Khí sinh học là gì? Các công bố khoa học về Khí sinh học

Tóm tắt. Mô hình phát thải khí và aerosol từ tự nhiên phiên bản 2.1 (MEGAN2.1) là một khung mô hình nhằm ước lượng lưu lượng các hợp chất sinh học giữa các hệ sinh thái đất và khí quyển bằng cách sử dụng các thuật toán cơ học đơn giản để tính đến các quá trình chủ yếu đã biết kiểm soát phát thải sinh học. Nó có sẵn dưới dạng mã offline và cũng đã được kết hợp vào các mô hình hóa bề mặt đất và hóa học khí quyển. MEGAN2.1 là bản cập nhật từ các phiên bản trước đó, bao gồm MEGAN2.0, được mô tả cho phát thải isoprene bởi Guenther và cộng sự (2006) và MEGAN2.02, được mô tả cho phát thải monoterpene và sesquiterpene bởi Sakulyanontvittaya và cộng sự (2008). Isoprene chiếm khoảng một nửa tổng lượng phát thải hợp chất hữu cơ bay hơi sinh học (BVOC) toàn cầu ước tính 1 Pg (1000 Tg hoặc 10^15 g) sử dụng MEGAN2.1. Methanol, ethanol, acetaldehyde, acetone, α-pinene, β-pinene, t-β-ocimene, limonene, ethene, và propene góp phần thêm khoảng 30% vào lượng phát thải ước tính của MEGAN2.1. Thêm vào đó, 20 hợp chất (chủ yếu là terpenoid) liên quan đến ước tính của MEGAN2.1 về 17% tổng phát thải còn lại, với 3% còn lại phân bổ cho hơn 100 hợp chất. Phát thải của 41 monoterpene và 32 sesquiterpene cùng chiếm khoảng 15% và 3%, tương ứng, trong tổng phát thải BVOC toàn cầu được ước tính. Các loại cây nhiệt đới phủ khoảng 18% bề mặt đất toàn cầu và được ước tính chịu trách nhiệm cho khoảng 80% phát thải terpenoid và khoảng 50% phát thải VOC khác. Các loại cây khác phủ khoảng cùng một khu vực nhưng được ước tính chỉ đóng góp khoảng 10% tổng phát thải. Độ lớn của phát thải ước tính với MEGAN2.1 nằm trong khoảng các ước tính được báo cáo bằng các phương pháp khác và phần lớn sự khác biệt giữa các giá trị báo cáo có thể được quy cho độ che phủ đất và các biến điều khiển khí tượng. Phiên bản offline của mã nguồn MEGAN2.1 và các biến điều khiển có sẵn từ

Mặc dù có cảm nhận chung rằng các hồ nước có thể đóng vai trò như những báo hiệu của biến đổi khí hậu, nhưng hiệu quả của chúng chưa được phân tích một cách đầy đủ. Chúng tôi đã xác định các biến đáp ứng chính trong một hồ nước đóng vai trò là các chỉ số về tác động của biến đổi khí hậu đối với cả hồ và lưu vực. Những biến này phản ánh một loạt các phản ứng vật lý, hóa học và sinh học với khí hậu. Tuy nhiên, hiệu quả của các chỉ số khác nhau bị ảnh hưởng bởi phản ứng khu vực đối với biến đổi khí hậu, đặc điểm của lưu vực và các chế độ trộn lẫn trong hồ. Do đó, các chỉ số cụ thể hoặc tổ hợp các chỉ số sẽ hiệu quả hơn đối với các loại hồ và khu vực địa lý khác nhau. Việc rút ra tín hiệu khí hậu cũng có thể trở nên phức tạp hơn do ảnh hưởng của các thay đổi môi trường khác, chẳng hạn như sự phì nhiêu hóa hoặc axit hóa, cũng như các hiện tượng nghịch đảo tương đương, bên cạnh các ảnh hưởng từ sử dụng đất khác. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, các yếu tố gây nhiễu có thể được xử lý thông qua các công cụ phân tích như loại bỏ xu hướng hoặc lọc. Các hồ nước là những báo hiệu hiệu quả cho biến đổi khí hậu vì chúng nhạy cảm với khí hậu, phản ứng nhanh chóng với sự thay đổi, và tích hợp thông tin về các thay đổi trong lưu vực.

