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

Một thành phần quan trọng trong việc diễn giải các nghiên cứu cấp hệ thống là suy diễn các con đường sinh học phong phú và các phức hợp protein có trong các tập dữ liệu OMICs. Việc phân tích thành công yêu cầu tích hợp một bộ dữ liệu sinh học hiện có rộng rãi và áp dụng một quy trình phân tích vững chắc để tạo ra các kết quả có thể diễn giải được. Metascape là một cổng thông tin dựa trên web được thiết kế để cung cấp một nguồn tài nguyên chú thích và phân tích danh sách gen toàn diện cho các nhà sinh học thực nghiệm. Về các tính năng thiết kế, Metascape kết hợp sự phong phú chức năng, phân tích互译, chú thích gen và tìm kiếm thành viên để tận dụng hơn 40 cơ sở kiến thức độc lập trong một cổng tích hợp duy nhất. Ngoài ra, nó còn tạo điều kiện cho việc phân tích so sánh các tập dữ liệu qua nhiều thí nghiệm độc lập và chính xác. Metascape cung cấp trải nghiệm người dùng đơn giản hóa một cách đáng kể thông qua giao diện phân tích nhanh một cú nhấp chuột để tạo ra các đầu ra có thể diễn giải được. Tóm lại, Metascape là một công cụ hiệu quả và tối ưu cho các nhà sinh học thực nghiệm để phân tích và diễn giải một cách toàn diện các nghiên cứu dựa trên OMICs trong kỷ nguyên dữ liệu lớn.

Từ nguồn nước đến cửa sông, các biến số vật lý trong một hệ thống sông ngòi tạo ra một gradient liên tục của các điều kiện vật lý. Gradient này sẽ kích thích một loạt các phản ứng trong các quần thể thành phần, dẫn đến một chuỗi các điều chỉnh sinh học và các mẫu thống nhất về tải, vận chuyển, sử dụng và lưu trữ chất hữu cơ dọc theo chiều dài của một dòng sông. Dựa trên lý thuyết cân bằng năng lượng của các nhà địa hình học dòng chảy, chúng tôi giả thuyết rằng các đặc điểm cấu trúc và chức năng của cộng đồng dòng chảy đã thích nghi để phù hợp với vị trí có khả năng xảy ra nhất hoặc trạng thái trung bình của hệ thống vật lý. Chúng tôi cho rằng các cộng đồng sản xuất và tiêu thụ đặc trưng của một đoạn sông nhất định được thiết lập một cách hài hòa với các điều kiện vật lý động của lòng sông. Trong các hệ thống dòng chảy tự nhiên, các cộng đồng sinh học có thể được đặc trưng là hình thành một liên tục tạm thời của các sự thay thế loài đồng bộ. Sự thay thế liên tục này hoạt động để phân phối việc sử dụng các đầu vào năng lượng theo thời gian. Do đó, hệ sinh học tiến gần đến một cân bằng giữa xu hướng sử dụng hiệu quả các đầu vào năng lượng thông qua phân bổ tài nguyên (thức ăn, nền, v.v.) và một xu hướng đối lập cho tốc độ xử lý năng lượng đồng nhất trong suốt cả năm. Chúng tôi lý thuyết rằng các cộng đồng sinh học phát triển trong các dòng sông tự nhiên giả định các chiến lược xử lý liên quan đến việc giảm thiểu tổn thất năng lượng. Các cộng đồng hạ lưu được hình thành để tận dụng những bất cập trong xử lý ở thượng lưu. Cả sự bất cập ở thượng lưu (rò rỉ) và các điều chỉnh ở hạ lưu dường như có thể dự đoán trước. Chúng tôi đề xuất rằng Khái Niệm Liên Tục Sông Ngòi cung cấp một khung cho việc tích hợp các đặc điểm sinh học có thể dự đoán và quan sát được của các hệ thống chảy. Các tác động của khái niệm này trong các lĩnh vực cấu trúc, chức năng và sự ổn định của các hệ sinh thái sông ngòi được thảo luận.

