■追蹤土壤細菌的“吃碳”行動

近日發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》上的研究顯示，通過技術(shù)創(chuàng)新，可以跟蹤微生物并了解它們處理土壤碳的各種方式。這些發(fā)現(xiàn)增加了人們對細菌如何促進全球碳循環(huán)的認識。

在該項研究中，研究團隊使用穩(wěn)定同位素和高通量DNA 測序技術(shù)來識別不同種類的細菌，并追蹤對應(yīng)細菌隨著時間推移的碳消耗量。微生物有不同的吸收碳策略，快速生長、進食和死亡的微生物以易于獲取的碳為食。其它細菌則偏向于更難分解和吸收的碳。這些微生物生長和消耗材料的速度更慢，而且更專業(yè)、更高效。

這項新研究通過揭示微生物處理植物碳的不同策略，為土壤有機質(zhì)的形成和損失提供了線索。在將來的工作中，該團隊還將調(diào)查一些微生物是否喜歡不同的棲息地，如森林或農(nóng)田，以及土壤pH 值對微生物群落的影響。

原文鏈接：https://www.sciencedaily.com/releases/2021/11/211122135344.htm

（陶金亞）

■研究人員開發(fā)出不會融化或發(fā)霉的冰塊

美國研究人員開發(fā)出一種新型的冷卻塊，不需要依賴冰或傳統(tǒng)的冷卻包，有望改變食物的冷藏和運輸方式。這項應(yīng)用可通過控制微生物污染，潛在地減少食品供應(yīng)鏈中的用水量、食品浪費和環(huán)境污染。研究論文發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會期刊 《可持續(xù)化學(xué)與工程》上。

研究人員表示，這種新的冰塊含有90%以上的水和其它成分，以保持和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。它們摸起來像明膠甜點一樣柔軟，并且會根據(jù)溫度改變顏色。這些可重復(fù)使用的立方體可以設(shè)計或切割成所需的任何形狀和尺寸，可以使用它冷卻13 小時，然后收集，用水沖洗后放入冰箱再次冷凍以備下次使用。

研究人員注意到，魚類加工廠使用的冰量巨大，融化的冰水中含有的微生物可能在產(chǎn)品之間傳播，或流入排水溝形成交叉污染。他們還在保存午餐盒使用的塑料冰袋中發(fā)現(xiàn)了霉菌，而這些塑料冰袋也經(jīng)常出現(xiàn)在運輸包裹中。研究人員希望最終使用可回收的農(nóng)業(yè)廢棄物或副產(chǎn)品作為冷卻劑材料。

這種“果凍冰塊”可作為傳統(tǒng)冰塊的替代品，有望減少用水量和對環(huán)境的負面影響。它們溫度穩(wěn)定，能減少食品變質(zhì)，對于需要冷藏物品的餐飲公司、航運企業(yè)和食品生產(chǎn)商來說，這將是理想的選擇。

原文鏈接：https://www.ucdavis.edu/food/news/uc-davis-researchers-develop-ice-cubedoesnt-melt-or-grow-mold

（陶金亞）

■飲食如何通過腸道微生物改變免疫系統(tǒng)功能

“人如其食”這句“陳詞濫調(diào)”數(shù)百年來一直被用于說明飲食和健康之間的聯(lián)系?，F(xiàn)在，一個國際研究團隊已經(jīng)找到了這一概念的分子證據(jù)，證明了飲食是如何通過腸道微生物群最終影響免疫。

這項在小鼠身上進行的研究表明，動物攝入的食物會引發(fā)一種特定腸道微生物代謝副產(chǎn)物的釋放，進而調(diào)節(jié)動物的腸道免疫力。

試驗確定了一種微生物分子，其合成和釋放受宿主飲食的影響。反過來，該分子能刺激自然殺傷（NK）T 細胞的細胞亞群的激活和信號傳導(dǎo)，這些細胞參與免疫調(diào)節(jié)并與一系列炎癥有關(guān)。

哈佛醫(yī)學(xué)院布拉瓦尼克研究所免疫學(xué)教授、該研究資深作者卡斯帕表示，雖然科學(xué)家長期以來一直猜測飲食在健康免疫中起著重要作用，但這項新研究闡明了這種相互作用背后的精確分子級聯(lián)反應(yīng)。

卡斯帕說：“我們已經(jīng)揭示了飲食是如何通過腸道中的微生物介質(zhì)影響免疫系統(tǒng)的，這是飲食——微生物——免疫三元組發(fā)揮作用的一個非常典型的例子。這項研究真正意義上展示了一個合理的、全面的成果，解釋了這種三者作用的方式和原因，以及飲食是如何最終影響免疫系統(tǒng)?！?/p>