Một phương pháp mới được trình bày, trong đó sắc ký khí kết hợp với khối phổ (GC–MS) cho phép phát hiện định lượng và định tính hơn 150 hợp chất trong củ khoai tây, với độ nhạy và tính đặc trưng cao. Trái ngược với các phương pháp khác được phát triển để phân tích chuyển hóa trong hệ thống thực vật, phương pháp này đại diện cho một cách tiếp cận không thiên vị và mở để phát hiện những thay đổi bất ngờ trong mức độ chuyển hóa. Mặc dù phương pháp này là sự thỏa hiệp cho một loạt các chất chuyển hóa về mặt chiết xuất, biến đổi hóa học và phân tích GC–MS, nhưng đối với 25 hợp chất chuyển hóa được phân tích chi tiết, tỷ lệ thu hồi được tìm thấy nằm trong khoảng được chấp nhận chung là 70–140%. Hơn nữa, tính tái lập của phương pháp rất cao: sai số xảy ra trong các quy trình phân tích được tìm thấy là dưới 6% cho 30 trong số 33 hợp chất được thử nghiệm. Sự biến đổi sinh học vượt quá sai số hệ thống của phân tích với tỷ lệ lên đến 10 lần. Phương pháp này cũng phù hợp cho việc mở rộng quy mô, có khả năng cho phép phân tích đồng thời một số lượng lớn mẫu. Như một ví dụ đầu tiên, phương pháp này đã được áp dụng cho củ khoai tây trồng trong đất và in vitro. Do phân tích đồng thời một loạt các chất chuyển hóa, điều rõ ràng ngay lập tức là các hệ thống này khác biệt đáng kể về mặt chuyển hóa. Hơn nữa, việc nhận biết song song nhiều đường dẫn cho phép rút ra một số kết luận về sự khác biệt sinh lý cơ bản giữa hai hệ thống củ này. Như một ví dụ thứ hai, các dòng biến đổi gen được sửa đổi trong chuyển hóa sucrose hoặc tổng hợp tinh bột đã được phân tích. Ví dụ này minh họa sức mạnh của một cách tiếp cận không thiên vị trong việc phát hiện những thay đổi bất ngờ trong các dòng biến đổi gen.

Khoa học tâm lý về thai kỳ đang phát triển nhanh chóng. Một trong những trọng tâm chính là các quá trình căng thẳng trong thai kỳ và tác động của chúng đến sinh non và cân nặng thấp khi sinh. Bằng chứng hiện tại chỉ ra rằng lo âu trong thai kỳ là một yếu tố rủi ro chủ chốt trong nguyên nhân gây sinh non, trong khi căng thẳng mãn tính và trầm cảm liên quan đến nguyên nhân gây cân nặng thấp khi sinh. Các quá trình trung gian chính mà những tác động này được quy cho, tức là cơ chế thần kinh nội tiết, viêm nhiễm, và hành vi, sẽ được xem xét một cách ngắn gọn, và nghiên cứu về việc ứng phó với căng thẳng trong thai kỳ cũng sẽ được khám phá. Bằng chứng về sự hỗ trợ xã hội và cân nặng khi sinh cũng sẽ được xem xét với sự chú ý đến những khoảng trống trong nghiên cứu về các cơ chế, mối quan hệ với bạn đời, và ảnh hưởng văn hóa. Các hậu quả phát triển thần kinh của căng thẳng trước sinh được làm nổi bật, và các nguồn lực phục hồi trong số những người phụ nữ mang thai được hình thành. Cuối cùng, một phương pháp lý thuyết đa cấp nhằm nghiên cứu lo âu thai kỳ và sinh non được trình bày để kích thích các nghiên cứu trong tương lai.

