Adelina 艾德琳

Korean researchers have genetically engineered E. coli bacteria to produce a biodegradable polymer, poly(D-phenyllactate), featuring ring-like structures that enhance its rigidity and thermal stability, making it ideal for biomedical applications such as drug delivery. By creating a novel metabolic pathway, this breakthrough represents a major advance in biomanufacturing and offers a promising solution to the global plastic crisis.

细菌驱动的塑料:热稳定和可生物降解聚合物的突破性进展

Self portrait, Image credit, Korea Advanced Institute of Science and Technology 细菌驱动的塑料:热稳定和可生物降解聚合物的突破性进展 为了减少对石油基塑胶的依赖,世界各地的生物工程师一直在对生产塑胶的微生物进行实验。现在,来自韩国科学技术院(KAIST)的一个研究团队取得了突破性成就。他们首次培育出能够生产热稳定、可生物降解塑胶的细菌,其性能类似于聚苯乙烯和PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。 这一突破性成果最近发表在《生物技术趋势》杂志上,代表着向可持续替代传统塑料的重大飞跃,特别是那些用于包装和工业应用的塑料。这种新型聚合物的潜在应用范围超越了典型用途,研究人员已经在探索其在生物医学领域的应用,尤其是在药物输送系统方面。 Image credit: Korea Advanced Institute of Science and Technology/Dr. Sang Yup Lee 微生物合成的优势研究人员专注于通过微生物合成来生产苯基乳酸(PhLA),與化學合成相比,它具有多種優勢。这些优势包括更温和的反应条件、更少的环境影响、更低的成本,以及更好的发展前景。重要的是,这个过程利用可再生生物质(如葡萄糖)来生产可生物降解的聚合物。 芳香结构的挑战生物基塑料生产中最大的障碍之一是在聚合物中包含环状的”芳香”结构,這對於製造具有許多應用所需的剛性和熱穩定性的塑膠至關重要。芳香化合物,如在聚苯乙烯和PET中所发现,对大多数微生物都有毒性,这使得使用生物工程技术生产这些聚合物变得困难。 然而,由著名化学和生物分子工程师李相燁教授(Dr. Sang Yup Lee)领导的韓國科學技術院(KAIST)团队,设计了一种新颖的方法来克服这一挑战。通过构建独特的代谢途径和设计定制的聚合酶,研究人员能够使大肠杆菌产生并耐受芳香族单体苯基乳酸。 克服关键挑战研究团队面临三个主要挑战:大肠杆菌天然缺乏能大量生产苯基乳酸(PhLA)的代谢机制。 没有现成的天然聚合酶可以将PhLA聚合成聚苯基乳酸。 需要在细胞内为poly(PhLA)聚合物提供稳定的储存结构。 为了解决这些问题,研究人员采用了系统代谢工程的方法,结合了合成生物学、系统生物学和进化工程。他们增强了 PhLA的代谢通量,基于电脑模拟设计了聚羟基烷酸酯(PHA)聚合酶,并引入了异质相荚膜蛋白(phasin proteins)来为聚合物创造稳定的环境。 30L fed-batch fermentation producing aromatic polymers., Image Credit: Minju Kang and Sang Yup Lee 处理芳香环的毒性 研究团队通过将苯基乳酸(PhLA)单体聚合成聚合物,降低有毒化合物的浓度,减轻了芳香环对微生物细胞的毒性。他们还引入了荚膜蛋白(phasin proteins),这些蛋白质包围芳香聚合物的疏水表面,在细胞内为聚合物链创造了一个稳定、分离的空间。 […]

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March of the Spider Orchids by Georgina Steytler