▪ Tóm tắt: Chúng tôi nghiên cứu khía cạnh xã hội tạo điều kiện cho quản lý hệ sinh thái thích ứng. Bài tổng quan tập trung vào các kinh nghiệm về quản trị thích ứng của các hệ thống xã hội-sinh thái trong những giai đoạn thay đổi đột ngột (khủng hoảng) và điều tra các nguồn tái tạo và tái cơ cấu xã hội. Hình thức quản trị này kết nối các cá nhân, tổ chức, cơ quan và thể chế tại nhiều cấp bậc tổ chức khác nhau. Những người chủ chốt đóng vai trò lãnh đạo, gây dựng niềm tin, tạo ra tầm nhìn, ý nghĩa, và giúp chuyển đổi các tổ chức quản lý thành một môi trường học tập. Hệ thống quản trị thích ứng thường tự tổ chức như các mạng lưới xã hội với các nhóm làm việc và nhóm diễn viên dựa vào nhiều hệ thống tri thức và kinh nghiệm khác nhau để phát triển hiểu biết chung và chính sách. Sự xuất hiện của "các tổ chức cầu nối" dường như giảm nhẹ chi phí hợp tác và giải quyết xung đột, và các quy định pháp lý và chính sách chính phủ phù hợp có thể hỗ trợ tự tổ chức trong khi hình thành sự sáng tạo cho nỗ lực quản lý đồng quản lý thích ứng. Một hệ thống xã hội-sinh thái kiên cường có thể tận dụng khủng hoảng như một cơ hội để chuyển đổi thành trạng thái mong muốn hơn.

Sinh khối lignocellulosic đã lâu được công nhận như một nguồn cung cấp đường hỗn hợp bền vững để lên men thành nhiên liệu sinh học và các vật liệu sinh học khác. Nhiều công nghệ đã được phát triển trong suốt 80 năm qua cho phép quá trình chuyển đổi này xảy ra, và mục tiêu rõ ràng hiện nay là làm cho quá trình này cạnh tranh về chi phí trong thị trường ngày nay. Ở đây, chúng tôi xem xét sự kháng tự nhiên của tường tế bào thực vật đối với sự phân hủy do vi sinh và enzym, được biết chung là “tính kháng sinh khối.” Chính đặc tính này của thực vật là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến chi phí cao của việc chuyển đổi lignocellulose. Để đạt được sản xuất năng lượng bền vững, cần thiết sẽ phải vượt qua các tính chất hoá học và cấu trúc đã phát triển trong sinh khối để ngăn chặn sự tháo rời của nó.

Vật liệu gốm thủy tinh sinh học A‐W có độ bền cao đã được ngâm trong nhiều dung dịch nước không tế bào khác nhau về nồng độ ion và pH. Sau khi ngâm trong 7 và 30 ngày, những thay đổi cấu trúc bề mặt của gốm thủy tinh đã được điều tra bằng phương pháp phổ phản xạ hồng ngoại biến đổi Fourier, nhiễu xạ tia X màng mỏng và quan sát kính hiển vi điện tử quét, so sánh với những thay đổi cấu trúc bề mặt in vivo. Dung dịch đệm Tris, nước tinh khiết được đệm bằng trishydroxymethyl-aminomethane, được nhiều tác giả sử dụng như một “dung dịch mô phỏng cơ thể”, không tái tạo được những thay đổi cấu trúc bề mặt in vivo, cụ thể là sự hình thành apatite trên bề mặt. Một dung dịch mà nồng độ ion và pH gần giống như của huyết tương máu người—tức là Na⁺ 142,0, K⁺ 5,0, Mg²⁺ 1,5, Ca²⁺ 2,5, Cl⁻ 148,8, HCO₃⁻ 4,2 và PO₄²⁻ 1,0 mM và được đệm ở pH 7,25 với trishydroxymethylaminomethane—đã tái tạo chính xác những thay đổi cấu trúc bề mặt in vivo. Điều này cho thấy cần phải lựa chọn cẩn thận dung dịch mô phỏng cơ thể cho các thí nghiệm in vitro. Kết quả cũng hỗ trợ khái niệm rằng pha apatite trên bề mặt gốm thủy tinh A‐W được hình thành thông qua phản ứng hóa học của gốm thủy tinh với các ion Ca²⁺, HPO₄s2− và OH⁻ trong dịch cơ thể.

