미생물 컨소시엄

미생물 컨소시엄 또는 미생물 집단은 둘 이상의 박테리아 또는 미생물 집단이 공생적으로 살고 있다.^[1][2] 컨소시엄은 내분비생물학 또는 외분비생물학일 수도 있고, 때로는 둘 다일 수도 있다. 그 자체가 마스토테르메스 다윈이엔시스 흰개미의 내시경인 미조트리히아 패러독스는 언제나 적어도 하나의 내시경비생물 코커스, 플라겔산염이나 치실리테아 박테리아의 다종 ectosymbiotic coccus, 그리고 적어도 한 종의 헬리컬 트레포네마 박테리아로 이루어진 컨소시엄으로 발견된다.^[3]

컨소시엄의 개념은 1872년 요하네스 라인케에 의해 처음 도입되었고,^[4][5] 1877년 공생이라는 용어가 도입되었고 이후 확장되었다. 미생물들 사이의 공생에 대한 증거는 그것이 육지 식물의 진화와 바다의 조류 공동체에서 육지로 이행하는 데 필요한 전구체였음을 강력히 시사한다.^[6]

개요

미생물은 분해에 강한 물질을 다룰 때 바이오프로세스의 효율을 높일 수 있는 유망한 응용 잠재력을 가지고 있다.^[8][9] 리그노셀룰로오스나 폴리우레탄과 같은 반항적인 물질을 분해하는 능력을 바탕으로 많은 수의 미생물이 격리되었다.^[10][11] 열화 효율성의 많은 경우에서 미생물 컨소시엄은 단일 변종에 비해 우수한 것으로 나타났다.^[12] 예를 들어, Brevibacillus spp와 Aneurinibacillus sp.의 새로운 열성 결합증. 중합체 성능 저하를 강화하기 위해 환경으로부터 격리되었다.^[13]

(i) 여러 개의 격리된 균주를 결합하여 (i) 합성 어셈블리를 처음부터 포함하는 미생물 결합체를 획득하거나 (^[14]ii) 환경 샘플로부터 복잡한 미생물 집단을 획득하는 두 가지 접근법이 존재한다.^[15] 이후로는 원하는 미생물 컨소시엄을 얻기 위해 농축 과정이 이용되는 경우가 많다.^[16][17][18] 예를 들어, 높은 실로나아제 활동을 보여주는 흰개미 내장에서 유래된 컨소시엄은 혐기성 조건 하에서 리그노셀룰로오스를 카르복실레이트로 변환할 수 있는 유일한 탄소원으로 생밀 빨대에 농축되었다.^[19]

환경 샘플에서 작업할 때 농축 단계를 사용했음에도 불구하고 상대적으로 높은 다양성 수준은 여전히 관찰되는데,^[18] 이는 환경 미생물 커뮤니티에서 관찰되는 높은 기능 중복성으로 인해 기능 안정성의 핵심 자산이 될 가능성이 높다.^[20][21] 이 본질적인 다양성 병목 구간려는 시도는 앞으로 efficiency,[22](ii)실제 미생물의 속임수완 강등,(iii)보안 위협이나 미상의 알려진 병원 균의 존재에 의해 제기된, 프로를 잃은(iv)위험에 대한 영향이 있(나는)잠재적인 음의 상관 때문에 실용적인 응용 프로그램에 서 있을 수 있다.당희귀한 세자의 지원을 받는다면 ^[23]이해 관계

복잡성은 낮지만 효율성은 같은 미생물 컨소시엄의 활용은 보다 통제되고 최적화된 산업 프로세스를 이끌 수 있다.^[24] 예를 들어, 기능 유전자의 상당 부분이 현저하게 변형되었고 디젤 오염 토양으로부터 미생물 집단의 생물 다양성을 감소시킴으로써 디젤 생분해 효율을 높였다.^[25] 따라서 환경 샘플에서 얻은 최적화된 미생물 컨소시엄을 향해 다양성을 좁힐 수 있는 신뢰성 있는 전략을 찾는 것이 중요하다. 서로 다른 대사 기능 그룹에 기초한 리그노셀룰로오스 분해에 효과적인 최소 미생물 컨소시엄을 구성하기 위해 환원-스크레닝 접근법을 적용하였다.^[24] 또한 박테리아 컨소시엄을 얻기 위해 인공 선택 접근법(용해, 독성, 열)도 채택되었다.^[26] 그 중에서도 dilution-to-extinction 이미 바닷물과 제일 위액 .[27][28][29]Dilution-to-extinction에서 기능별 미생물 컨소시엄을 얻기 위해 그것의 효율 전통적인 고립과 어셈블리로서 많은 미생물 조합 상영될 준비를 생성할 때(ii)includ(나는)에 비해 더 많은 장점을 제공할 것으로 예상되고 있다는 것을 증명했다.은 변종 경작/경작 편향으로 인해 손실될 수 있는 초기 미생물 풀과 (경작) 모든 미생물이 물리적으로 존재하고 자연적으로 상호작용하도록 보장한다.^[30][23]

