研究者将成功细菌植入到更大的真菌细胞中，或有助于理解内共生学说
视频来源：ETH Zurich / from Giger GH, et al, Nature 2024
内共生关系，即一种微生物和谐地生活在另一种生物的细胞内，存在于许多生命形式中。科学家认为，线粒体可能是由真核细胞祖先体内的一种内共生细菌演化而来的；而叶绿体可能是植物祖先细胞内的一种内共生光合微生物演化而来的。最近，发表在《自然》（Nature）上的一项研究中，研究者成功将细菌植入了一个更大的细胞中，建立了一种可能有助于激发复杂生命演化的关系。
研究者通过500至1000纳米宽的针头，结合维持细胞内压的特殊方法，将一种细菌Mycetohabitans rhizoxinica送入了一种叫做小孢根霉菌（Rhizopus microsporus）的真菌细胞内。随后，这些真菌继续其生命周期并产生孢子，下一代的真菌细胞中也出现了细菌，这表明，新的内共生关系可以传递给后代。但最初含细菌孢子的萌发成功率较低，于是研究者通过荧光细胞分选仪筛选出含细菌的孢子单独繁殖。经过十代繁殖后，含细菌孢子的萌发成功率已经与不含细菌的孢子相同了。通过基因组测序，研究者发现，含细菌孢子萌发成功率的提高，源于真菌中的一些特定基因突变，但细菌中没有发现任何基因变化。这项研究成果，可以帮助研究人员了解诸如线粒体和叶绿体等特殊细胞器的内共生起源。（Nature News）
星舰第5次试飞在即，但仍有待相关部门批准
SpaceX在位于得克萨斯州南部的星际基地为星舰的第5次试飞做准备。图片来源：SpaceX
当地时间10月8日，SpaceX宣布，最早可能于10月13日发射星舰（Starship），进行第5次试飞，但还需等待美国联邦航空管理局（FAA）批准。这次飞行测试的主要目标是首次尝试“捕获”超重型助推器并返回发射塔，以及再次实现星际飞船重返大气层，而后在印度洋着陆并溅落。
在这次飞行测试之前，SpaceX已进行多项软件和硬件升级，包括超重型助推器、星舰飞船和星际基地的基础设施。对于星舰助推器的回收尝试，SpaceX工程师花了数年时间准备，并进行了数月的测试，且技术人员投入了数万小时来构建基础设施，以最大限度地提高成功率。不过，据Space.com消息，FAA一再表示星舰第5次飞行测试可能要等到11月，在11月底之前不会被批准。（SpaceX，Space.com）
小行星撞击后，蚂蚁开始养殖真菌
蚂蚁 Mycetophylax asper 的工蚁正在养殖真菌（图片来源：Don Parsons）
已知数百种蚂蚁会从外界获取植物，带回巢穴作为养殖真菌的原料，并将真菌作为自己的食物。但由于科学家尚未破译蚂蚁驯养的真菌品种关系，真菌和蚂蚁的共同演化历史仍不清楚。而最新发表在《科学》（Science）的一项研究确定了蚂蚁驯化真菌的起源日期，并提出6600万年前导致恐龙灭绝的小行星可能是该过程的重要催化剂。
此前的研究发现，现今会养殖真菌的247种蚂蚁来自一个共同祖先，后来演化成不同的物种，以不同类型的真菌为食。在这项新研究中，研究者利用真菌基因分析的最新进展，追溯了475种真菌的基因组的演化关系，并建立了它们与276种蚂蚁的系统发育关系。研究者再结合蚂蚁和真菌化石记录校准了系统发育关系，以确定每个分支的时间。结果发现，驯化真菌的蚂蚁和被驯化的真菌种类均出现于6600万年前，与导致非鸟类恐龙和许多其他物种灭绝的小行星撞击地球事件时间重合。研究者推测，小行星撞击产生的碎片云使大量植物无法进行光合作用，但以分解植物躯体为生的真菌却得以繁衍。而蚂蚁便在这个过程中逐渐开始驯化真菌，将其作为自己的稳定食物来源。（Science News）
光催化将五元芳香环中的氧替换为氮
通常而言，当化学家想改变分子的一部分甚至只是一个原子时，他们必须从头开始合成分子。因此化学家一直在寻找更有效的方法来编辑分子。近日，韩国科学技术院（KAIST）带领的团队在《科学》（Science）上发表研究称，他们可以利用光催化来编辑分子，成功将呋喃环中的氧原子替换成氮原子，从而形成吡咯类似物。
研究人员称他们的技术为“铅笔加橡皮擦”，即擦掉一个原子，然后再添加一个原子。但这种分子编辑绝非易事，因为它需要先破坏极其稳定的五元芳香环，接着调换原子，最后将分子重新缝合起来。1971年一篇利用紫外线将呋喃转化为N-丙基吡咯（产率仅3%）的论文给了他们灵感，促使他们利用光学技术，尝试取代3-苯基呋喃中的氧原子。他们发现，这种光催化反应会产生阳离子自由基，关键是还会破坏呋喃环的芳香性，接着加入的伯胺会引发重排反应，这会暂时将环打开，使分子变成二醛，然后通过缩合成环反应，形成最终的吡咯类似物。重要的是，研究人员将产率提升至92%左右。在制造药物时，改变杂环中的一个原子就会彻底改变药物的药效，因此这种对五元环进行骨架编辑的方法或能改变药物制造的方式。（Phys.org，C&EN）
肠道菌群里的核心成员被找到 有望为精准医学带来颠覆性变革
肠道菌群不仅参与消化系统的正常功能，还在维持整体健康中起着关键作用。学术界把维持人体健康必不可少的所有细菌统称为“核心菌群”，但尚未对核心菌群的具体成员达成共识。据科学网援引科技日报报道，近日，由中美科学家组成的研究团队首次找到了肠道菌群里面的核心成员，研究成果已发表于《细胞》（Cell）杂志。研究团队将284株肠道细菌分成两个“团队”，构成一个“跷跷板”。“跷跷板”的一头叫基石功能群，另一头叫病生功能群，当基石功能群占据优势时，人体肠道菌群处在健康状态。当病生功能群占据优势且优势越来越大时，预示着人体健康出现问题。这个“跷跷板”存在于所有人群的肠道中，是维护人体健康必不可少的核心菌群。研究团队还重点关注了核心菌群“跷跷板”模型在免疫疗法个性化反应预测中的应用。研究团队将晚期黑色素瘤、B细胞淋巴瘤、炎症性肠病和类风湿性关节炎的11项免疫治疗临床试验的菌群数据整合为“临床治疗数据集”，利用通用“跷跷板”模型预测患者对免疫疗法的个性化反应。结果显示，模型的预测准确率达到了临床应用水平。研究者表示，随着基于核心菌群“跷跷板”模型的检测技术的发展，未来有望开发出可精准调节肠道菌群的临床工具，更有效地预防和治疗菌群失调相关疾病。（科学网、科技日报）