虚幻之美:乔治娜·斯泰特勒(Georgina Steytler)的《蜘蛛兰进行曲》

Self portrait, Image credit: Georgina Steytler 虚幻之美:乔治娜·斯泰特勒(Georgina Steytler)的《蜘蛛兰进行曲》 在自然摄影的世界里,很少有图像能像乔治娜·斯泰特勒(Georgina Steytler)的《蜘蛛兰进行曲》那样激发人们的想象力。这张令人惊叹的照片入围了2024年著名的BigPicture摄影大赛,让观众难得一窥西澳大利亚南部海岸的神秘世界。斯泰特勒是一位备受赞誉的澳大利亚摄影师,以她对本土动植物富有感染力的描绘而闻名,这幅作品更是超越了她以往的成就。该幅图像不仅展示了蜘蛛兰的精致之美,还将我们带到了它们的自然栖息地,邀请我们亲身体验这些独特花朵的魔力。当我们深入探讨这张非凡图像背后的故事时,我们将探索斯泰特勒的艺术才能和奉献精神如何将澳大利亚动植物生命的隐藏奇迹呈现在全球舞台上。 乍一看,《蜘蛛兰进行曲》以其超凡脱俗的美感令人着迷。娇嫩的花朵从阴暗的背景中浮现,明亮的花朵与周围的黑暗形成鲜明对比。斯泰特勒的巧妙构图吸引了人们的注意,它们细长的花瓣模仿同名蜘蛛的腿,给场景注入了神秘和迷人的气氛。 然而,这幅作品远不止是一张美丽的图像。斯泰特勒通过她精湛的摄影技艺,向我们娓娓道来一个深邃的故事。她巧妙运用长焦镜头和刻意的曝光不足,营造出一种引人入胜的深度感,仿佛将观者带入了兰花的奇妙世界。画面中呈现的清冷蓝调更是凸显了这些花朵的神秘魅力。同时,那些若隐若现的模糊植被背景,无声地诉说着大自然顽强不屈的生命力。通过这幅作品,斯泰特勒不仅展示了她卓越的摄影技巧,更是向我们揭示了自然界中蕴含的深刻奥秘。 斯泰特勒的作品确实超越了简单的自然再现。她的摄影是一次深入的视觉探索,揭示了植物与其栖息环境之间错综复杂的关系,同时也见证了大自然无声却强大的力量。正是这种对自然摄影的独特洞察和精湛技艺,使得《蜘蛛兰进行曲》在BigPicture竞赛中脱颖而出,赢得了众多赞誉。斯泰特勒的才能不仅仅在于捕捉美丽的画面,更在于她能够通过镜头讲述那些被忽视的故事,展现我们星球上最神奇生物的隐秘生活。她的作品如同一扇窗口,让我们得以窥见自然界中那些平常难以察觉的奥秘和美妙。 March of the Spider Orchids, Image credit: Georgina Steytler 揭示蜘蛛兰的神秘面纱斯泰特勒的《蜘蛛兰花进行曲》展现了一种突破传统兰花摄影的创新方法。她采用了更接近野生动物摄影的技巧,巧妙地揭示了这些娇嫩花朵的神秘本质。斯泰特勒运用长焦镜头——一种通常用于捕捉难以接近的鸟类的技术——成功地压缩了周围的植被,同时保持了兰花本身的清晰焦点。这种独特的拍摄手法,结合她选择在眼睛高度透过植被拍摄并有意降低曝光的决定,创造出了一种迷人的深邃蓝调,凸显了兰花超然脱俗的魅力。 斯泰特勒解释道:”在视线高度穿过植被拍摄,让前景中失焦的植物为画面增添了一层神秘感。这种方法赋予了照片一种超凡脱俗的质感,仿佛邀请观者窥探这些迷人花朵的隐秘世界。” 战胜自然的挑战创作这张令人着迷的照片远非一帆风顺。拍摄时,斯泰特勒发现自己在与恶劣天气抗争,尤其是西澳大利亚南部海岸线特有的持续降雨。尽管她竭尽全力保护设备,最终还是难敌倾盆大雨,在追求完美镜头的过程中彻底淋湿。她的奉献精神甚至使她不惜躺在湿漉漉的地面上,展示了她为捕捉心中愿景所愿意付出的努力。 回忆这段经历时,斯泰特勒说道:”雨水毫不留情,低光照条件加上通过密集的前景植被拍摄,使得自动对焦几乎不可能。