这种细菌怎么在极端环境下生存?探索Sphingomonas的超强生存技能!

Sphingomonas是一种在1990年被定义的革兰氏阴性、杆状、化能异营、需氧的细菌。这些细菌拥有的重要特征让它们在极端环境下仍然能够生存,进而引起了科学界的广泛关注。 Sphingomonas的细胞膜中包含了甘蔗鞘脂类,而非典型的脂多糖,并且通常会形成黄色的色素菌落,这些特性使它们具备抵抗抗菌物质的能力。

这种独特的结构让Sphingomonas无法携带内毒素,这是其与其他革兰氏阴性细菌的重要区别。

截至2001年,Sphingomonas属下已经包含20多种不同的物种,这些物种在谱系、环境和生理性质上都表现出相当的多样性。这通常导致了Sphingomonas被划分为不同的属,包括Sphingobium、Novosphingobium等,这些统称为sphingomonads。

Sphingomonas的基因组结构与其他sphingomonads相悖,包含独特的脂类形成、主要的2-OH脂肪酸以及特有的16S rRNA基因核苷酸样本。尽管查明的某些数据仍不完整,这些细菌的蛋白质数量高达3914个,RNA组织70个,基因组大小约3948000个碱基对。

栖息地

Sphingomonads在自然界中分布广泛,从各种陆地和水域栖息地中被分离,包括植物根系、临床样本等。这是因为它们能够在低营养浓度中生存,并能代谢多种碳源。许多菌株甚至可以在受到污染的环境中生存,使用有毒化合物作为其养分。

在疾病中的作用

不幸的是,一些sphingomonads(尤其是Sphingomonas paucimobilis)在医学上也有重要的意义,主要造成一系列多数为院内感染的非危及生命的疾病,这些通常透过抗生素治疗能够轻易恢复。

特别地,种内源性菌株Sphingomonas melonis ZJ26能够在特定水稻品种中自然增殖,并对细菌病原体增强了抗病性,通过种子在植物世代中垂直传播。

应用

生物技术利用

由于其生物降解和生物合成的能力,sphingomonads被用于各种生物技术应用,从环境污染物的生物修复到生产外生物聚合物(如胶藻素),这些在食品及其他产业中被广泛使用。

GSL的短碳水化合物片段相对于LPS,使得Sphingomonas的细胞表面更加疏水,这可能解释了其对疏水性抗生素的敏感性及其降解多环芳香烃的能力。例如,某些菌株如Sphingomonas sp. 2MPII能够降解2-甲基蒽。

更引人注目的是,加拿大一名16岁的青少年Daniel Burd在2008年赢得了全国科学博览会,因为他发现Sphingomonas能在不到三个月的时间内降解超过40%的塑料袋重量。

葡萄酒发酵

葡萄酒的生产依赖于葡萄的醇发酵,而这个过程受到微生物和其它环境因素的影响。

Sphingomonas被发现在土壤、葡萄叶及发酵表面中能够存活于葡萄酒的制造过程中,显示其与微生物风土的关系密切。

在加州大学戴维斯分校的研究中,研究者观察到在纳帕和索诺玛县的成品酒中Sphingomonas的丰富度提高,这表明Sphingomonas可能是葡萄酒化学成分的重要指标。

在发酵过程中,它的色素、抗压能力、独特的DNA修复系统以及低营养需求使得Sphingomonas可以在葡萄酒的酿造过程中获得生长,进而影响最终酒品的品质。

透过对这些极端环境下的细菌生存状况的了解,我们能否预见未来在生态系统保护与食品制造领域中更为惊人的发现与应用?

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