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新设备以适当的比例放大微生物行为

海洋微生物在我们海洋的生产力和功能中发挥着重要作用,但研究其行为的科学家面临着许多挑战。传统的海洋仪器采集大量海水(高达数十升),但微生物相互作用以微升规模进行。

新设备以适当的比例放大微生物行为

澳大利亚,美国和瑞士的工程师和微生物学家已经形成了一种独特的伙伴关系来克服这些局限。该团队开发了一种装置,允许微生物生态学家研究其自然环境中的微生物行为。

新设备利用微加工和微流体技术的最新进展,为生物医学研究和水质生物监测开辟了一系列可能性。该装置的开发,测试和第一场结果称为原位趋化性测定(ISCA),已发表在Nature Microbiology上。

海洋微生物学家和联合主要作者Jean-Baptiste Raina博士说:“到目前为止,还没有办法探测海洋微生物对某些原位化学物质的行为。”

来自悉尼科技大学(UTS)气候变化小组的Raina博士说,正如有些人被食物或香水的味道所吸引,微生物被特定的化学物质所吸引。

“这种行为被称为趋化性,它很重要,因为海水不均匀。微生物栖息的微观世界是非常不完整的,有许多过程导致营养热点,并且在这些微环境中发生所有的微生物作用。 “

麻省理工学院的工程师Ben Lambert也是共同的主要作者,他说:“通过ISCA,我们真正打开了能够在自然环境中查询这种行为的大门。我们的初步研究结果表明趋化性确实发生在海洋微生物和这证实了多年来关于海洋中这种行为的实验室实验和假设。“

ISCA是首批将微工程与自然环境中的基因组和化学分析结合在一起的实验设备之一。这种一次性设备大小与信用卡大小相同,由惰性材料制成,由微升大小的水库组成。这些可以填充不同的化学物质,然后扩散到周围的海水中。

微生物可以通过使用趋化性游泳进入井中来响应特定的化学物质。研究人员可以检索储层含量并计算有多少微生物对给定化学物质的响应以及确定其特性和功能。

环境微流体技术的先驱Roman Stocker教授表示,该设备充分利用了3D打印技术的快速发展,设计坚固,易于制造且易于使用。

“这意味着它可供广大用户使用,无需大量培训。如果我们希望科学家能够跨领域采用,这是设计的一个重要方面,”他说。

作者认为,由于其易用性和设计能够将水生化学与微生物学之间的差距与原位观测结合起来,因此对更广泛的科学界来说,它将具有重大意义。

Justin Seymour副教授说,“创新工具将有助于重塑我们对一系列水生栖息地中微生物过程的看法”。

“我们认为它的应用将有助于回答微生物海洋学中的基本问题。它还可能在其他环境中有用,包括水质监测和可能有助于生物修复工作的生物体勘探,”他说。

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