科罗拉多州立大学的詹姆斯·亨里克森(James Henriksen)为哈佛大学同事布雷登·蒂尔尼(Braden Tierney)提供水样。袋子里有微生物,他们希望可以帮助解决人类的一些大问题。
Ari Daniel/NPR
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在某些地方,地球的内部隆隆声隆起了地面 – 例如铁泉,位于科罗拉多州中部繁华的曼尼通泉城外。
每隔几秒钟,一阵水从狭窄的管道中涌出,溅入了一个混凝土盆地,部分染成鲜橙色。
科罗拉多州立大学的环境微生物学家詹姆斯·亨里克森(James Henriksen)说:“每当我看到这种颜色时,我都会非常谨慎,因为有时不是化学反应是生锈的。它是生物学 – 整个未探索和未被发现的微生物的世界。”
亨里克森(Henriksen)使用金属文件来对微生物进行采样,这些微生物在盆地上的五颜六色水坑中无形地散布着微生物。他说:“就像观鸟者不断寻找鸟类一样,我一直在寻找我们看不见的东西的证据 – 到处都是微生物。”
亨里克森说,微生物“在这些不寻常的地方生存和繁荣的这种不可思议的能力让他想知道这些微小的生物是否会为人类一些最大的问题提供解决方案。
亨里克森(Henriksen)的前本科生和现任实验室成员之一Kyndal Prahl解释说,这个想法是“占领世界上最小的部分,您甚至看不到并操纵这些微生物以实现更大的目的。”
因此,他们和一小群研究人员已经开始了最小的寻宝活动,以寻找可以帮助我们避免许多混乱的杰出微生物 – 这使他们进入了遥远而熟悉的地方。
微生物炼金术
哈佛医学院的微生物学家布雷登·蒂尔尼(Braden Tierney)说:“微生物是大自然的炼金术士。”
他说:“他们能够将几乎任何化合物或化学物质在世界上任何地方带走,并将其变成其他东西以生存。” “基本上,他们正在将我们可能认为是惰性,金属或浪费的所有东西转变为可以用来生活的东西。”
这使微生物可以在某些最令人难以置信的地方蓬勃发展,例如在高压下,超级寒冷或真正咸的地方。生活在这些充满挑战的环境中的微生物被称为极端粒子。
几年前,蒂尔尼(Tierney)开始怀疑他是否可以以某种方式利用这些非凡的微生物能力。他说,他从西西里岛的风水岛旁边的一个海湾进行了一项研究,其中包含一系列浅水的火山通风口,“只是将二氧化碳自然地喷射到海洋中,”他说。
蒂尔尼(Tierney)想:“哇,我敢打赌那里有微生物真的很擅长食用二氧化碳。”因此,他和一支小型团队与西西里科学家一起返回海湾,以品尝微生物的水。
他说:“我们几乎立即找到了一种微生物,这种微生物在消耗二氧化碳方面非常有效。”他们亲切地称其为chonkus。
蒂尔尼说:“简而言之,它会变得迅速而下沉。”这意味着Chonkus吸收了更多的二氧化碳,然后掉落到底部,可以轻松地收集并处置。这使其成为可能有一天扩大规模的理想候选者,从空中吸取了大量的星球温暖二氧化碳。
这一发现鼓励蒂尔尼(Tierney)相信,那里必须有其他微生物做任何人类可以利用的无数,非凡的事情。
因此,他和亨里克森(Henriksen)共同创立了一个名为“两个边境”项目的非营利组织,以寻找可能将二氧化碳脱离大气层的微生物,以帮助减轻气候变化,在敌对环境中种植农作物,帮助垂死的珊瑚登山,捕获稀有的土壤,捕获稀土金属,以供人类使用并清理危险的废物浪费地点。
他们的任务很简单。蒂尔尼说:“我们前往世界各地的微生物生活。”
狩猎将团队带到红海中的珊瑚礁,莫哈韦沙漠的土壤,跨科罗拉多州的泉水以及巴布亚新几内亚的火山通风口。亨里克森说:“不寻常的地方可能是发现不同事物的最有趣的地方。”
实际上,蒂尔尼(Tierney)说,他和他的团队已经用“广泛的生理学”隔离了微生物,对chonkus来说同样“独特且有用”。其中包括其他能够从空气中抓住碳的细菌,还有其他与似乎产生抗生素的珊瑚有关的细菌。
该小组怀疑那里还有其他有用的微生物,但他们认为他们可能不需要走得那么远就可以找到不寻常的地方。他们现在将注意力转移到了人们的家中!