研究人員表示，如果在大型動物并最終在人類身上得到證實，這些發(fā)現(xiàn)將為增強腸道和整體免疫力的小分子治療設(shè)計提供理論支持。

“腸道常駐微生物產(chǎn)生的分子具有豐富的結(jié)構(gòu)多樣性。我們使用微生物和化學(xué)工具來闡明這些分子是如何被腸道細菌合成以及它們?nèi)绾卧谒拗髂c道中發(fā)揮作用，”該研究的第一作者、首席研究員Sungwhan Oh 說。

在一系列試驗中，該團隊確定了由小鼠腸道中膳食氨基酸代謝分解引發(fā)的免疫信號級聯(lián)反應(yīng)。這種多步驟的代謝途徑始于含有支鏈氨基酸的動物性食物，因此命名為其分子鏈之一的樹枝狀結(jié)構(gòu)。支鏈氨基酸隨后被脆弱擬桿菌（一種腸道常駐微生物）吸收，并被一種特定的酶轉(zhuǎn)化為也具有支鏈的糖脂分子。脆弱擬桿菌隨后釋放支鏈分子，這些分子被一類稱為抗原呈遞細胞的免疫信號細胞發(fā)現(xiàn)并拾取，進而通過上調(diào)炎癥控制基因和免疫調(diào)節(jié)化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)NK T 細胞進行免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)。

值得注意的是，試驗證明是鏈結(jié)構(gòu)的分支引發(fā)了級聯(lián)反應(yīng)。該分子的直鏈結(jié)構(gòu)沒有產(chǎn)生相同的效果。此外，該團隊發(fā)現(xiàn)脆弱擬桿菌改變了它代謝的糖脂分子的結(jié)構(gòu)，使它們能夠更好地與特定免疫細胞上的受體結(jié)合并啟動信號級聯(lián)反應(yīng)，最終下調(diào)炎癥。

該工作還表明，小鼠攝入的3 種不同支鏈氨基酸中的每一種都會使細菌脂質(zhì)分子產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)變化，從而導(dǎo)致與免疫細胞的結(jié)合方式不同。

最后，研究人員用支鏈糖脂分子治療患有潰瘍性結(jié)腸炎的小鼠。發(fā)現(xiàn)接受支鏈分子治療的動物比未治療的動物好得多。它們不僅體重增加，而且當研究人員在顯微鏡下檢查小鼠的腸道細胞時，觀察到這些細胞的結(jié)腸炎癥跡象也很輕。

總之，這些試驗為先前觀察到的由腸道微生物脆——弱擬桿菌產(chǎn)生的糖、脂類物質(zhì)的抗炎作用提供了結(jié)構(gòu)和分子解釋。

“這項工作提供了一個跨學(xué)科研究的典型例子，旨在回答生物醫(yī)學(xué)中的一個重要問題，即如何通過飲食和微生物群之間的相互作用來調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，”Rossjohn 說。

2014年，Kasper 及其同事發(fā)表了一個研究報告，表明脆弱擬桿菌釋放的一種糖脂分子對腸道具有抗炎作用，可以保護小鼠免受結(jié)腸炎的侵害，然而科學(xué)家們并不知道這些分子是如何被微生物制造的，也沒有具有抗炎作用的糖脂特征結(jié)構(gòu)。此研究回答了這個問題，揭示了這種特定生物體制造的糖脂分子是支鏈的，正是這種支鏈結(jié)構(gòu)使它們能夠以抑制這些細胞產(chǎn)生促炎信號的方式與免疫細胞結(jié)合。

“研究表明，脂質(zhì)結(jié)構(gòu)分支誘導(dǎo)了一種非同尋常的反應(yīng)——抗炎反應(yīng)，而不是促炎反應(yīng)?！盞asper 說。這些發(fā)現(xiàn)為有朝一日可以用實驗室制造的抑制炎癥的微生物分子治療由這些NK T 細胞介導(dǎo)的炎癥疾病提供了希望。

卡斯帕說，NK T 細胞的確切功能（微生物分子激活控制小鼠結(jié)腸炎癥的免疫細胞）尚不清楚。然而，因為這些細胞分布在人體胃腸道和肺中，也存在于肝臟和脾臟中，所以它們可能在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。先前的研究指出，這些細胞可能參與一系列炎癥性疾病，包括潰瘍性結(jié)腸炎，并可能在呼吸道炎癥性疾病（如哮喘）中發(fā)揮作用。

“雖然我們永遠無法從細菌中分離出足夠的免疫調(diào)節(jié)分子用于治療，但它的神奇之處在于我們現(xiàn)在可以在實驗室中合成它們，”Kasper 說?！拔覀兊南敕ㄊ怯幸环N藥物可以調(diào)節(jié)結(jié)腸及其它部位的炎癥?！?/p>

