Ô nhiễm vi sinh vật là gì? Các công bố khoa học về Ô nhiễm vi sinh vật

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.

Các nguyên tố nặng, tùy thuộc vào trạng thái oxi hóa của chúng, có thể phản ứng mạnh và do đó, độc hại cho hầu hết các sinh vật. Chúng được sản xuất từ một loạt các nguồn gốc nhân tạo đang mở rộng, cho thấy vai trò ngày càng quan trọng của dạng ô nhiễm này. Tác động độc hại của các nguyên tố nặng dường như liên quan đến việc sản xuất các loại oxy phản ứng (ROS) và tình trạng redox không cân bằng của tế bào. Tảo phản ứng với các nguyên tố nặng thông qua việc kích thích một số chất chống oxy hóa khác nhau, bao gồm các enzym đa dạng như superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase và ascorbate peroxidase, cũng như tổng hợp các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp như carotenoids và glutathione. Ở các mức độ ô nhiễm kim loại cao, hoặc cấp tính, tế bào tảo bị tổn thương do mức độ ROS vượt qua khả năng ứng phó của tế bào. Ở các mức độ thấp hơn, hoặc mãn tính, tảo tích lũy các nguyên tố nặng và có thể truyền chúng sang các sinh vật ở các bậc thức ăn khác như động vật nhuyễn thể, giáp xác và cá. Chúng tôi đánh giá ở đây các bằng chứng liên kết giữa sự tích lũy kim loại, độc tính tế bào và sự tạo ra ROS trong các môi trường thủy sinh.

Quá trình phát thải và phát tán kim loại nặng qua nước thải công nghiệp có ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường thông qua sự ô nhiễm các nguồn tài nguyên nước bề mặt và nước ngầm. Hấp thụ sinh học kim loại nặng từ dung dịch có nước đã được chứng minh là rất hứa hẹn, mang lại nhiều lợi ích nổi bật như chi phí thấp, tính sẵn có, lợi nhuận, dễ vận hành và hiệu suất cao, đặc biệt khi xử lý nồng độ thấp. Cặn sinh học của các vi sinh vật công nghiệp bao gồm vi khuẩn, tảo, nấm và men đã được phát hiện có khả năng tích lũy kim loại nặng một cách hiệu quả với vai trò là chất hấp thụ sinh học. Bài báo này trình bày và điều tra các cơ chế chính của quá trình hấp thụ sinh học cùng với hầu hết các nhóm chức liên quan. Quá trình hấp thụ sinh học bao gồm các cơ chế sau: vận chuyển qua màng tế bào, tạo phức, trao đổi ion, lắng đọng và hấp phụ vật lý. Để hiểu cách kim loại liên kết với sinh khối, việc xác định các nhóm chức có trách nhiệm trong việc liên kết kim loại là điều thiết yếu. Hầu hết các nhóm này đã được đặc trưng trên thành tế bào. Chất hấp thụ sinh học chứa nhiều vị trí chức năng khác nhau bao gồm carboxyl, imidazole, sulfhydryl, amino, phosphate, sulfate, thioether, phenol, carbonyl, amide và hydroxyl, những nhóm này có trách nhiệm cho quá trình hấp phụ kim loại. Những yếu tố này có thể hỗ trợ cải thiện hiệu suất của các chất hấp thụ sinh học thông qua việc cải thiện các vị trí phản ứng trên bề mặt thông qua grafting bề mặt và/hoặc trao đổi các nhóm chức.

Vi sinh vật có khả năng canh tác từ 20 tổn thương nội nha khó chữa (9 tổn thương có áp xe và 11 tổn thương không có áp xe) đã được xác định. Trong đó, Propionibacterium acnes và Staphylococcus epidermidis là những sinh vật phổ biến nhất. Số lượng loài được xác định từ các tổn thương có áp xe (14.1 ± 2.6) cao hơn đáng kể ( P < 0.001) so với số lượng từ những tổn thương không có áp xe (7.4 ± 5.9). Sự so sánh các chủng vi sinh vật ngoại miệng bằng phương pháp PCR với mẫu từ cùng một đối tượng cho thấy rằng quần thể nội nha và da là khác nhau đáng kể. Các mẫu P. acnes được đánh giá dựa trên so sánh trình tự gen recA, chỉ có ba loại (loại I, II và III) được xác định trong số 125 mẫu đã kiểm tra. Tuy nhiên, chúng tôi phát hiện rằng các mẫu loại I (IA và IB) chủ yếu được phân lập từ da, trong khi loại II và III có khả năng được phân lập từ các tổn thương nội nha cao hơn đáng kể ( P < 10 ⁻¹⁰ ). Chúng tôi nhận thấy rằng độ bền phylotypes của recA không mạnh khi so sánh các trình tự gen một phần của sáu yếu tố gây bệnh dự kiến, PAmce, PAp60, PA-25957, PA-5541, PA-21293 và PA-4687. Các cây phát sinh loài nhánh lập tức khác nhau, và có bằng chứng đáng kể (kiểm tra phi; P = 2.2 × 10 ⁻⁷ ) về sự tái tổ hợp, với sự không đồng nhất đáng kể về mặt phát sinh loài trong các cụm. Các THể P. acnes và S. epidermidis phân lập từ các nhiễm trùng nội nha khó chữa, có hoặc không có áp xe quanh chóp răng, có khả năng là các nhiễm trùng bệnh viện.