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你知道嗎？微生物社區如何改變我們對環境污染的治理方式？
隨著全球環境問題日益加劇，對於如何有效地治理污染變得更加重要。在這個背景下，微生物社區的潛力逐漸受到重視。微生物社區由兩種或更多的細菌或微生物群體生活在共生狀態下所組成，這一概念最早由約翰·林克於1872年提出。根據研究，微生物社區不僅能提高去除難分解物質的效率，還可以為土壤和水體的生態治理提供一種新思路。
微生物社區在處理耐分解物質方面展現出強大的潛力，這使得它們在環境修復中變得尤為重要。
微生物的使用在生物過程中的應用潛力顯而易見，尤其在處理不易降解的物質時，如木質纖維素和聚氨酯等。近期的研究顯示，微生物社區在降解效率上往往優於單一菌株。例如，來自環境的熱嗜好性細菌聯合體，如Brevibacillus spp.和Aneurinibacillus sp.的組合，能夠提升聚合物降解的能力。
獲取微生物社區的方式主要有兩種：一種是從零開始的合成組裝，另一種是從環境樣本獲得複雜的微生物群落。在使用環境樣本時，通常會使用富集過程來獲取所需的微生物社區。例如，從白蟻腸道中獲得的社區，經過在原麥秸上富集而顯示出高木聚糖酶活性，能在厭氧條件下將木質纖維素轉化為羧酸。
由於環境微生物社區的高功能冗餘性，仍然觀察到相對較高的多樣性水平，這對其功能穩定性具有關鍵作用。
然而，這種內在的多樣性也可能成為推進實際應用的瓶頸，因為多樣性可能與效率存在負相關。同時，真菌的滋生可能會出現不必要的微生物，這些微生物對降解過程並不產生影響。這些考慮使得對於微生物社區的運用，特別是能夠控制和優化的工業過程顯得尤為重要。
微生物社區的應用實例
微生物化石
微生物化石是形成在淡水和海洋環境中，經過石化過程的微生物墊。這些微生物墊是最早的化石證據，最早可追溯到38億年前。今日的微生物化石主要由Pseudomonadota（以前稱為變形菌）等微生物組成，這些微生物能夠製造粘性化合物，能夠將沙土結合在一起，形成礦物性的“微生物墊”。
根際環境
雖然許多研究表明單一微生物能對植物產生有益影響，但越來越多的證據顯示，由多個相互作用的微生物組成的社區能帶來更明顯的增強效果。特別是在植物根際環境中，多個微生物通過促進營養供應和提高抗逆性等機制共同促進植物生長。
當微生物社區的多樣性降低，但效率達到相同水平時，可以實現更受控和優化的工業過程。
角蛋白降解
微生物對難以降解材料的能力被廣泛應用於環境修復和工業生產。儘管單一菌株取得了顯著成果，但現在的重點逐漸轉向使用微生物聯合體，因為它們具有功能穩定性和效率。特別是針對角蛋白的研究，已經證明一個有效的角蛋白降解微生物聯合體能夠從環境樣本中得到強化，這樣的技術為相關行業提供了新的可能性。
人類健康
微生物聯合體也普遍存在於人體內，如皮膚聯合體和腸道聯合體，這些共同體能夠提供保護並促進人類的營養。此外，最近的研究表明，大腦內部也可能存在微生物，這引起了科學界的極大興趣。這些微生物的存在可能影響著人類的健康，尤其是腸道健康與大腦的聯繫。
合成微生物聯合體
合成微生物聯合體（即共培養）是一種多種族系統，能夠包含各類型的微生物物種，並可根據各種工業和生態需求進行調整。合成生物學促進了這些聯合體的發展，對於設計新型細胞行為提供了可能。合成微生物聯合體的組成與自然界中的聯合體越來越多，並证明其通常比單一培養體更穩健。
目前，全球有超過7000種細菌被培養和識別出，但仍有大約120萬種細菌未被培養或識別，原因部分是其無法在無菌條件下培養。設計這些合成聯合體時，科學家們會考慮pH值、溫度、初始代謝特徵及其他相關變量。
微生物社區提供了全新的視角和技術，來解決當今愈發嚴峻的環境問題，它們的應用在未來可能會更進一步進變革環境治理的方式。我們是否能夠充分利用微生物社區的特性，來推進環境污染的解決方案?
