编者按：

2021 年，科学家们对生活在我们体内以及周围的微生物们有了一系列有趣的发现，从通过发电的细菌、到我们肚子里成千上万的神秘病毒。

今天，我们共同回顾 2021 年关于微生物的 10 大发现：

1. 人类肠道中存在数万种未知病毒

2. 细菌控制发电的“开-关”键

3. 生活在南极冰川下的“啮岩兽”

4. 来自病毒的基因或可将细菌转化为超级细菌

5. 含有已知最古老的陆地真菌的化石

6. 古 DNA 显示普通感冒病毒的出现可能早于智人

7. 牛胃中的微生物可以分解塑料

8. 可以逃脱人类免疫系统监视的细菌

9. 没有大脑的黏菌是如何储存记忆的

10. 探索南极冰层下的水中微生物

2021 年，研究人员在人类肠道中发现了超过 7 万种以前未知的病毒，并且这些病毒会影响肠道里的细菌。

研究人员通过宏基因组学方法，分析了来自 28 个国家的 2.8 万个肠道微生物样本，结果发现了数万个新型噬菌体或者可以感染细菌的其他病毒。这些新发现的噬菌体是否会影响人体、如何影响人体还不得而知，但是可以肯定的是其中的大部分对人体是无害的。

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https://www.livescience.com/thousands-unknown-human-gut-viruses-discovered.html

深埋在海底深处的微小细菌——土杆菌（Geobacter）可以通过细长的通气管呼出电流。

2021 年 9 月 1 日发表于 Nature 杂志上的一项研究揭示了这一微生物控制电流的机制。研究人员发现，在这种细菌的细胞膜下方存在一种被称为“菌毛（pili）”的毛发状结构。这些菌毛就像发动机里的活塞一样，可以上下移动。当菌毛往细胞膜外运动时，它们会把微生物的通气管推出细胞，让细菌呼出稳定的电流。

研究人员表示这种细菌可能会激发出新的技术，比如强大的微生物电池。

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https://zh.cotopstudy.com/page-scientists-find-quotsecret-moleculequot-that-allows-bacteria-exhale-electricity

南极洲一个被冰覆盖的湖上有大量的微生物，它们依靠吃碎石为生。研究人员通过从 Whillans 湖里收集的沉积物发现了这一现象。

Whillans 湖是一个面积为 23 平方英里（60平方千米），深度为 2600 英（800米）的冰下湖。该湖泊反复经历了灌水和排水过程，从而促进了侵蚀作用。

研究小组在实验室复制了这种侵蚀作用，发现湖泊沉积物会释放出各种化学物质，比如氢气、甲烷和二氧化碳，以及被包裹在沉积物中的各种气体和液体。而且，对于从岩石中释放出来的每一种化学物质，都有一群已经进化到可以利用这种化学物质来获取能量的微生物。

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https://www.livescience.com/microbes-feed-on-crushed-antarctic-rocks.html

感染细菌的病毒可以将自己的基因插入宿主的基因组，以帮助宿主抵御抗生素，保护宿主。

在 2021 年 7 月 16 日发表于 Science Advances 杂志上的研究中，研究人员对铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）进行了研究，这是一种会导致院内感染的细菌。

该团队在同一个动物模型中让六种不同的铜绿假单胞菌菌株相互竞争，以探寻哪些菌株会占优势，从而找出一些铜绿假单胞菌感染比其他感染更难治疗的潜在原因。

最终，两个菌株成了获胜者。研究小组在这两株细菌的 DNA 中发现了病毒遗传物质的片段，这些片段似乎有助于细菌形成生物膜，并可减缓细菌的新陈代谢。

生物膜可以保护细菌免受宿主免疫系统和抗生素治疗的伤害，这意味着病毒或许可以帮助细菌转化为具有耐药性的超级细菌。

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https://www.livescience.com/phage-bacteria-antibiotic-resistance-evolution.html

科学家在中国贵州省陡山沱组岩石中发现了细长的丝状化石，这些肉眼看不见的细小卷须状物可能是真菌生长在陆地上的最古老的证据。

研究小组将 0.002 英寸（50 微米）厚的岩石切片放在显微镜下观察时，发现了这些丝状物。这一发现揭示了这些细小的、仅为人类头发 1/10 宽度的微小球体可能为真菌孢子。

