发光的泥土可以帮助科学家开发新的生物燃料和超级作物

研究人员宣布，探索地球上一些最微小生命的新方法可能会对用绿色替代品取代化石燃料、使作物抗旱甚至清理环境的努力产生巨大影响。这项被称为 BONCAT 的技术使科学家能够更好地研究我们脚下、土壤中的生命奥秘。

微生物生命是周围最丰富的，即使在最小的土壤样本中也能发现跨越数万个物种的数十亿个细胞。问题是，它们也非常难以检查。这导致实验室存在重大的知识差距。

具有讽刺意味的是，挑战的很大一部分归结于要检查的微生物数量之多。在理想的世界中，科学家将能够在实验室培养物中培养特定样本，以确定每个样本对整个生态系统的贡献。不幸的是，大多数实际上不会在这些受控条件下生长。

相反，研究人员必须对它们进行原位调查，其中大量不同类型的微生物生命使得几乎不可能确定任何一种微生物所扮演的角色。考虑到有些人可能严重无法进入，在数百英尺的地下进行他们的工作，甚至主要是不活动的，问题的规模开始变得清晰。

然而，由加利福尼亚州能源部劳伦斯伯克利国家实验室领导的新研究可以为我们的土壤中发生的事情打开一扇新窗口。BONCAT - 或生物正交非规范氨基酸标签 - 已经与 FACS(荧光激活细胞分选)结合使用，以识别海洋沉积物样本中的单个活性海洋微生物。现在，它也被应用于陆地土壤中的微生物组。

BONCAT+FACS 的工作原理是标记单细胞生物体中的不同分子，只有那些积极创造新蛋白质的微生物才会附着在荧光标签上。这样，研究人员就可以区分活跃微生物和休眠微生物，以及通常自由漂浮的 DNA，这两种微生物都不会产生蛋白质。与现有的 DNA 作图不同，它可以在几个小时内完成。

“BONCAT+FACS 是一个强大的工具，它提供了一种更精确的方法来确定哪些微生物在任何特定时间在社区中活跃，”当前研究的作者 Rex Malmstrom 在谈到这些发现时说。“它还为我们打开了实验之门，以评估哪些细胞在条件 A 下处于活跃状态，哪些细胞在切换到条件 B 时变得活跃或不活跃。”

更好地了解单个微生物的贡献的可能性是相当大的。例如，如果确定改善用水量的微生物群落，就可以更成功地培育抗旱作物。有人建议，其他可能性可能是制造更好的化石燃料替代品。

甚至有机会制造出能够积极帮助清理环境污染物的微生物组。值得注意的是，所有这些潜在的应用目前都只是理论上的。阻碍科学家彻底探索它们的一直是确定每种微生物所起作用的工具的缺陷。

下一步将把 BONCAT+FACS 技术应用到新程序中，一些提案已经要求使用该技术。这包括伯克利实验室的团队研究环境变化对微生物组刺激的影响，这可能为更好地了解洪水和极端温度波动的影响铺平道路。

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