我不得不依靠手动对焦和焦点峰值技术来确保兰花保持清晰。” 然而,恰恰是这些挑战推动斯泰特勒追求卓越。她面对逆境时坚定不移的毅力,最终创造出了一幅超越纯粹视觉吸引力的图像。《蜘蛛兰花进行曲》成为了这些独特花朵与环境之间微妙平衡的见证,为观者提供了一个难得的机会,得以一窥这个常被忽视的世界。 窥探自然的复杂网络《蜘蛛兰进行曲》不仅以视觉美感吸引人,还作为一个窗口,让我们洞察复杂的生态叙事。蜘蛛兰以其迷人的”性欺骗”假信息素而闻名,这种物质能够吸引授粉者,而不仅仅是其漂亮的外貌。虽然斯泰特勒的图像并未直接展示这种生物欺骗行为,但它吸引了人们注意到这些兰花的另一个关键特征:它们紧贴地面的生长模式。 这种低矮的生长习性并非偶然。这是一种进化策略,将兰花定位在完美的高度,以吸引飞行昆虫——它们的主要授粉者——的注意。通过在自然环境中捕捉兰花的模样,斯泰特勒邀请我们思考植物与其环境之间错综复杂的关系。 在生态背景下呈现孤独之美拍摄卡拉德尼亚兰花是一项独特的挑战。这些植物通常独立生长,这使得在更广阔的栖息环境中描绘它们变得困难。斯泰特勒的解决方案非常巧妙:她使用长焦距和低角度,通过前景植被进行拍摄。这种技巧不仅突出了兰花的独特美丽,还将其牢固地置于其灌木丛中。 最终的结果是一幅令人感觉像是发现了新事物的图像。观者仿佛被带入了灌木丛中,好像在野外偶然遇到这朵神奇的花朵。通过这种方法,斯泰特勒讲述了一个超越单一花朵的故事,涵盖了它所参与的丰富生命织锦。 Golden Bosunbird, Image credit: Georgina Steytler 摄影:保护生态系统的有力工具对斯泰特勒而言,摄影不仅仅是一种艺术形式;它是提高认识和推动保护工作的一种手段。目前,有51种澳大利亚兰花被列入国际自然保护联盟(IUCN)红色名录中,采取行动的需求迫在眉睫。斯泰特勒将她的工作视为这场保护战斗中的重要工具。 斯泰特勒深情地表示:”真正的自然摄影远不止于简单地记录眼前的景象。它是一门艺术,旨在创造出能触动人心、激发行动的影像。作为专业的自然摄影师,我们掌握了独特的技巧,懂得如何巧妙运用光线、精心构图,选择恰当的视角,将大自然的奥秘转化为视觉的盛宴。我们的目标是通过这些技巧讲述那些能在观者心灵深处引起强烈共鸣的故事,让人们不仅用眼睛欣赏,更用心灵去感受自然的魅力与价值。每一幅照片都是一次对话,邀请观者走进自然,感受它的脉动,从而唤醒人们保护环境的意识和决心。” Blue-spotted Mudskipper, Image credit: Georgina Steytler 培养与自然的终身羁绊斯泰特勒与自然世界的深厚联系并非最近才形成;这是一种从童年就开始培养的关系。在唐尼布鲁克的果园里长大,她从最早的岁月就沉浸在大自然中。果树和周围的灌木丛成为了她的游乐场,培养了她对环境的深深热爱,这种热爱塑造了她未来的职业和艺术视野。 “大自然一直是我的避风港,”斯泰特勒回忆道。”即使是小时候,我也能完全放心地独自探索户外。这种舒适感随着时间的推移只会变得更强烈——现在,作为一个成年人,当被大自然环绕时,我感到最平静。” 这种早期接触并不局限于直接体验。斯泰特勒回忆起她曾沉迷于翻阅一叠叠的《国家地理》杂志,其中生动的自然摄影给她年轻的心灵留下了不可磨灭的印记。这些捕捉自然世界奇迹的图像,在塑造她未来成为自然摄影师的道路上发挥了重要作用。 Dawson’s Burrowing Bees, Image credit: Georgina Steytler