这块化石大约有 6.35 亿年的历史，这意味着它可能是在被称为“雪球地球（snowball earth）”的寒冷时期形成的。此时陆地真菌的出现可能有助于重塑地球化学，并在地球解冻时支持新生态系统的出现。

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https://www.livescience.com/fungi-fossil-oldest-terrestrial-life.html

科学家们在两颗 3.1 万年前的乳牙中发现了少量病毒 DNA。研究结果显示，这些 DNA 是人类腺病毒 C（HAdV-C）的病毒组。HAdV-C 通常会引起儿童发生轻微的类似感冒的疾病。

通过将这一保存完好的古老病毒 DNA 与 20 世纪 50 年代至 21 世纪 10 年代的现代腺病毒样本进行比较，结果发现，HAdV-C 可能起源于 70 多万年前。而根据已知的最古老的化石证据，智人最早出现在大约 31.5 万年前。

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https://www.livescience.com/ancient-viruses-dna-found-in-teeth.html

从牛胃中提取的细菌能够分解某些塑料，比如用于生产苏打瓶、食品包装和合成纤维的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。

奶牛可以摄入并消化一种由植物产生的天然聚酯——角质（cutin），因此科学家们怀疑这一动物肚子里的微生物可能携带着能消化合成聚酯的微生物。

于是，研究人员从牛胃中最大的隔间——瘤胃中提取了微生物，并发现了其中的某些细菌能产生可以切割 PET 和其他两种塑料的酶——用于可降解塑料袋的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）以及由可再生的植物源材料制成的聚呋喃酸酯（PEF）。

科学家们过去也发现过类似的可以分解塑料的酶，但不是在奶牛身上。

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https://www.livescience.com/cow-stomach-bacteria-break-down-plastic.html

科学家在太平洋中部发现了被人类免疫系统忽视的细菌。这些细菌潜伏在夏威夷西南约 1650 英里（2655公里）、水下 13100 英尺（4000米），几乎没有接触过哺乳动物的偏远地区。

该团队使用远程潜艇从水、海绵、海星和沉积物的样本中收集海洋细菌，然后在实验室中培养这些细菌。随后，他们将老鼠和人类的免疫细胞暴露在这种细菌下，惊人的是，他们发现 80% 的微生物（大部分属于 Moritella 属）逃过了免疫细胞的检测。

这一发现推翻了长期以来的一个假设，即人类的免疫系统进化到可以检测任何微生物。

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https://www.livescience.com/deep-sea-bacteria-invisible-to-human-immune-system.html

黏菌和阿米巴原虫属于同一分类，尽管没有大脑，但是这种单细胞生物有一种简单的记忆形式。2021 年 2 月，科学家们发现了黏菌是如何实现这一壮举的新线索。

黏菌既可以以拥有一个细胞核的小细胞形式存在，也可以是一个有多个细胞核的巨大细胞。这些巨大细胞可以形成管状网络，在整个网络内，转移液体、化学物质和营养物质。

科学家们发现，在一种黄色的黏菌——多头绒泡菌中，这些管状网络的相对宽度可以编码信息。例如，当这种黏菌检测到并吞噬食物时，它会在食物所在的地方留下粗粗的管子作为印记，这将影响黏菌下一步的移动方向。

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https://www.livescience.com/slime-mold-memories.html

南极冰盖下有 400 多个阳光无法照射到的冰下湖泊。但是，由于地热热流（来自地球内部的热量流动），科学家们认为在这些漆黑的生态系统中，可能会有大量的微生物群落茁壮成长。

虽然冰下湖泊与太阳的热量隔绝，但来自地球内部的热量温暖了这些湖泊的底部，并驱动了强烈的对流。这一对流会搅动湖水，进而使湖底的沉积物释放矿物质，同时还使底部湖水可以获取湖泊的上层区域的氧气和矿物质。

从理论上讲，富含氧气和矿物质的水有助于微生物的生长，因此研究人员计划开展一次探险，对一个名为 CECs 的冰下湖进行测试。

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https://www.livescience.com/microbes-life-subglacial-lakes.html

原文链接：

https://www.livescience.com/amazing-microbe-discoveries-2021

作者｜Nicoletta Lanese   

编译｜何小鹿 

审校｜617

编辑｜豫小鱼