张志刚:沉浸在肠道微生物研究中的科学痴迷者

正人体内大约有30万亿个细胞,微生物的数量大约为39万亿,它们与所有生命体共生共存,是这个星球真正的主人。自17世纪列文虎克发现微生物以来,再到19世纪中期微生物学科的建立,肠道微生物学研究逐渐成为这门学科的一个重要分支,在各个领域研究中充当着跨界者的角色。无数的科学家们不惜穷尽一生去探寻肠道微生物学中的奥秘,而云南大学研究员张志刚便是其中的一个。从植物学跨界到肠道微生物学,他在这条道路上行进了11个年头,并将这份事业的信仰融入骨血,在祖国西南红土上浇灌出了艳丽的花朵。     

清朝人眼中的显微镜

现代意义上的光学显微镜在13世纪才开始出现,最初只是一个镜片的单式显微镜,也就是放大镜,后来到了16世纪才出现由两个透镜组成的复式显微镜。人们一般都认为荷兰的詹森父子是现代复式显微镜的发明者。17世纪以后,荷兰学者列文虎克开始大量制造显微镜,英国博物学家罗伯特·胡克则利用显微镜发现了细胞结构,显微镜开始在     

“驯化”细菌：创造生活奇迹

自荷兰人列文虎克首次在显微镜下观察到细菌后,人们对这个“小人国”的探索就从未停歇。时至今日,细菌成为了人类的忠实“奴仆”,已经在食品、化工等领域发挥着巨大的作用,如利用乳酸杆菌、醋酸杆菌生产乳酸、醋酸等原料;用细菌处理污水、发酵沼气等。     

低温微生物及其在污水处理中的应用研究进展

低温微生物是极端环境微生物研究的热点之一,20世纪70年代以来,低温微生物的研究及应用逐渐引起人们的关注。低温微生物通过多种耐冷机制克服了低温对其细胞带来的不利影响,使其在低温下仍具有生存与繁殖的能力。文章对低温微生物的菌种资源进行了归纳,综述了低温微生物耐冷机制及其对不同类型低温污水的处理应用,并对低温微生物的研究发展方向进行了展望。     

探寻意识的源头（上）

<正>什么是意识？从哲学上讲,意识是人的一种主观体验。由此,产生了一个科学界的“困难问题”,即如何通过客观的观察结果解释主观层面的意识。目前,经过各领域科学家的共同努力,科学界对人脑的功能已经有了比较深入的了解,如电生理研究可以精确测定神经元产生的电信号,分子生物学领域的研究则可以理解这些电信号的基础,即神经元细胞膜上的离子通道。目前,结构生物学和生物化学的结合还能让我们理解这些离子通道的三维结构,知道什么情况会导致离子通道开放,从而产生电流。在细胞层面上,科学家可以研究某些细胞的缺失与某些神经功能缺陷之间的关系,还能利用核磁共振设备观察认知过程中人脑的哪个区域比较活跃,甚至可以通过控制神经细胞的功能来控制动物个体的行为。     

人体内的战争

世界上无论国家大小，都有一支武装部队，用来保卫国家政权和人民生命财产的安全。人体也像一个国家，体内有一支强有力的“国防部队”来保卫人的生命。在人的一生中，体内常常发生无数次“战斗”，这些战争发生在人体免疫系统与入侵人体的细菌或病毒之间，只是你看不见听不到而已。由于细菌、病毒微小，人们肉眼看不见，直到１７世纪列文虎克发明了显微镜，才揭开细菌的秘密；１９世纪初，魏尔啸借助光学显微镜发现了病毒的秘密。他创立了细胞病理学，向人类揭开了人体生理病理的面纱，才知道人类体内有这支“国防军”———白细胞“兵团”…     

