Bioprospecting cultivable microorganisms from the Pantanal reveals taxonomic and functional enzymatic diversity
本研究对潘塔纳尔湿地中可培养的细菌、真菌和酵母进行了生物勘探，揭示了显著的分类学和功能酶多样性，并鉴定出具有潜在生物技术应用价值的新型细菌谱系。
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潘塔纳尔是位于南美洲心脏地带的一片广袤而变幻莫测的湿地，是一个水与陆地不断进行位置交换的地方。在雨季，大片区域被淹没，河流与湖泊相互连通；在旱季，水位退去，留下池塘、潮湿的土壤和裸露的根系。这种循环创造了一个由淡水到咸水湖、从茂密森林到干旱草原组成的生态多样性景观。在这片景观的每一个角落，微观生命都在蓬勃生长。这些肉眼看不见的生物，包括细菌和真菌，是自然界的回收者。它们产生被称为“酶”的特殊工具，将木材、蛋白质和脂肪等复杂物质分解成更简单的营养物质。科学家们长期以来一直怀疑，如此多样化的环境可能孕育着独特的微生物，能够产生对人类工业有用的强大酶，例如清理污染或处理废物。然而，在这方面，潘塔纳尔在很大程度上仍未得到充分探索，其居住其中的特定微生物类型以及它们携带的化学工具仍然是一个谜。
为了揭开这片湿地表层下的奥秘，研究小组于2025年11月，即旱季期间，前往潘塔纳尔的十个不同地点进行了考察。他们采集了水、土壤、植物根部、白蚁丘甚至动物粪便的样本。回到实验室后，他们通过精心培养这些样本，以培育出能在培养皿中生存的活体微生物。通过这些努力，他们成功分离出了122种不同的微生物菌株。该收藏品以细菌为主，占总数的近60%，其次是丝状真菌（即通常生长在腐烂木材上的霉菌状生物），以及少量的酵母菌。这122个分离株代表了51个不同的分类群，这意味着研究人员发现了种类繁多的不同生命形式，既包括像芽孢杆菌属（Bacillus）和青霉菌属（Penicillium）这样的常见属，也包括一些较不为人知的属。
微生物培养完成后，研究人员让它们“投入工作”，以观察它们能产生什么样的酶。他们测试了每个分离株对于七种不同类型酶活性的表现，寻找其分解蛋白质、脂肪、淀粉、植物纤维及其他物质的能力。结果显示出丰富的职能多样性。在细菌中，分解蛋白质的能力最为普遍，在超过70%的分离株中都有发现。真菌则在分解植物纤维方面表现尤为出色，每一种真菌分离株都展现出了降解纤维素的能力。一些微生物是“全才”，能够执行多项任务；例如，一些细菌菌株可以分解五种不同类型的物质，而一些真菌可以处理六种。研究人员还寻找了一些特定的关联，例如白蚁丘中的微生物是否更擅长分解木材，或者来自水中的微生物是否更擅长消化蛋白质。虽然出现了一些趋势，例如白蚁样本中纤维素分解活性频率较高，但在经过严格测试后，这些模式并不足以被视为具有统计学意义。这表明，产生特定酶的能力并不严格取决于微生物发现的位置，而是取决于每个独立菌株独特的遗传组成。
研究还发现了一些引人入胜的微生物谱系。通过基因分析，研究人员识别出三种不符合已知物种分类的细菌分离株。其中一个与罗思氏菌属（Rothia）相关，但其差异足以可能代表一个新的谱系。另一个发现于假单胞菌属（Pseudomonas）中，但在物种水平上仍无法定论。第三个分离株属于肠杆菌目（Enterobacterales）这一类细菌群，但它与其最接近的已知亲缘关系如此不同，以至于可能代表了生命之树上的一个全新分支。这些发现强调了潘塔纳尔不仅拥有多样化的已知生物，还拥有尚未被完全描述的潜在新物种。
研究人员得出结论，潘塔纳尔是一个微生物多样性的宝库，提供了大量可用于生物技术的生物工具。许多微生物能够执行多种酶促任务这一事实，使得它们在复杂的工业过程中显得尤为珍贵。然而，研究也指出了一项局限性：由于他们只培养了那些能在特定实验室条件下生存的微生物，因此很可能遗漏了许多存在于野外但难以进行人工培养的微生物。尽管如此，回收到的122个多样化分离株及其37种不同的酶活性特征，为未来的探索奠定了坚实的基础。这项研究表明，潘塔纳尔独特的环境组合孕育了一个具有韧性且功能多样的微生物群落，而这仅仅是其展现解决现实世界问题潜力的开始。
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