2022年2月5日 星期六

蚊子的視覺

 

埃及斑蚊。圖片來源:維基百科

過去的研究發現,蚊子在遠距離時主要是靠著二氧化碳來追蹤食物的來源;當牠越飛越近以後,溫度(體熱)、水蒸氣(汗液蒸發)以及視覺的刺激(穿的衣服或是生物的毛皮顏色)便成為辨別目標物的主要條件。在這項研究中,研究團隊發現蚊子能看出高對比的物體(比方說黑點)。

最近一項針對埃及斑蚊(Aedes aegypti)的研究發現,蚊子其實能辨別出顏色喔!研究團隊發現,在沒有二氧化碳的時候,蚊子會忽略任何視覺刺激;但如果給予一點點二氧化碳,蚊子會對紅、橙、黑、青(cyan)這四個顏色有反應。相對的,如果是綠色、藍色(blue)或紫色,就沒有反應。

進一步的研究發現,無法感應二氧化碳的蚊子,對不同顏色就沒有反應;而比較無法看到長波長的光的蚊子,就算聞到二氧化碳以後,對不同顏色的反應也較差。

所以,如果不想被蚊子咬,應該要避免穿紅、橙、黑、青色的衣服。埃及斑蚊會傳播黃熱病、登革熱、茲卡病毒與屈公病。

參考文獻:

Diego Alonso San Alberto, Claire Rusch, Yinpeng Zhan, Andrew D. Straw, Craig Montell, Jeffrey A. Riffell. The olfactory gating of visual preferences to human skin and visible spectra in mosquitoes. Nature Communications, 2022; 13 (1) DOI: 10.1038/s41467-022-28195-x