Tế bào gốc đa năng cảm ứng từ con người (hiPSCs) có khả năng phân hóa thành các tế bào cơ tim chức năng; tuy nhiên, các đặc tính sinh điện học của tế bào cơ tim có nguồn gốc từ hiPSC vẫn chưa được đặc trưng đầy đủ. Chúng tôi đã thực hiện phân tích chi tiết các đặc tính sinh điện học của tế bào cơ tim hiPSC có độ tinh khiết cao. Các tiềm năng hành động (APs) được ghi lại từ các tế bào cơ tim tự phát đập bằng phương pháp patch perforated và có các đặc tính giống như nhĩ, nốt và thất. AP giống như thất phổ biến hơn và có tiềm năng tâm trương cực đại gần giống với các tế bào cơ tim người, thời gian AP nằm trong phạm vi của khoảng QT điện tâm đồ bình thường ở người, và AP cho thấy độ nhạy mong đợi với nhiều loại thuốc (tetrodotoxin, nifedipine và E4031). Các hiện tượng khử cực sớm (EADs) được kích thích bằng E4031 và phụ thuộc vào nhịp tim chậm, và điện áp đỉnh của EAD thay đổi tỷ lệ nghịch với tiềm năng khôi phục của EAD. Các đặc tính điều khiển của bảy dòng ion đã được nghiên cứu bao gồm natri ( I_Na), canxi loại L ( I_Ca), máy phát nhịp được kích hoạt bởi siêu phân cực ( I_f), kali thoáng qua ra ngoài ( I_to), kali chỉnh lưu vào trong ( I_K1), và các thành phần hoạt động nhanh và chậm của dòng kali điều chỉnh muộn ( I_Kr và I_Ks, tương ứng). Độ tinh khiết cao và số lượng tế bào lớn cũng cho phép phân tích patch-clamp tự động. Chúng tôi kết luận rằng các tế bào cơ tim có nguồn gốc từ hiPSC này có các dòng ion và các đặc tính điều khiển kênh nền tảng cho APs và EADs của chúng tương tự về mặt định lượng với những gì đã được báo cáo cho tế bào cơ tim người. Những tế bào cơ tim có nguồn gốc từ hiPSC này còn có lợi thế bổ sung là chúng có thể được sử dụng trong các thử nghiệm có độ thông lượng cao, và chúng có tiềm năng ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực nghiên cứu tim mạch và ứng dụng điều trị.

Về lý thuyết, việc chuẩn bị este methyl của axit béo (FAMEs) liên quan đến các phản ứng hóa học có tính chất đảo ngược trong một hệ thống phức tạp. Về phương pháp, có nhiều cách khác nhau, thường được đặc trưng bởi loại xúc tác được sử dụng và các bước liên quan. Mặc dù có hơn một nửa tá xúc tác phổ biến, đa số thuộc loại axit (HCl, H₂SO₄ và BF₃) hoặc kiềm (NaOCH₃, KOH và NaOH), mỗi loại đều có khả năng xúc tác và giới hạn ứng dụng riêng. Về các bước, nhiều phương pháp truyền thống, bao gồm các phương pháp được công nhận chính thức, bao gồm các bước sấy, tiêu hóa, chiết xuất, tinh chế, thuỷ phân kiềm, chuyển methyl hóa/methyl hóa và công việc thu hồi sau phản ứng. Mặc dù những phương pháp này có khả năng cung cấp các ước lượng đáng tin cậy nếu có một số biện pháp phòng ngừa nhất định, nhưng chúng phức tạp, tốn thời gian và không hiệu quả về chi phí. Một phương pháp mới đã được áp dụng là chuyển methyl hóa lipidin situ. Nhờ vào sự đơn giản, độ nhạy cao, độ tin cậy tương đối và khả năng xác định tổng hợp axit béo, phương pháp chuyển methyl hóa trực tiếp đang tìm thấy chỗ đứng độc đáo trong việc xác định lipid. Bất kể phương pháp nào được sử dụng, việc methyl hóa định lượng yêu cầu hóa học phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa ở mỗi bước liên quan, đặc biệt trong quá trình hình thành FAME và các bước thu hồi tiếp theo. Rõ ràng, có một nhu cầu cấp thiết về các nghiên cứu hệ thống hơn nữa, được hướng dẫn bởi nguyên tắc hóa học của các phản ứng liên quan và các tính chất lý hóa của các chất phản ứng và sản phẩm cuối, vào các yếu tố ảnh hưởng đến các bước này. Hy vọng, điều này sẽ dẫn đến một phương pháp cải tiến, đo lường thành phần lipid trong vật liệu sinh học không chỉ với độ chính xác cao mà còn với hiệu quả cao và chi phí tối thiểu.

