微生物群落(微生物组),特别是土壤中的微生物群,可以惊人地多样化,仅仅一杯物质中就有多达1万种。科学家们正在努力了解微生物群及其成员如何对环境做出反应。这些过程可以深刻地塑造土壤的性质和组成。在两篇出版物中,研究人员调查了不同种类的微生物如何相互作用并交换维生素等资源。这些研究的重点是类胡萝卜素,即维生素B12家族的营养素。环境中有许多细菌政府不能生产这些化学品。对微生物如何交换这些关键营养物质的深入了解可能有助于我们理解微生物群是如何形成的控制碳和养分循环等过程。
土壤具有储存有机物、循环养分、保持和过滤水分以及为植物提供物理支持和养分的能力,对维持生态系统健康至关重要。微生物在这些和其他土壤特性中起着重要作用。这意味着操纵微生物群行为的能力可能提供改善土壤贡献的方法。这两项研究表明,corrinoids的存在可以影响单个土壤细菌在实验室中的生长方式以及它们在土壤中的生存和共存方式。这些观察结果为开发操纵微生物群以促进土壤健康的新方法打开了大门。
微生物相互作用的复杂性对旨在了解微生物组功能的研究人员提出了挑战。最近的两项研究聚焦于corcorinoids(维生素B12家族中共享营养素的关键家族),以调查单个微生物对其环境的反应如何共同影响土壤微生物组的功能。专注于单一类型的营养物质可以更详细地研究微生物组。这两项研究通过关注相同的加州草地土壤进一步协同,使研究人员能够生成一个框架来理解该系统中的养分循环。
第一项研究关注的是类玉米粉对单个细菌的影响。研究人员分离了100多种土壤细菌,其中37种是新物种,并测试了它们是否可以产生玉米粒,还是需要依赖其他细菌来提供玉米粒。在这些细菌中,60%产生了类玉米粒,但在实验室培养时,只有少数从细胞中释放出类玉米粒。这一发现表明,释放corcorid的生物体可能为其他微生物群落成员提供这些关键营养物质,并对环境中微生物组的组装和活动产生重大影响。第二项研究调查了土壤中的玉米粒。化学分析显示,土壤中含有的玉米粉碱含量超过了微生物最大生长所需的水平,尽管大多数玉米粉碱与土壤基质紧密结合。该研究进一步表明,在土壤中添加不同的玉米粉可以短暂地改变土壤微生物群。这表明,corrinoids可能为影响工程和环境系统中复杂微生物组的结构和行为提供了机会。
这项研究由美国能源部(DOE)科学办公室、生物与环境研究办公室、基因组科学计划及其“微生物持续存在”土壤微生物组科学重点领域资助。该研究还得到了美国国立卫生研究院国家普通医学科学研究所、国家工程与科学少数民族研究生学位(GEM)联盟、kse - tsujimoto基金会和加州大学伯克利分校本科生研究人员赞助项目的资助。