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Rhizobial nitrogen-fixing symbionts (fluorescently labeled in orange and green using genetic probes) residing within diatoms collected from the tropical North Atlantic. The diatom's nucleus is highlighted in bright blue by Mertcan Esti/Max Planck Institute for Marine Microbiology, Bremen, Germany

揭示新的海洋共生关系:根瘤菌与硅藻合作固氮并促进海洋生产力

Self portrait, Image credit: Max Planck Institute for Marine Microbiology, Bremen, Germany 揭示新的海洋共生关系:根瘤菌与硅藻合作固氮并促进海洋生产力 在一项突破性的发现中,科学家们揭示了传统上以豆科植物中固氮共生作用而闻名的类根瘤菌细菌(Ca. Tectiglobus diatomicola),也能与海洋硅藻形成合作关系以固氮。这一发现由来自马克斯·普朗克海洋微生物研究所、阿尔弗雷德·魏格纳研究所和维也纳大学的研究人员在最近的《自然》杂志中作了详细说明。此研究不但解决了一个长期存在的海洋之谜,并为理解海洋氮循环开辟了新途径。除了海洋生物学之外,这一发现还为革命性的农业技术和进化研究提供了希望,突显了这些细菌在海洋生产力和二氧化碳吸收中的关键作用。 氮是生命的基本组成部分,对于陆地作物和海洋植物的生长都是必不可少,而这些植物在地球氧气的生产中起着重要作用。虽然陆地上的豆科植物早已被人们熟知根瘤菌能将大气中的氮转化为可用形式,但海洋中的固氮机制却一直不太为人所知。发现根瘤菌也能与海洋硅藻共生并进行固氮,不仅增强了我们对海洋生态系统的理解,还弥合了陆地和海洋氮循环之间的一个重要知识差距。 这一新型共生关系具有深远的影响。类根瘤菌固氮并与硅藻交换碳的能力,使它们成为海洋固氮的关键角色,尤其是在其他固氮生物稀缺的区域。这一发现揭示了海洋生态系统的复杂性,并暗示了未来在农业领域的潜在应用。这些海洋共生体的进化特征有朝一日可能被用来培育固氮植物,从而彻底改变作物生产和可持续性。鉴于这些令人振奋的发现,我们有机会采访了该研究的主要科学家之一维布克·莫尔(Wiebke Mohr),深入探讨这项研究的意义。 The two research vessels, R/V Meteor and R/V Maria S. Merian, crossing paths multiple times during the expedition. Image credit: Max Planck Institute for Marine Microbiology, Bremen, Germany / Wiebke Mohr 问:能否带我们回顾一下这项研究的初期阶段?是什么促使你探索硅藻与类根瘤菌之间可能存在的共生关系?答:从全球的角度来看,海洋中的固氮微生物与陆地上的同类生物在生产力方面同样重要。海洋的固氮过程对于维持海洋生产力至关重要,因为就像在陆地上一样,海洋通过各种过程不断失去氮。为了维持生产力,必须补充氮,而固氮微生物在其中起到了关键作用。 之前,我们认为海洋中的大部分固氮作用是由一种叫做蓝藻的光合生物所完成。然而,在海洋的广大区域中,蓝藻的数量不足以解释测得的固氮量。这使得许多科学家猜测,可能有非蓝藻的微生物负责那些“缺失”的固氮作用。 大约25年前,我们知道这些生物存在于海洋中,但只能够通过编码固氮酶的基因片段来识别它们,却不能确定它们的真实身份。这些基因可以在细菌之间转移,因此仅凭基因很难确定生物的身份。在此之前,我们发现唯一能够在全球或区域范围内积极参与固氮的生物,要么是自由生活的蓝藻,要么是与其他生物共生的蓝藻。 我们对确定这些负责固氮过程生物的兴趣,源于了解这些微生物分布的区域以及它们在某些区域活跃的原因。这些知识可以帮助我们预测在未来,尤其是在面对气候变化的挑战时,固氮作用可能会发生怎样的变化。识别参与这一过程的具体生物是理解这些潜在变化的关键,使得这项研究既重要又充满吸引力。 问:你能否描述一下2020年在北大西洋的探险,并解释一下你们是如何发现矽藻和类根瘤菌之间的共生关系?答:2020年,我的团队和我从不来梅出发前往热带北大西洋,参与了一次由两艘德国研究船组成的探险。我们从该地区收集了数百升海水,以识别和量化这些神秘固氮生物的重要性。

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Principal – one of the key panels analyzed in this project by Dr. Mark Robinson, Enviornment Archeologist, England