微生物与美食的不解之缘

正小得看不见的微生物是如何获取能量来生存的呢?通过呼吸。在氧的参与下,微生物通过酶的催化作用,把糖类等有机物彻底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放出大量能量供应细胞生长。除了呼吸,许多微生物还有另一个策略:发酵。这个时候,微生物会从环境中分解糖分、淀粉等各种有机物获取能量,在这一化学反应过程中,代谢产物又会成为人们绝佳口感的来源。正是发酵这一特技,让微生物与人类饮食有了不解之缘。     

细菌与病毒——从“两界”到“六界”

正从"两界"到"五界"瑞典博物学家和植物分类学家卡洛斯·林奈在1735年发表的大作《自然系统》中,将古希腊哲学家亚里士多德提出的基于感性认识的"两界"(植物界、动物界),进行了科学划分:生物界分成植物界和动物界。这种两界分类系统沿用得最广和最久——直到20世纪50年代。随着荷兰显微镜学家列文虎克在1675年发现水滴中有生命的"小人国"之后,人们发现,将草履虫、变形虫和疟原虫等归入动物界,     

自学成才的生物学家——[荷兰]列文虎克(1632～1723年)

人类历史中,鼠疫、白喉、霍乱和天花……层出不穷的传染病不断蔓延,让人恐慌。这层出不穷的传染病究竟是由什么东西引起的呢?杀人凶手躲藏在哪里呢?为了探索这个秘密,全世界的医生和科学家们都在进行着顽强的努力。这是一场人类与死亡之战,也是一部人类战胜病菌的辉煌史诗。而这部人类战胜病菌斗争的史诗的序幕,却是由荷兰的一位看门老人揭开的。在他的指导下,一滴普通的雨水放到显微镜下,就呈现出一个令人惊奇的世界——这里有成千上万的微生物生活着。这位普通老人究竟是谁呢?他就是荷兰著名的生物学家列文虎克,一生从未受过正规的教育,一共只上了不到10天学的英国皇家学会会员。     

胞外聚合物在微生物细胞吸附药物中的作用探析

本文就胞外聚合物在微生物细胞吸附药物中的作用进行实验设计,分析出胞外聚合物是微生物细胞药物吸附作用的关键要素,但并非全部要素,无胞外聚合物的微生物细胞对药物仍具有一定的吸附作用,推测与微生物细胞自身结构特征、活性有关。但ESP能够大大加强微生物细胞的药物吸附作用。     

冰冻圈微生物：机遇与挑战

近年来,冰冻圈微生物的研究受到广泛重视。冰冻圈的低温和严酷的生存条件,选择了具有独特适应性和多样性的微生物,这些微生物是地球生命系统和生物多样性的独特组分。冰冻圈微生物大多为冷适应微生物;其中,有许多新微生物类群,是极其重要的物种和基因资源。嗜冷微生物是揭示生物冷适应机制的模式生物,其细胞及细胞组分在低温生物工艺上显示出巨大的应用价值。冰冻圈中也封存着一些古老的未知致病性微生物。冰冻圈是地球上对气候变化最为敏感的圈层,地球的升温正加速冰冻圈的退化和消融,冰冻圈微生物赖以生存的生境正在消失,且伴随着微生物的释放。这些微生物的释放可能是人类面临的不可预知的威胁。因此,亟待开展冰冻圈微生物调查与研究,探讨其对全球变化的响应及其适应机制。     

基于心电研究进展完善心电模型构建和心律失常研究的策略

心律失常是一类严重威胁人类生命安全的心血管疾病,其机制复杂,临床治疗亟待改进。当前虚拟电生理仿真模型整合离子通道电生理特性、动作电位、体表心动图等基础研究数据,对心电活动和心律失常机制的阐释有了长足的进步,但与真实人体心电活动仍存在一定差异。本文结合基础与临床最新研究进展,提出将离子通道β亚基、细胞器和亚细胞结构等调节心电活动的数据以及基于人类iPS衍生的心脏类器官获取的心电数据纳入心电模型构建的策略,从微观和宏观多尺度更新、完善和验证虚拟心脏电生理模型,并提出通过分子对接结合心电仿真模型筛选、评估靶向治疗心律失常药物的思路。     