在科罗拉多州立大学,雅各布·霍尔(Jacob Hall)和艾玛·洛佩兹(Emma Lopez)最近收集了一组样品,而肯德尔·普拉尔(Kyndal Prahl)则看着。这三个人都花费了本科生的一部分收集和分析微生物。
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一个人的污泥是另一个人的创业
克里斯·贝雷特(Chris Beuret)说:“您在我职业的各地遇到了山坡和go,他在科罗拉多州立大学(Colorado State University)教授建筑管理,并在维护设施中工作了多年,包括科罗拉多州,加利福尼亚州和墨西哥湾的船只。
Beuret说,他看到无数的管道堵塞和滴水锅中充满了粘胶,这通常是微生物的累积堆积。粘液的特征随地理而变化。例如,在佛罗里达州,HVAC承包商Brian Orr用“这种凝胶状玻璃”填充了整个水桶。最近,由于从铜变为铝管的变化,他和他的团队开始观察到类似于“大象鼻涕的东西 – 一种透明或白色的粘糊糊,它会非常快,非常快。”
亨里克森(Henriksen)首先提出了在小角落和缝隙中搜索这些污泥的想法,当时他遇到了一篇论文,“必须为这个人感到恐惧,对科学家们感到恐惧。这个人的触角使人有糊涂的触角,这些触角使他们不断地从淋浴间里长出来。”
他得出的结论是:“淋浴喷头,洗碗机生长的东西和热水加热器的怪异事物,它们真的很奇怪。”
他们也可能是 极端 环境也可能迫使微生物找到将碳从周围抓住和生存的方法。换句话说,也许是降低二氧化碳水平的秘密的东西 – 您的室友。
这两个边境项目与一个名为Citsci的全球公民科学支持平台合作,现在正在全国范围内与房主接触,以调查其住所是否有趣的鹅。他们已经收到了120次查询,从中征求了47种好奇的鼻子和啤酒。
在亨里克森(Henriksen)实验室工作的科罗拉多州立大学(Colorado State University)的崛起高级艾玛·洛佩兹(Emma Lopez)这样说:“这是任何人都可以成为微生物学家的想法。”
与所有样品一样,研究人员将对这些微生物的DNA进行序列,以批准生物体,寻找新物种,并确定它们是否对人类有用。
克里斯塔·赖恩(Krista Ryon)是两个边境项目的运营总监,在那里她进行了该小组的基因组测序。她说,她的某些同事负责保持数十亿个牢房的收集和成长。她说:“虽然我立即将它们杀死了我打开细胞的地方,然后将DNA从它们中提取出来。” “但是我们这样做是为了形成整个样本中这个社区的这张照片。”
从微生物发现到部署
但是,仍然有一种方法。即使他们能够找到具有人类可以利用的超级大国的另一个或两个微生物,也无法保证这些微生物可以使用这些微生物来真正提供帮助。
艾伯塔大学的气候变化微生物学家丽莎·斯坦(Lisa Stein)说:“微生物在做什么方面令人惊讶。” “但是我们可以将它们的流程纳入一个可以扩展和部署的经济竞争力的系统吗?”
例如,“一旦您有一个食用碳的微生物,您仍然必须对此做些事情。”她说,即使微生物可以捕获碳,“碳也必须去某个地方。”有一系列潜在的目的地,包括将其矿化为岩石,将其存储在土壤中或使用它来生产燃料,但它们处于发展的不同阶段。
两个边境项目与其他从事类似工作的小组一起采用的方法并不全新。斯坦说,科学家几十年来一直针对新型微生物进行生物发展。在她看来,这是“黑暗中的镜头,因为过去我们已经广泛涵盖了许多这些生态系统。”
但是斯坦因承认微生物在不断发展,尤其是面对气候变化的情况。而且她以前从未见过任何人在这样的房屋中样本。她说:“对他们有这个想法表示敬意。” “那是非常创新的。”巴克同意这项努力值得认真考虑。她说:“我很高兴他们正在研究它。” “我认为所有创新都涉及一些将会得到回报的不确定性。”
尽管如此,降低二氧化碳水平的最佳方法可能不会在您的淋浴喷头中找到,而是通过减少排放。迄今为止,碳捕获的工作被证明是能源密集型的,难以扩展。
回到科罗拉多州立大学,亨里克森同意,从微生物发现到广泛部署的道路是很长一段时间。他说:“我们必须专注于可以在现实世界中起作用的事物,而不仅仅是发现出于自己的缘故而有趣的生物。”
他进入步入式冰箱,在那里他存储了他和团队收集的所有样品 – 从火山通风口和矿泉弹簧中,到了半个世界,到达人们家中的冷凝管和冰柜滴头线。这是一个活着的微生物库。
亨里克森说:“我看着这些小管的架子,我知道的每个试管都充满了DNA或微生物,可以做惊人的事情。” “您只需要出去探索 – 出去发现即可。”
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