예

미생물

미생물은 석화된 미생물 매트로, 벤트닉 민물과 해양 환경에서 자란다. 미생물들은 37억년 전으로 거슬러 올라가는 생명의 화석화된 증거 중 가장 먼저 알려져 있다.^{[citation needed]} 오늘날 현대의 미생물들은 희귀하며, 주로 프로테오박테리아, 시아노박테리아, 황산염 감소 박테리아, 디아톰, 미생물 등에 의해 형성된다.^{[citation needed]} 이 미생물들은 모래를 시멘트로 만들고 다른 암석 물질들과 결합하여 미네랄 "미생물 매트"를 형성하는 접착성 화합물을 생산한다. 매트는 층층이 쌓여서 시간이 지남에 따라 점차적으로 자란다.^{[citation needed]}

라이즈스피어

다양한 연구에서 단일 미생물이 식물에 유익한 효과를 발휘할 수 있다는 것이 밝혀졌지만, 미생물 컨소시엄인 두 개 이상의 상호작용 미생물이 관여했을 때 첨가제나 시너지 효과를 기대할 수 있다는 것이 점점 더 명백해지고 있다. 이것은 부분적으로, 여러 종들이 식물 뿌리 회전권과 같은 생태계에서 다양한 임무를 수행할 수 있기 때문에 발생한다. 식물 성장 자극의 유익한 메커니즘은 식물 성장 촉진 박테리아(PGPB)와 트리코더마, 미코르리재와 같은 곰팡이와 같은 원시권 내의 서로 다른 미생물 플레이어가 발휘하는 영양소 가용성 향상, 피토호르몬 변조, 바이오콘트롤, 생물학적, 아바이오틱 스트레스 내성)를 포함한다.^[31]

오른쪽 도표는 식물성장을 촉진하는 박테리아(PGPB), 분자근종균류(AMF), 트리코더마 spp속 균류 등의 진피권 미생물이 식물과의 유익한 상호작용을 확립하여 식물 성장과 발달을 촉진하고 병원균에 대한 식물방호체계를 증가시키고 누를 촉진할 수 있음을 보여준다.3가지 흡수 및 다양한 환경 스트레스에 대한 내성 강화. Rhizosphere microorganisms can influence one another, and the resulting consortia of PGPB + PGPB (e.g., a nitrogen-fixing bacterium such as Rhizobium spp. and Pseudomonas fluorescens), AMF + PGPB, and Trichoderma + PGPB may have synergetic effects on plant growth and fitness, providing the plant with enhanced benefits to overcome biotic and abiotic 스트레스 점선 화살표는 AMF와 트리코더마 사이의 유익한 상호작용을 나타낸다.^[31]

케라틴 분해

반항적인 물질을 분해하는 미생물의 용량은 환경 교정조치 및 산업 생산을 위해 광범위하게 연구되어 왔다. 단일 변종으로는 상당한 성과가 있었지만, 기능적 안정성과 효율성으로 인해 이제는 미생물 결합체 활용에 초점을 맞추고 있다. 그러나, 복잡한 환경 공동체로부터의 단순화된 미생물 컨소시엄(SMC)의 조합은 큰 다양성과 생물학적 상호작용의 효과로 인해 여전히 사소한 것과는 거리가 멀다.^[23]

케라틴은 상피세포에서 가장 풍부한 단백질을 나타내는 교차연계 성분을 가진 고집스러운 섬유질 물질이다.^[32] 이들은 생물분해 후 상당한 경제적 가치를 지닌 것으로 추정된다.^[33] 효율적인 각질 미생물 컨소시엄(KMCG6)은 이전에 각질 배지에서 재배하여 환경 샘플로부터 농축되었다.^[18] 농축 과정 중 미생물 다양성을 감소시켰음에도 불구하고 KMCG6는 여전히 7개의 박테리아 생성물 사이에 산재된 여러 OTU를 포함했다.^[23]