Gốm được sử dụng để sửa chữa và tái tạo các phần bị bệnh hoặc hư hỏng của hệ thống cơ xương, được gọi là sinh học gốm, có thể là không sinh học (ví dụ, alumina và zirconia), có thể hấp thụ (ví dụ, phosphate tricalcium), sinh học hoạt tính (ví dụ, hydroxyapatite, kính sinh học và gốm kính), hoặc có độ rỗng để mô có thể phát triển (ví dụ, các kim loại phủ hydroxyapatite). Các ứng dụng bao gồm thay thế cho khớp hông, khớp gối, răng, gân, dây chằng và sửa chữa bệnh nha chu, tái cấu trúc hàm mặt, tăng cường và ổn định xương hàm, nối cột sống và sửa chữa xương sau phẫu thuật u. Các lớp phủ carbon nhiệt phân là chống huyết khối và được sử dụng cho các van tim giả. Cơ chế liên kết mô với gốm sinh học hoạt tính đã dẫn đến thiết kế phân tử của sinh học gốm để liên kết bề mặt với mô cứng và mềm. Các composite sinh học hoạt tính đang được phát triển với độ bền cao và mô đun đàn hồi phù hợp với xương. Điều trị ung thư đã được thực hiện thông qua việc cung cấp định vị các đồng vị phóng xạ qua các viên kính. Thành công lâm sàng của sinh học gốm đã dẫn đến những tiến bộ đáng kể trong chất lượng cuộc sống của hàng triệu người.

Khám phá các tập dữ liệu môi trường lớn được tạo ra bởi các công nghệ giải trình tự DNA nhanh đòi hỏi những phương pháp phân tích mới để vượt ra ngoài các mô tả cơ bản về thành phần và đa dạng của các cộng đồng vi sinh vật tự nhiên. Để điều tra các tương tác tiềm năng giữa các taxa vi sinh vật, phân tích mạng của các mẫu đồng tồn tại của taxa có ý nghĩa có thể giúp làm sáng tỏ cấu trúc của các cộng đồng vi sinh vật phức tạp qua các gradient không gian hoặc thời gian. Ở đây, chúng tôi đã tính toán các mối liên kết giữa các taxa vi sinh vật và áp dụng các phương pháp phân tích mạng cho một tập dữ liệu giải trình tự pyrosequencing theo mã vạch gene 16S rRNA chứa hơn 160,000 chuỗi vi khuẩn và archae từ 151 mẫu đất thuộc một loạt các loại hệ sinh thái. Chúng tôi đã mô tả hình thái của mạng lưới kết quả và định nghĩa các loại đơn vị phân loại hoạt động dựa trên sự phong phú và sự chiếm đóng (tức là, những chuyên gia chung về môi trường và những chuyên gia đặc thù về môi trường). Các mẫu đồng tồn tại đã được tiết lộ dễ dàng, bao gồm sự liên kết không ngẫu nhiên tổng quát, các chiến lược lịch sử sống phổ biến ở các cấp thuế học rộng và các mối quan hệ bất ngờ giữa các thành viên của cộng đồng. Tổng thể, chúng tôi đã chứng minh tiềm năng của việc khám phá các tương quan giữa các taxa để có được một hiểu biết toàn diện hơn về cấu trúc của cộng đồng vi sinh vật và các quy tắc sinh thái hướng dẫn sự hình thành cộng đồng.

▪ Tóm tắt  Ước tính diện tích đất ngập nước toàn cầu dao động từ 5,3 đến 12,8 triệu km². Khoảng một nửa diện tích đất ngập nước toàn cầu đã bị mất, nhưng một hiệp ước quốc tế (Công ước Ramsar năm 1971) đã giúp 144 quốc gia bảo vệ những khu đất ngập nước quan trọng còn lại. Do phần lớn các quốc gia thiếu số liệu thống kê về đất ngập nước, nên việc theo dõi sự thay đổi về số lượng và chất lượng của hệ sinh thái đất ngập nước trên thế giới trở nên khó khăn. Mặc dù có khả năng rằng những khu vực đất ngập nước còn lại chỉ chiếm dưới 9% diện tích đất trên trái đất, nhưng chúng đóng góp nhiều hơn vào các dịch vụ hệ sinh thái tái tạo hàng năm so với diện tích nhỏ của chúng. Hỗ trợ đa dạng sinh học, cải thiện chất lượng nước, giảm thiểu lũ lụt và hấp thụ carbon là những chức năng chính mà bị suy giảm khi đất ngập nước bị mất mát hoặc suy thoái. Các kỹ thuật phục hồi đang cải thiện, mặc dù việc phục hồi đa dạng sinh học đã mất gặp phải những thách thức từ các loài xâm lấn, vốn phát triển mạnh trong điều kiện bị xáo trộn và thay thế những loài bản địa. Không phải tất cả các tổn hại đến đất ngập nước đều có thể đảo ngược, nhưng không phải lúc nào cũng rõ ràng mức độ phục hồi có thể đạt được thông qua việc phục hồi. Do đó, chúng tôi khuyến nghị các phương pháp thích ứng, trong đó các kỹ thuật thay thế được thử nghiệm ở quy mô lớn tại các địa điểm phục hồi thực tế.