8月5日《科學》雜誌精選

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無須大量使用抗生素

而大規模生產生物燃料

與其在含有製造生物燃料微生物的大桶內使用大量的抗生素來控制對其的培養，研究人員研發出了一種新的技術：用改良菌株通過競爭來戰勝可能造成污染的微生物。這些改良菌株能消耗異生物質營養成分，後者並非天然產物，大多數微生物也無法令其降解，因此，只有產生生物燃料的改良微生物才能利用這些異生營養成分生長。生物燃料有望成為一種比傳統的石油或汽油更具可持續性的能量來源，然而，大規模生產生物燃料仍然頗具挑戰性。例如，從微生物中大規模生產燃料需要在大型儲庫中進行培養；如果有其他微生物開始在這些嚴格控制的反應器中生長，則會對產量和生產力產生負面影響。為了尋找解決方案，Arthur Shaw等人希望創製出能通過競爭打敗其他污染菌株的改良菌株，後者仍然能生成生物燃料。他們稱這種新技術為：穩健底物利用操作技術（ROBUST）。首先，該團隊設計了一種大腸桿菌株，它能將三聚氰胺作為營養物質，但其他細菌則無法正常利用三聚氰胺。在一個富含三聚氰胺的培養環境中，改良菌株能很快通過競爭戰勝野生型菌株。這個過程在兩種酵母菌中也有效。研究人員改良了釀酒酵母菌株，令其能將氰化物和亞磷酸鹽作為營養物。同樣地，一個解脂耶氏酵母菌株也通過改良而能利用亞磷酸鹽。這兩種改良菌株都能在一個氰化物和/或亞磷酸鹽介質中通過競爭戰勝各自的對照菌株，該介質被用於甘蔗汁和小麥秸稈木質纖維素水解產物培養基中，這是兩種廣泛使用的工業原料。作者們指出，儘管需要作進一步的研究，其他幾種可能的生物燃料產物也可能得益於ROBUST。

容易被污染的美國海岸線熱點地區

據新的研究報告，排入海洋的地下水可能會損害美國五分之一海岸沿線的水質。儘管河流是淡水進入海洋的顯而易見的實例，但在地下發生的水流運輸則是一種更隱蔽的方式。海底地下水排放（SGD）指的是從大陸至海洋的地下水流動，這些地下水中會含有離子和溶解的化學物質，而其空間分布會影響海岸一帶的水質。全球大部分人口生活在沿岸地區附近，並依賴沿岸的水資源，因此發現沿岸的容易受到源自淡水SGD「隱性」污染的水體頗為重要。然而，淡水SGD會在各個地區呈彌散及多樣化方式，令對其的檢測昂貴且困難。為了更好地了解美國的SGD，Audrey Sawyer和同事分析了美國大陸全境的水文與氣候數據集。為了驗證他們的分析，他們還對來自太平洋、墨西哥灣和大西洋沿岸不同地區的18個地方進行了評估。他們的結果揭示了獨特的熱點或地下水回灌補註區，在這裡，所有淡水SGD中的一半只集中在14%的海岸沿線。該研究報告，在太平洋西北地區的淡水SGD率大幅增高，它可能與地勢險峻有關。作者們指出，淡水SGD和土地開發高於平均的地區尤其容易受到由地下水所致的污染，而這些地區代表了12%的海岸線；它們中最易受到污染的地區為從密西西比至佛羅里達狹長地帶的墨西哥灣北岸、北大西洋海岸及太平洋西北海岸。

寨卡疫苗能為恆河猴提供完全保護

新的研究報告，對3種寨卡疫苗的分析顯示，它們能有效地保護恆河猴免於寨卡病毒感染。儘管類似的方法和疫苗已經在小鼠中得到測試，但猴子是更好的動物模型，因它能確定疫苗在人體內會有什麼效果。寨卡病毒感染與人類胎兒小頭畸形、宮內胎兒發育遲緩及其他出生畸形間有因果關聯。預防性疫苗有望成為盡量減少病毒擴散及其有害影響的最佳方法之一。Abbink等人最近報告，一種由滅活寨卡病毒組成的疫苗——或稱純化滅活病毒（PIV）疫苗——能有效地保護小鼠免於寨卡病毒感染。在此，他們在16隻恆河猴中測試了PIV疫苗的功效，其中有8隻恆河猴接種的是作為對照的假疫苗。在疫苗接種兩星期後，所有接種了PIV疫苗的恆河猴都產生了寨卡病毒特異性結合抗體，因此它們在接觸寨卡病毒後能得到完全防護。當研究人員在寨卡-PIV接種猴子體內收穫抗體並將其轉輸給小鼠和猴子時，只要轉輸了足夠治療濃度的抗體，這些小鼠和猴子也顯示了對寨卡病毒的免疫力。最後，研究人員對第三種方法的功效進行了分析，這種方法還沒有對寨卡病毒進行過測試；這是一種基於載體的疫苗；在這種情況下，病毒的部分包膜被輸入到體內以幫助刺激免疫系統。與前兩種方法一樣，這種基於載體的疫苗也對後者提供了完全的保護能力。

（本欄目文章由美國科學促進會獨家提供）

《中國科學報》 (2016-08-16 第2版 國際)

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