史前揭秘:揭开哥伦比亚亚马逊岩画的神秘面纱

Self portrait, Image credi: Dr. Mark Robinson 史前揭秘:揭开哥伦比亚亚马逊岩画的神秘面纱 在《人类考古学期刊》上发表的一项突破性研究中,考古学家们在哥伦比亚亚马逊深处发现了一批非凡的古代岩画。这些赭石绘画位于林多萨山脉的塞罗阿苏尔(Cerro Azul in the Serranía de la Lindosa),距今已有12,500年之久,提供了该地区早期居民生活、信仰和生态知识的宝贵一瞥。来自英国埃克塞特大学(University of Exeter)的考古学副教授马克·罗宾逊博士(Dr. Mark Robinson)一直是这项研究的前沿人物,他揭示了这些早期定居者与动物之间的复杂关系。在这次采访中,罗宾逊博士讨论了这些发现的重要性、进入这些偏远地点所面临的挑战,以及这些岩画为理解古代亚马逊神话所提供的证据和启示。 An overview of Cerro Azul highlighting the locations of the rock art panels and excavation site examined in this study. Image credit: ERC Last Journey 问:你在亚马逊地区进行了多长时间的研究?答:我在亚马逊地区,特别是在哥伦比亚的研究始于2018年,这是一个由欧盟资助的重要项目之一。这个项目由我的同事、来自埃克塞特大学的何塞·伊里亚特博士(Dr. Jose Iriarte)领导,最初计划为期五年。然而,由于新冠疫情带来的挑战,项目时间有所延长。在这些年里,我们与哥伦比亚的研究人员密切合作,包括加斯帕·莫尔科特-里奥斯(Gaspar Morcote-Ríos)和哈维尔·阿塞图诺(Javier Aceituno),一起探索丰富的考古遗址,尤其是塞罗阿苏尔的壮丽岩画。尽管我现在的主要工作重点已经转向伯利兹的其他项目,但我在亚马逊的经历令人难以忘怀。这个地区的自然美景和深厚的文化历史对我产生了深远的影响,每次访问都带来了新的洞见。 Principal – one of the

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Sea urchin larva, brightfield light microscope. This is the free-swimming echinopluteus larva of the sea potato sea urchin (Echinocardium cordatum). It has a number of ciliated arms supported by calcareous rods. The cilia are used for locomotion and feeding. Magnification: x60 when printed at 10 centimetres wide by Wim van Egmond, Micrographist, the Netherlands

显微镜下的缪斯:维姆·范·埃格蒙德 (Wim van Egmond) 在艺术与科学领域的非凡旅程

Self portrait, Image credit: Michel Salaün 显微镜下的缪斯:维姆·范·埃格蒙德 (Wim van Egmond) 在艺术与科学领域的非凡旅程 维姆·范·埃格蒙德 (Wim van Egmond) 的作品是艺术与科学的完美结合,源于他对显微世界的终身迷恋。从他早年对祖父自然历史书中奇异生物生了兴趣开始,范·埃格蒙德发展出一种独特的方法,将科学成像的精确性与艺术表达的创造性结合在一起。他精通摄影和显微镜技术,能够揭示微生物的隐藏之美,让无形之物变得可见。他对《真菌:生命之网》等项目的贡献,以及他激励下一代的努力,突显了他在这两个领域的影响力。请阅读我们接下来的采访,了解更多关于他的旅程和见解。 Marine Diatoms Licmophora flabellata, Image credit: Wim van Egmond 个人旅程与灵感范·埃格蒙德 从小就受到祖父自然历史书籍的启发,热爱科学和摄影。书中描绘的奇异生命形式激发了他一生探索的热情和创造力。他回忆道:“我对这个想法非常着迷,那就是我们的想象力对可视化这些未知领域是必不可少。”于是他开始画图,最终转向拍摄图像,试图捕捉这些神秘世界的精髓。 随着范·埃格蒙德在摄影领域的进一步深入,他对光学技术和显微镜学的兴趣也逐渐增长。在艺术学校学习绘画和摄影时,他对科学成像与艺术表达的结合产生了浓厚兴趣。他解释道:“摄影是技术与感知的独特结合,使我们能够捕捉并加深对世界的理解。”这种迷恋促使范·埃格蒙德开始进行显微镜实验,从而开启了其观察与创造的新维度。 Colonial marine diatoms, Chaetoceros debilis, the cells of this attractive species form a helical chain and bear radiating spines (setae). The tiny white cells are Phaeocystis swarmers.

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