Kang 등은 2020년, 이 원래의 컨소시엄(KMCG6)에서 추출한 농축 및 희석-대-멸종 배양균 전략을 사용하여 종은 적지만 유사한 각질제거 활성의 단순화된 미생물 컨소시엄(SMC)을 추출했다.^[23] 토양 샘플에서 미리 얻은 각질 용해 미생물 컨소시엄에 대해 연속 희석 작업이 수행되었다. 농축 미생물 컨소시엄에서 SMC 라이브러리를 구축하기 위해 적절한 희석 시스템(10⁹)을 선택했다. SMC를 획득한 추가적인 시퀀싱 분석 및 각질화 활성 분석은 다양한 분류학적 구성 및 생물분해 기능과 함께 실제 감소된 미생물 다양성을 보여 주었다. 더 중요한 것은, 몇몇 SMC이 초기 컨소시엄과 비교했을 때 동등한 수준의 각성제 효율을 보유하고 있다는 점으로서, 기능 및 효율성의 손실 없이 간소화가 가능하다는 것을 보여주었다.^[23]

오른쪽의 도표에 나타난 바와 같이, 본 연구의 작업 흐름은 (1) 원하는 특성에 대한 농축(예: 케라틴이 유일한 탄소 원천인 케라틴 매체에서 선택함으로써 케라티노플릭 활동)의 4단계를 포함했다. 이 과정은 기능 평가(세포 밀도, 효소 활성도, 잔류 기질 비율)와 성분 분석을 통해 평가되었다. (2) 농축된 유효 미생물 컨소시엄에 대해 연속 희석 작업을 실시했다. 희석 10부터² 10까지¹⁰ 6개의 희석액을 24번의 반복실험으로 준비했다. 희석 간 차이점은 기능 평가 기준에 근거한 유클리드 거리 계산에 의해 평가되었다. (3) 도서관 시공은 반복실험 중 최적의 차이를 제공하는 희석으로부터 수행되었다. 희석 10은⁹ 이 경우 SMC 라이브러리를 구축하기 위해 선택되었다. (4) 가장 유망한 SMC의 선정은 기능적, 구성적 특성화를 바탕으로 한다.^[23]

인간의 건강

컨벤시아는 일반적으로 인간에게 발견되는데, 대표적인 예가 피부 컨소시엄과 인간 영양에 대한 보호와 도움을 제공하는 장내 컨소시엄이다. 또한, 발견된 종들이 기원에서 장내성일 수 있다는 것을 암시하는 메타게놈학적 증거와 함께, 박테리아가 뇌 내에 존재하는 것으로 확인되었다.^[34][35] 발견된 종은 잘 확립된 것으로 보이며, 인간의 건강에 뚜렷한 영향을 주지 않으며, 내장에서 발견될 때 컨소시엄을 형성하는 것으로 알려진 종이기 때문에, 그들 역시 뇌 내에서 공생 컨소시엄을 형성했을 가능성이 높다.^[36]

합성미생물군체

합성 미생물 컨소시엄(일반적으로 공동 배양이라고 함)은 다양한 미생물 종을 포함할 수 있는 다인종 체계로, 다양한 산업 및 생태학적 관심사에 봉사하도록 조절이 가능하다. 합성 생물학의 경우, 컨소시엄은 새로운 세포 행동을 인구 수준으로 설계하는 능력을 취한다. 컨소시엄은 자연에서 없는 것보다 더 흔하며, 일반적으로 단일 문화보다 더 강건한 것으로 증명된다.^[37] 지금까지 7,000종이 조금 넘는 박테리아가 배양되어 확인되었다. 120만 종으로 추정되는 박테리아 종들 중 상당수는 아직 배양되지 않았고, 부분적으로 도끼로 배양될 수 없는 능력 때문에 확인되었다.^[38] 합성 컨소시엄을 설계하거나 자연적으로 발생하는 컨소시엄을 편집할 때 합성 생물학자들은 pH, 온도, 초기 대사 프로필, 배양 시간, 성장률 및 기타 관련 변수를 추적한다.^[37]

참고 항목

• 바이오필름
• 미생물 지능
• 미생물 루프
• 미생물매트
• 미생물군생물학
• 합성미생물군체
• 미생물 협력

메모들