Vi sinh vật là gì? Các công bố khoa học về Vi sinh vật
Vi sinh vật là những sinh vật nhỏ có thể chỉ nhìn thấy được dưới kính hiển vi. Chúng có thể là vi khuẩn, nấm, vi rút hoặc các loại vi sinh vật khác. Vi sinh vật...
Vi sinh vật là những sinh vật nhỏ có thể chỉ nhìn thấy được dưới kính hiển vi. Chúng có thể là vi khuẩn, nấm, vi rút hoặc các loại vi sinh vật khác. Vi sinh vật tồn tại ở mọi nơi trên trái đất, từ đất đai, nước biển, đến không khí và cả trong cơ thể con người và động vật. Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng sinh thái và cũng có thể gây bệnh cho con người và động vật. Công nghệ vi sinh vật cũng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất thực phẩm đến y học và môi trường.
Vi sinh vật không thể nhìn thấy bằng mắt thường vì chúng có kích thước rất nhỏ, thường chỉ từ vài micromet đến vài trăm micromet. Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong chuỗi thức ăn, phân hủy vật chất hữu cơ, sản xuất oxy và các loại thực phẩm kháng khuẩn như sữa chua và một số loại thực phẩm lên men khác.
Ngoài ra, vi sinh vật cũng được sử dụng trong việc sản xuất các loại thuốc, hormone và enzyme. Trong lĩnh vực môi trường, vi sinh vật có thể được sử dụng để xử lý nước thải và đất đai ô nhiễm. Trong y học, vi sinh vật cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và sản xuất vắc xin, kháng sinh, và các loại thuốc khác để điều trị bệnh tật.
Tuy nhiên, một số vi sinh vật cũng có thể gây ra các bệnh tật như cảm lạnh, sốt rét, hoặc nhiễm trùng ruột. Để ngăn chặn sự lây lan của các loại vi sinh vật gây bệnh, người ta thường sử dụng các loại thuốc kháng khuẩn và côn trùng trùng, ngoài ra còn áp dụng các biện pháp vệ sinh an toàn thực phẩm và trang thiết bị y tế.
Một số loại vi sinh vật như vi khuẩn probiotic và vi khuẩn lactic acid còn được sử dụng để cải thiện sức khỏe hệ tiêu hóa. Chúng có thể giúp cân bằng vi khuẩn trong ruột và cải thiện hệ tiêu hóa.
Trong lĩnh vực nông nghiệp, vi sinh vật cũng được sử dụng rộng rãi để cải thiện chất lượng đất đai, tăng cường dinh dưỡng cho cây trồng và thậm chí giúp chống lại các loại sâu bệnh hại. Các loại vi khuẩn và vi nấm có thể được sử dụng làm phân bón hữu cơ, cải thiện cấu trúc đất và hấp thụ các chất dinh dưỡng.
Vi sinh vật cũng đóng vai trò quan trọng trong các quá trình công nghệ sinh học như sản xuất nhiên liệu sinh học, xử lý chất thải, và sản xuất các sản phẩm sinh học khác như polime sinh học.
Trong vật lý học, vi sinh vật có thể tạo ra các hiện tượng sinh học như sinh quang, sinh điện, hay các tự hỗ trợ động lực hay còn gọi là bơi tự nhiên.
Nói chung, vi sinh vật có ảnh hưởng rất lớn đến cuộc sống của con người và môi trường sống, và vai trò của chúng còn tiếp tục được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Danh sách công bố khoa học về chủ đề "vi sinh vật":
mothur nhắm đến mục tiêu trở thành một gói phần mềm toàn diện cho phép người dùng sử dụng một phần mềm duy nhất để phân tích dữ liệu chuỗi cộng đồng. Phần mềm này xây dựng dựa trên các công cụ trước đó để cung cấp một gói phần mềm linh hoạt và mạnh mẽ cho việc phân tích dữ liệu giải trình tự. Như một nghiên cứu điển hình, chúng tôi đã sử dụng mothur để cắt, sàng lọc và căn chỉnh các chuỗi; tính toán khoảng cách; gán các chuỗi vào các đơn vị phân loại hoạt động; và mô tả sự đa dạng α và β của tám mẫu biển trước đây được xác định bằng cách giải trình tự pyrosequencing các đoạn gen 16S rRNA. Phân tích hơn 222.000 chuỗi này đã được hoàn thành trong chưa đầy 2 giờ với một máy tính xách tay.