原文鏈接：https://www.sciencedaily.com/releases/2021/11/211116175057.htm

（朱運恒）

■少肉飲食有很多好處

哪種飲食更好：是按照德國營養(yǎng)學(xué)會的建議，適度減少肉類消費，多吃水果、蔬菜和全麥產(chǎn)品？還是效仿德國南部鄰國，多吃魚和海鮮？ 或者完全轉(zhuǎn)向純素飲食？ 波恩大學(xué)（德國）的一項新研究表明，這些問題的答案并不像人們想象的那么明確——這取決于個人關(guān)注哪些指標。

歐盟每個公民每年要消耗950 公斤食品和飲料——一個相當大的數(shù)量，等同于一輛小型汽車的重量。在全球范圍內(nèi)，食物占人類溫室氣體排放量的四分之一。很大程度上是由于畜牧業(yè)造成的：動物只能將攝入的能量中一小部分轉(zhuǎn)化為肉類。反芻動物還會產(chǎn)生甲烷，進一步加速全球變暖。

此外，我們吃的東西也會對我們的健康和動物保護產(chǎn)生影響。在比較飲食時，還應(yīng)考慮這些方面因素。專家還將人類、動物和環(huán)境的最佳平衡狀態(tài)概括為“一個健康”的觀點?！叭欢鴮⑦@種觀點應(yīng)用于營養(yǎng)研究上還是很少的，”波恩大學(xué)（德國）發(fā)展研究中心（ZEF）的朱莉安娜解釋說。

實際的食物清單與3 種飲食方式的比較

帕里斯與同事進行了一項分析研究，旨在一定程度上填補這一研究空白?！盀榇?，我們查看了北萊茵-威斯特法倫州人們的食物清單上有哪些產(chǎn)品，”她說道?！拔覀儗⒋饲鍐闻c3 種不同的飲食方式進行了比較：根據(jù)德國營養(yǎng)學(xué)會（DGE）的建議進行了調(diào)整，飲食方式向含有更多魚類飲食方式、地中海飲食方式以及純素飲食方式轉(zhuǎn)變?！?/p>

研究中工作人員減小了清單與3 種飲食方式的差異。例如，在地中海版本中，增加了魚類和海鮮、蔬菜和谷物產(chǎn)品的比例。此外，整體產(chǎn)品選擇應(yīng)包含與以前相似數(shù)量的相同營養(yǎng)素。這為研究人員提供了每個場景的食物清單，方便進一步分析。

為此，研究人員參考了各種數(shù)據(jù)庫。通過數(shù)據(jù)能夠估計每種飲食對某些環(huán)境的影響，如生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的溫室氣體量或用水量。研究人員采用了類似的方法來評估每種飲食對環(huán)境與健康的影響，眾所周知，紅肉會增加某些癌癥和心血管疾病的風險。研究人員使用幾個指標評估了對動物保護的影響。其中包括有多少動物因食用食物而喪生，以及它們的飼養(yǎng)條件。

魚代替牛排：對環(huán)境有益，對動物保護不利

從“一個健康”的角度來看，這3 種飲食中的任何一種都將是可持續(xù)的。然而，這也是以其它犧牲為代價的。純素飲食在許多方面得分最高。然而，純素食品的生產(chǎn)需要增加耗水量。另外，素食者需要單獨服用某些營養(yǎng)素，例如維生素B12、維生素D 甚至是鈣。

由于堅果和蔬菜的需求量增大，地中海飲食（雖然健康）也會導(dǎo)致對水的需求增加。此外，如果食用的肉類完全被魚取代，它對動物保護也會產(chǎn)生很大的負面影響：由于魚等海鮮個體上比?；蜇i小得多，因此受害的動物要多得多。蜂蜜消費量增加，導(dǎo)致要對蜂群進行集中管理，也會產(chǎn)生負面影響。因此，從動物源中獲取一定量的蛋白質(zhì)是有益的。如今許多人飲食過剩，只有他們根據(jù)實際需求進行飲食，才可能會產(chǎn)生更多的積極影響。

根據(jù)研究結(jié)果來看，德國營養(yǎng)協(xié)會的建議飲食方案正朝著正確的方向發(fā)展。然而，就人體健康而言，其它2 種選擇更好。總之，如果你不經(jīng)常吃肉，而是在盤子里放全谷類、蔬菜和水果，你不僅在為自己做一些好事，也在為保護動物和環(huán)境做出一定的貢獻。

原文鏈接：https://www.sciencedaily.com/releases/2021/11/211130101449.htm

（朱運恒）