微生物好能耐

微生物是所有微小生物的总称,它们个体微小,结构简单。有原核生物的细菌、放线苗、支原体、衣原体、立克次氏体和蓝细菌(蓝藻);有真核生物的酵母菌、霉菌、原生动物和单细胞的小型藻类;还有没有细胞结构的各种病毒、类病毒和朊病毒等。微生物由于个体小,基因组简单,有许多不同于高等生物的奇特本领和难以想象的特殊能耐。了解微生物的这些能耐对我们与微生物和平相处,预防它们的危     

科技杂志要览

<正>封面故事:人肠道微生物的基因目录人体是大约100万亿微生物细胞的宿主,其中大部分在肠道中,在那里它们对人的生理和营养都有深远影响,而且现在还被认为对人的生命非常关键。肠道微生物帮助人从食物中摄取能量,肠道微生物群落     

西藏地区原生动物研究现状及发展前景

原生动物是最简单的单细胞真核生物,自列文虎克首次用显微镜看到原生动物,到现在原生动物的研究达到分子层面,关于原生动物的研究已经有了上百年的历史。关于西藏地区原生动物的研究起步较晚,目前其研究主要以群落、生态为主。本文通过对国内外大量文献的阅读,对西藏地区原生动物的研究现状进行了概述,并且对西藏地区原生动物的发展方向进行了分析,旨在为以后研究西藏地区原生动物的研究提供方向以及理论基础。     

生物武器库中的高级成员——基因武器

生物武器是一种用生物战剂残害人、牲畜和毁坏植物的武器。 我们把具有致病性的微生物称为病原微生物。地球上的病原微生物种类很多,按形态和结构可分为细菌、真菌、病毒、立克次体等。病毒是没有完整细胞的生命体,细菌和真菌则都有完整的细胞,立克次体是介于两者之间的一种特殊生命形式。病原微生物并不都能用于生物战。在大量的病原微生物中,只有极少量可用于生物战,即那些能用人工方法大量繁殖,并能投放或喷洒在空气中形成气溶胶,且能在空气中存活,使人患     

NATURE SCIENCE最新内容精选

人肠道微生物的基因目录人体是大约100万亿微生物细胞的宿主,其中大部分在肠道中,在那里它们对人的生理和营养都有深远影响,而且现在还被认为对人的生命非常关键。肠     

神奇的人体肠道微生物

<正>人类微生物组计划(HMP)和人类肠道宏基因组学(MHIT)计划完成后,人们对自身携带的微生物有了清楚的了解。从人类历史开始之时,微生物就寄居在人体之中。微生物包括细菌、病毒、真菌和少数藻类等。人体中寄居着数万亿微生物,它们的数量超过了人体细胞,二者之比为10∶1。而且,人体内的微生物主要寄居在肠道内,共有     

浅析动物细胞悬浮培养反应器

生物反应器是大规模细胞悬浮培养的核心设备,由于动物细胞与微生物细胞有很大差异,对体外培养环境有严格的要求,所以借助生物反应器模拟体内环境使细胞进行增殖,是动物细胞能在体外存活并大量繁殖的有效途径。因此,生物反应器是动物细胞悬浮培养的重要支柱,它的设计和选择直接影响动物细胞悬浮培养的成败,文章对生物反应器的各个系统进行了剖析,予以在实践中指导试验和生产。     

食品微生物检验内容及检测技术应用探讨

影响食品安全的因素有很多,微生物所造成的污染严重影响到了食品安全。要想有效的提高食品质量,为广大的人们提供一个健康的消费环境,需要有关部门在食品微生物检测方面有所重视。本文对食品微生物检验的内容做了简单的介绍,并对食品微生物检验的特点做了进一步的分析,在此基础上,通过对食品微生物检测技术的应用进一步的研究和探讨,希望以此促进食品微生物检测向着一个科学、标准的方向发展,推动食品向着安全、绿色的方向发展。