Dự án Cơ Sở Dữ Liệu Ribosome (RDP) với bộ phân loại Bayesian đơn giản có thể nhanh chóng và chính xác phân loại các trình tự 16S rRNA của vi khuẩn vào hệ thống phân loại cấp cao hơn mới được đề xuất trong
Chúng tôi mô tả một phương pháp phân tử mới để phân tích đa dạng di truyền của các quần thể vi sinh vật phức tạp. Kỹ thuật này dựa trên việc tách biệt các đoạn gene mã hóa cho 16S rRNA, có cùng chiều dài, được khuếch đại bằng phản ứng chuỗi polymerase (PCR) thông qua điện di gel gradient biến tính (DGGE). Phân tích DGGE của các cộng đồng vi sinh vật khác nhau cho thấy sự hiện diện của tối đa 10 băng phân biệt trong mẫu tách, nhiều khả năng đến từ nhiều loài khác nhau cấu thành các quần thể này, và do đó tạo ra một hồ sơ DGGE của các quần thể đó. Chúng tôi đã chỉ ra rằng có thể xác định các thành phần chỉ chiếm 1% tổng số quần thể. Với một probe oligonucleotide đặc hiệu cho vùng V3 của 16S rRNA của vi khuẩn khử sulfate, một số đoạn DNA cụ thể từ một số quần thể vi sinh vật có thể được xác định thông qua phân tích lai ghép. Phân tích DNA gen của một màng sinh học vi khuẩn phát triển dưới điều kiện hiếu khí cho thấy rằng vi khuẩn khử sulfate, bất chấp tính kỵ khí của chúng, vẫn hiện diện trong môi trường này. Các kết quả mà chúng tôi thu được chứng tỏ rằng kỹ thuật này sẽ góp phần vào việc hiểu biết về đa dạng di truyền của các quần thể vi sinh vật chưa được mô tả.
Sự phục hồi quy mô lớn của các bộ genome từ các mẫu cô lập, tế bào đơn lẻ và dữ liệu metagenome đã trở nên khả thi nhờ những tiến bộ trong các phương pháp tính toán và giảm đáng kể chi phí giải trình tự. Mặc dù sự mở rộng này của các bộ genome nháp đang cung cấp thông tin chính yếu về tính đa dạng tiến hóa và chức năng của đời sống vi sinh vật, việc hoàn thiện tất cả các bộ reference genome hiện có đã trở thành không khả thi. Việc đưa ra các suy luận sinh học chính xác từ các genome nháp đòi hỏi ước lượng chính xác mức độ hoàn chỉnh và ô nhiễm của chúng. Các phương pháp hiện tại để đánh giá chất lượng genome là dựa theo cách riêng và thường sử dụng một số lượng hạn chế các gene “marker” được bảo tồn trên tất cả các genome vi khuẩn hoặc vi khuẩn cổ. Tại đây, chúng tôi giới thiệu CheckM, một phương pháp tự động để đánh giá chất lượng của một genome sử dụng một tập hợp rộng hơn các gene marker đặc thù cho vị trí của một genome trong cây reference genome và thông tin về vị trí đồng bộ của các gene này. Chúng tôi chứng minh hiệu quả của CheckM bằng cách sử dụng dữ liệu tổng hợp và nhiều loại genome chiết xuất từ mẫu cô lập, tế bào đơn lẻ và metagenome. CheckM được chứng minh là cung cấp các ước lượng chính xác về mức độ hoàn chỉnh và ô nhiễm của genome và vượt trội so với các phương pháp hiện có. Sử dụng CheckM, chúng tôi xác định một loạt các lỗi đang ảnh hưởng đến các genome mẫu cô lập công khai hiện có và chứng minh rằng các genome được thu nhận từ tế bào đơn lẻ và dữ liệu metagenome có sự khác biệt đáng kể về chất lượng. Để tạo điều kiện sử dụng các genome nháp, chúng tôi đề xuất một tiêu chí khách quan về chất lượng genome có thể được sử dụng để lựa chọn các genome phù hợp cho các phân tích tập trung vào gene và genome của các cộng đồng vi sinh vật.
