BONCAT螢光標記技術讓科學家更好地了解陸地微生物

2020-12-03 cnBeta

近日,研究人員宣布了通過微生物來實現化石燃料的綠色替代、讓作物更加抗旱、甚至對環境清理產生重大影響的新方法。這項被稱作 BONCAT 的技術,將使科學家能夠更好地研究我們腳下的生命奧秘,也就是土壤本身。據悉,微生物是自然界中一個相當豐富的存在,即使是最微小的土壤樣品,也可以輕鬆找到數十億個微生物。

視頻截圖(來自:Berkeley Lab,via SlashGear)

然而也正因如此,對大量微生物展開檢查,有著相當大的難度。在理想世界中,科學家們能夠在實驗室中培養特定的樣本,從而確定每種樣本對生態系統的作用。但實際上,條件是很難控制的。

相反,研究人員必須對其展開實地研究,有些地方(比如底下數百英尺)甚至很難涉足。好消息是,勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員們,於近日宣布了一項嶄新的研究進展。

通過結合生物正交非標準胺基酸標記(BONCAT)和螢光激活細胞分選(FACS)技術,其能夠識別海洋沉積物樣本中活躍的海洋微生物個體。而現在,這項技術也能夠同樣適用於陸地土壤中的微生物族群。

據悉,BONCAT + FACS 可在單細胞生物體中標記不同的起作用分子,只有那些活躍地產生新蛋白質的微生物會被螢光標籤給附著。

Active soil microbes fluorescing with BONCAT(via)

通過這種方式,研究人員可以區分活躍與休眠的微生物、以及自由漂浮的 DNA(兩者都不會產生蛋白質)。與現有的 DNA 映射方案不同,其能夠在數小時內完成鑑定工作。

研究作者 Rex Malmstrom 表示:「BONCAT + FACS 是一種功能強大的工具,其能夠提供更加精確的方法,來確定哪種微生物在任何特定的時間內活躍。此外,這項技術為我們打開了一扇新的大門,讓我們實驗、評估哪些細胞在 A 條件下活躍、然後又在 B 條件下轉為活躍或非活躍狀態」。

舉個例子,如果可以確定改善用水量的微生物族群,有望讓抗旱作物表現得更加成功,其它案例還包括製造更優的化石燃料替代品、甚至打造出能夠積極幫助清理環境汙染物的微生物族群。

需要指出的是,目前這些潛在的應用仍處於理論階段。接下來科學家們將把 BONCAT + FACS 技術應用到新提議的工序上,比如伯克利實驗室團隊所關注的「環境變化對微生物族群的刺激」,以更好地了解洪水和極端溫度波動對其產生的影響。

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