Các quần thể vi khuẩn hình thành bào tử hiếu khí phổ biến trong các cánh đồng nông nghiệp và có thể góp phần trực tiếp hoặc gián tiếp vào năng suất nông nghiệp. Bài báo này trình bày những tiến bộ gần đây trong hiểu biết về sinh thái học của các loài Bacillus và Paenibacillus spp. và cách mà những phân nhóm khác nhau của hai giống này có thể thúc đẩy sức khỏe cây trồng. Sự phong phú, đa dạng và phân bố của các quần thể bản địa và các dòng vi khuẩn chiết ghép trong các cánh đồng nông nghiệp đã được đặc trưng bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong khi đó quần thể bản địa của hai giống này xuất hiện phổ biến trong hầu hết các loại đất nông nghiệp, mô thực vật lại được chiếm lĩnh khác nhau bởi các phân nhóm đặc trưng. Nhiều loài Bacillus và Paenibacillus spp. có thể thúc đẩy sức khỏe cây trồng theo nhiều cách khác nhau. Một số quần thể ức chế mầm bệnh thực vật và sâu bệnh bằng cách sản sinh ra các chất chuyển hóa kháng sinh, trong khi số khác có thể kích thích trực tiếp hệ miễn dịch của cây chủ trước khi bị nhiễm bệnh. Một số dòng có thể kích thích sự hấp thu dinh dưỡng của cây, có thể bằng cách thúc đẩy mối cộng sinh giữa rễ cây và nấm mycorrhiza hoặc bằng cách cố định trực tiếp nitơ trong khí quyển. Mặc dù có nhiều thông tin mới về di truyền học và sinh lý học của Bacillus và các loài liên quan, một sự hiểu biết sâu hơn về sinh thái học vi sinh vật của hai giống này cần được phát triển. Để đạt được điều này, một số câu hỏi quan trọng nhưng chưa được giải đáp liên quan đến ý nghĩa sinh thái và tiềm năng quản lý các hoạt động có lợi của các vi khuẩn này đã được thảo luận.

Các nhà nghiên cứu đã gợi ý rằng khí hậu trường học chất lượng tốt tạo ra cảm giác kết nối với trường và từ đó góp phần giảm thiểu các vấn đề về cảm xúc và hành vi. Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu đánh giá một cách trực tiếp vai trò của sự kết nối học đường như một nhân tố trung gian cho các tác động của khí hậu trường học. Sử dụng phân tích đường dẫn, báo cáo ngắn này đã kiểm tra liệu bốn khía cạnh của khí hậu trường học mà học sinh cảm nhận (sự gắn kết, sự căng thẳng, sự cạnh tranh giữa các học sinh và mức độ hài lòng chung với các lớp học) có liên quan gián tiếp đến các vấn đề hành vi ở lứa tuổi vị thành niên sớm và các triệu chứng trầm cảm sau đó hay không, thông qua sự kết nối với trường học. Các tham gia là bốn trăm tám mươi chín học sinh trung học cơ sở từ 10 đến 14 tuổi tham gia vào hai đợt nghiên cứu. Kết quả cho thấy sự kết nối học đường đã trung gian hóa các mối quan hệ giữa sự gắn kết cảm nhận được, sự căng thẳng cảm nhận được và mức độ hài lòng chung với các lớp học, với các vấn đề hành vi của học sinh một năm sau đó. Tuy nhiên, sự kết nối học đường không phải là yếu tố dự đoán các triệu chứng trầm cảm sau đó, do đó không trung gian hóa các tác động của khí hậu trường học lên những vấn đề cảm xúc của tuổi vị thành niên sớm.

Sản xuất nhiên liệu sinh học lỏng để pha trộn với xăng dầu là một vấn đề quan trọng toàn cầu nhằm đảm bảo nguồn cung năng lượng, đồng thời giảm thiểu việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, hỗ trợ phát triển công nghệ nông thôn với các công việc dựa trên kiến thức và giảm thiểu khí thải nhà kính. Hiện nay, việc thiết kế cho xây dựng nhà máy đã trở nên dễ tiếp cận và các quy trình mới sử dụng chất thải nông nghiệp và rác thải sinh hoạt đã đạt được mức độ trưởng thành tốt và tỷ lệ chuyển đổi cao (gần 90% polysaccharide được chuyển đổi thành monosaccharide sẵn sàng cho quá trình lên men). Để công nghệ 2G thành công hoàn toàn, vẫn cần khắc phục một số hạn chế ngăn cản việc vận hành nhà máy lần đầu tiên với công suất danh nghĩa. Chúng tôi cũng cho rằng sự thành công của công nghệ 2G yêu cầu phát triển logistics thuận lợi để đảm bảo cung cấp sinh khối và khiến tất cả các bên liên quan (nông dân, nhà đầu tư, doanh nhân công nghiệp, chính phủ, và những người khác) nhận thức rằng sự thành công phụ thuộc vào sự tiến bộ trong thỏa thuận. Sự tăng trưởng sản xuất ethanol cho năm 2020 dường như đã được đảm bảo với một số nhà máy 2G, nhưng các khoản đầu tư công/tư vẫn cần thiết để cho phép công nghệ 2G tiến lên từ giai đoạn rất sơ khởi sang công nghệ trưởng thành hơn và đã được củng cố.