Giải trình tự DNA tiếp tục giảm chi phí, với Illumina HiSeq2000 có thể tạo ra tới 600 Gb dữ liệu đọc cặp 100 nucleotide trong một chu kỳ mười ngày. Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày một giao thức cho việc giải trình tự amplicon cộng đồng trên các nền tảng HiSeq2000 và MiSeq của Illumina, và áp dụng giao thức này để giải trình tự 24 cộng đồng vi sinh vật từ các môi trường liên kết với vật chủ và sống tự do. Một câu hỏi quan trọng khi ngày càng có nhiều nền tảng giải trình tự ra đời là liệu các kết luận sinh học dựa trên một nền tảng có nhất quán với những gì sẽ nhận được từ một nền tảng khác hay không. Chúng tôi đã chỉ ra rằng giao thức phát triển cho các thiết bị này đã lấy lại thành công các kết quả sinh học đã biết, và thêm vào đó, các kết luận sinh học là nhất quán giữa các nền tảng giải trình tự (HiSeq2000 so với MiSeq) và giữa các vùng được giải trình tự của các amplicon.
Sự tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ giải trình đã thay đổi cảnh quan thực nghiệm của sinh thái vi sinh vật. Trong 10 năm qua, lĩnh vực này đã chuyển từ việc giải trình hàng trăm đoạn gen 16S rRNA mỗi nghiên cứu thông qua thư viện nhân bản sang việc giải trình hàng triệu đoạn mỗi nghiên cứu bằng các công nghệ giải trình thế hệ tiếp theo từ 454 và Illumina. Khi những công nghệ này tiến bộ, việc đánh giá sức mạnh, điểm yếu và độ phù hợp tổng thể của các nền tảng này để thẩm vấn các cộng đồng vi sinh vật là điều rất quan trọng. Tại đây, chúng tôi trình bày một phương pháp cải tiến để giải trình các vùng biến đổi trong gen 16S rRNA bằng nền tảng MiSeq của Illumina, nền tảng hiện có thể tạo ra các đoạn đọc 250 nucleotide cặp. Chúng tôi đã đánh giá ba vùng chồng lấp của gen 16S rRNA có độ dài khác nhau (tức là, V34, V4 và V45) bằng cách giải trình lại một cộng đồng giả mẫu và các mẫu tự nhiên từ phân người, phân chuột và đất. Bằng cách điều chỉnh nồng độ các amplicon gen 16S rRNA được áp dụng vào ô dòng và sử dụng phương pháp dựa trên điểm chất lượng để sửa chữa những chênh lệch giữa các đoạn đọc được sử dụng để xây dựng contig, chúng tôi đã có thể giảm tỷ lệ lỗi tới hai bậc độ lớn. Cuối cùng, chúng tôi đã xử lý lại các mẫu từ một nghiên cứu trước đây để chứng minh rằng một số lượng lớn mẫu có thể được đa tuyến và giải trình cùng một lúc với shotgun metagenomes. Các phân tích này cho thấy rằng phương pháp của chúng tôi có thể cung cấp dữ liệu ít nhất cũng tốt như dữ liệu được tạo ra bởi nền tảng 454 trong khi cung cấp độ phủ giải trình cao hơn đáng kể với chỉ một phần chi phí.
