这是北卡罗来纳科学与数学学院学生与院长艾米·舍克(Amy Sheck)共同撰写的几篇关于科学交流的选修文章中的第一篇。
克劳迪娅·甘施是西奥多·肯尼迪大学土木与环境工程系的杰出副教授，她想知道如何设计一个微生物群落。作为一名对微观世界着迷的环境工程师，Gunsch采取了一种独特的方法来解决环境污染问题:她关注大自然已经做过的事情。
Claudia Gunsch博士。Gunsch和她的团队试图利用微生物的力量来创造能够降解环境污染的生物群落。
“你怎样才能改造微生物群落，使降解污染物的微生物变得更丰富?””她问道。“或者——如果你在考虑危险的致病微生物——你如何设计微生物群落，使这些微生物在特定的环境中变得抑郁?”
冈施说，第一步是弄清谁在那里。什么微生物组成一个群落?这些有机体是如何运作的?谁在做什么?哪些生物是可互换的?哪些人更愿意和另一个人生活在一起，哪些人不愿意和另一个人生活在一起?
“一旦我们能够真正开始构建这种框架，”她说，“我们就可以开始为我们的特定目的设计它。”
然而，确定一个微生物群落的成员比看起来要困难得多。浅层的数据库加上微生物群落的巨大差异给Gunsch和她的团队带来了相当大的挑战。然而，Gunsch仍然保持乐观。
美国超级基金网站地图(2013)她说:“令人兴奋的是，我们拥有所有这些技术，可以对所有这些样本进行测序。”“随着我们变得越来越成熟，越来越多的人做这类研究，我们不断地把所有这些数据输入这些数据库。然后我们会有更多的信息，总有一天，我们可以出去取样本，确切地知道谁在那里。”
她笑着说:“现在，它还处于起步阶段。”“但从长远来看，我毫不怀疑我们会实现这一目标。”
Gunsch目前在杜克大学超级基金研究中心工作，设计用于降解多环芳烃污染的生物修复技术。这些污染物极易附着在土壤和沉积物上，极难分解。Gunsch和她的团队正在寻找合适的微生物群落来分解这些化合物——所有这些都利用了这些微生物的固有能力。
冈施说，第一步已经完成。她和她的团队已经发现了几种能够降解多环芳烃的不同生物体。下一步，她解释说，是组合微生物群落——将这些微生物组合在一起，有时甚至跨越生命的王国。微观层面的团队合作。
接下来的挑战是弄清楚这些微生物如何在它们所处的环境中生存和繁衍，以及当它们被置于环境中时，哪种微生物种子能最好地降解污染物。这种技术被称为“精确生物修复”——类似于精确医学，它涉及到在特定的场景中找到正确数量的最有效的解决方案。
“在这个特殊的例子中，我们试图找出什么样的合适的微生物混合物可以加入到一个环境中，从而达到预期的最终结果——在这个例子中，就是多环芳烃的降解，”Gunsch说。
最终的目标是减少污染，恢复被污染环境的生态健康。一个崇高的目标，但一个在眼前。然而，Gunsch看到了在环境工作之外的应用——她说，所有与微生物有关的工作都有可能受到这项研究的影响。
“如果我们了解了这些微生物是如何协同工作的，”她说，“那么我们就可以进一步了解人类健康的微生物群落。”
杨慧琳，NCSSM 2021
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://researchblog.duke.edu/2019/12/20/how-do-you-engineer-a-microbial-community/