Sphingomonas是一種在1990年被定義的革蘭氏陰性、桿狀、化能異營、需氧的細菌。這些細菌擁有的重要特徵讓它們在極端環境下仍然能夠生存,進而引起了科學界的廣泛關注。Sphingomonas的細胞膜中包含了甘蔗鞘脂類,而非典型的脂多醣,並且通常會形成黃色的色素菌落,這些特性使它們具備抵抗抗菌物質的能力。
這種獨特的結構讓Sphingomonas無法攜帶內毒素,這是其與其他革蘭氏陰性細菌的重要區別。
截至2001年,Sphingomonas屬下已經包含20多種不同的物種,這些物種在譜系、環境和生理性質上都表現出相當的多樣性。這通常導致了Sphingomonas被劃分為不同的屬,包括Sphingobium、Novosphingobium等,這些統稱為sphingomonads。
Sphingomonas的基因組結構與其他sphingomonads相悖,包含獨特的脂類形成、主要的2-OH脂肪酸以及特有的16S rRNA基因核苷酸樣本。儘管查明的某些數據仍不完整,這些細菌的蛋白質數量高達3914個,RNA組織70個,基因組大小約3948000個碱基對。
Sphingomonads在自然界中分佈廣泛,從各種陸地和水域棲息地中被分離,包括植物根系、臨床樣本等。這是因為它們能夠在低營養濃度中生存,並能代謝多種碳源。許多菌株甚至可以在受到污染的環境中生存,使用有毒化合物作為其養分。
不幸的是,一些sphingomonads(尤其是Sphingomonas paucimobilis)在醫學上也有重要的意義,主要造成一系列多數為院內感染的非危及生命的疾病,這些通常透過抗生素治療能夠輕易恢復。
特別地,種內源性菌株Sphingomonas melonis ZJ26能夠在特定水稻品種中自然增殖,並對細菌病原體增強了抗病性,通過種子在植物世代中垂直傳播。
由於其生物降解和生物合成的能力,sphingomonads被用於各種生物技術應用,從環境污染物的生物修復到生產外生物聚合物(如膠藻素),這些在食品及其他產業中被廣泛使用。
GSL的短碳水化合物片段相對於LPS,使得Sphingomonas的細胞表面更加疏水,這可能解釋了其對疏水性抗生素的敏感性及其降解多環芳香烴的能力。例如,某些菌株如Sphingomonas sp. 2MPII能夠降解2-甲基蒽。
更引人注目的是,加拿大一名16歲的青少年Daniel Burd在2008年贏得了全國科學博覽會,因為他發現Sphingomonas能在不到三個月的時間內降解超過40%的塑料袋重量。
葡萄酒的生產依賴於葡萄的醇發酵,而這個過程受到微生物和其它環境因素的影響。
Sphingomonas被發現在土壤、葡萄葉及發酵表面中能夠存活於葡萄酒的製造過程中,顯示其與微生物風土的關係密切。
在加州大學戴維斯分校的研究中,研究者觀察到在納帕和索諾瑪縣的成品酒中Sphingomonas的豐富度提高,這表明Sphingomonas可能是葡萄酒化學成分的重要指標。
在發酵過程中,它的色素、抗壓能力、獨特的DNA修復系統以及低營養需求使得Sphingomonas可以在葡萄酒的酿造過程中獲得生長,進而影響最終酒品的品質。
透過對這些極端環境下的細菌生存狀況的了解,我們能否預見未來在生態系統保護與食品製造領域中更為驚人的發現與應用?