Mặc dù màng sinh học (biofilm) lần đầu tiên được mô tả bởi Antonie van Leeuwenhoek, lý thuyết mô tả quá trình hình thành màng sinh học chưa được phát triển cho đến năm 1978. Hiện nay, chúng ta hiểu rằng màng sinh học là phổ quát, xuất hiện trong các hệ thống nước thông thường và công nghiệp, cũng như ở nhiều môi trường và thiết bị y tế có liên quan đến sức khỏe cộng đồng. Sử dụng các công cụ như kính hiển vi điện tử quét và, gần đây hơn, kính hiển vi laser quét huỳnh quang, các nhà nghiên cứu màng sinh học hiện đã hiểu rằng màng sinh học không phải là các dạng trầm tích tế bào đồng nhất, mà là những cộng đồng phức tạp của các tế bào liên kết với bề mặt, được bao bọc trong một ma trận polyme chứa các kênh nước mở. Các nghiên cứu tiếp theo đã chỉ ra rằng kiểu hình màng sinh học có thể được mô tả thông qua các gen được biểu hiện bởi các tế bào liên quan đến màng sinh học. Các sinh vật nhỏ phát triển trong màng sinh học có khả năng kháng lại các tác nhân kháng khuẩn rất cao bằng một hoặc nhiều cơ chế. Các sinh vật vi sinh liên quan đến màng sinh học đã được chứng minh là liên quan đến một số bệnh ở người, chẳng hạn như viêm nội tâm mạch van sinh và xơ nang, và có khả năng xâm chiếm nhiều loại thiết bị y tế. Mặc dù bằng chứng dịch tễ học chỉ ra rằng màng sinh học là nguồn gốc của một số bệnh nhiễm trùng, nhưng các cơ chế chính xác qua đó các sinh vật vi sinh liên quan đến màng sinh học gây ra bệnh vẫn chưa được hiểu rõ. Việc tách rời các tế bào hoặc cụm tế bào, sản xuất endotoxin, tăng cường khả năng kháng chống lại hệ miễn dịch của vật chủ, và cung cấp một môi trường cho sự phát sinh của các sinh vật có khả năng kháng thuốc đều là những quá trình có thể khởi phát và phát triển bệnh. Các chiến lược hiệu quả nhằm ngăn ngừa hoặc kiểm soát màng sinh học trên các thiết bị y tế phải xem xét đến tính chất độc đáo và bền bỉ của chúng. Các chiến lược can thiệp hiện tại được thiết kế để ngăn chặn việc xâm chiếm thiết bị ban đầu, giảm thiểu sự gắn kết tế bào vi sinh vật vào thiết bị, thâm nhập vào ma trận màng sinh học và tiêu diệt các tế bào liên quan, hoặc loại bỏ thiết bị khỏi bệnh nhân. Trong tương lai, các phương pháp điều trị có thể dựa vào việc ức chế các gen liên quan đến sự gắn kết tế bào và hình thành màng sinh học.
Vi sinh vật là đại đa số không thể nhìn thấy trong đất và cấu thành một phần lớn của sự đa dạng di truyền của sự sống. Mặc dù sự phong phú của chúng, tác động của vi sinh vật trong đất đối với các quá trình sinh thái vẫn chưa được hiểu rõ. Ở đây, chúng tôi khám phá các vai trò khác nhau mà vi sinh vật trong đất đóng trong các hệ sinh thái trên cạn, với sự nhấn mạnh đặc biệt vào sự đóng góp của chúng đối với năng suất và sự đa dạng của thực vật. Vi sinh vật trong đất là những điều chỉnh viên quan trọng của năng suất thực vật, đặc biệt là ở các hệ sinh thái nghèo dinh dưỡng, nơi mà các symbion của thực vật chịu trách nhiệm cho việc tiếp nhận các chất dinh dưỡng hạn chế. Nấm mycorrhiza và vi khuẩn cố định nitơ chịu trách nhiệm cho khoảng
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 10