硅藻序列的总体多样性比使用显微镜通过物理特征识别的硅藻物种的多样性高出约三分之一。这可能是因为每种物理类型都有多个条形码序列,例如隐藏的多样性或物种内的差异。元条形码非常敏感(Keck 等人,2017 年),甚至可以比使用显微镜的传统方法更好地发现稀有生物。池塘测深仪样本中有十一 (11) 种硅藻非常丰富。对于这些硅藻,条形码序列的确定性很高(表 1),但样本的整体多样性很高,很难将低丰度硅藻物种与其条形码清楚地匹配。
i,提交的作者有权代表所有作品作者(如下作者许可中定义),独家许可和/或非排除许可证的作者授予赠款和授予:I) ii)BMJ已同意CC-BY许可,和/或III),根据适用于美国联邦政府官员或担任其正式职责一部分的雇员的条款; BMJ Publishing Group Ltd(“ BMJ”)在全球范围内,永久性,不可撤销的,免版税的基础,以及BMJ共同拥有的期刊共同所有人与本杂志的共同所有人共同拥有的,以本期刊和其他BMJ产品和所有权利(如我们的许可证中)发表所有权利。
摘要:在同一环境中共存的2亿年以上,硅藻 - 细菌相互作用演变出来。在这个时间范围内,他们建立了复杂而异质的人群和财团,创建了多个细胞对互联或拮抗性相互作用的网络,用于营养交流,交流和防御。硅藻与细菌之间最扩散的相互作用类型是基于双赢的关系,在这种关系中,硅藻释放出的有机物和营养物质受益于硅藻,而最后一次依靠细菌来供应营养素,它们无法产生,例如as as as as as as as as Vitamins and Nitrogen。尽管在硅藻的进化史上,diato m – b acteria相互作用的重要性,尤其是在构建海洋食品网和控制藻华的过程中,但研究它们的分子机制仍然很糟糕。本综述旨在介绍有关硅藻 - 细菌相互作用的综合报告,说明了到目前为止所述的不同相互作用以及两组生物体之间交流和交流所涉及的化学提示。我们还讨论了那些迷人的海洋微生物网络中涉及的分子和过程的潜在生物技术应用,并提供有关揭示硅藻 - 细菌相互作用的分子机制的新方法的信息。
硅藻被描述为“纳米级光刻师”,因为它们能够制造复杂的三维无定形二氧化硅外骨骼。这些结构的层次结构为硅藻提供了机械保护以及过滤、漂浮和操纵光线的能力。因此,它们成为一种非凡的多功能材料模型,可供人们从中汲取灵感。在本文中,我们使用数值模拟、分析模型和实验测试来揭示 Coscinodiscus 物种硅藻的结构和流体动力学效率。然后,我们提出了一种新型的 3D 可打印多功能仿生材料,可用于多孔过滤器、热交换器、药物输送系统、轻型结构和机器人等应用。我们的研究结果证明了大自然作为高效可调系统的材料设计师的作用,并突出了硅藻在工程材料创新方面的潜力。此外,本文报告的结果为扩展硅藻的结构-性能表征奠定了基础。
抽象的元编码已经提供了对微生物多样性的前所未有的见解。在许多研究中,简短的DNA序列被纳入较低的Linnaean等级,排名组(例如属)是生物多样性分析的单位。这些分析假设Linnaean等级在生物学上具有有意义的,并且排名相同的组是可比的。我们为海洋浮游硅藻使用了一个元尺寸数据集来说明这种方法的限制。我们发现,20个最丰富的海洋浮游硅藻属的年龄从4到1.34亿年不等,这表明属的不相等,因为有些人比其他属的时间更多。然而,物种丰富度在很大程度上与属年龄无关,这表明属中物种丰富度的差异通过物种和灭绝率的差异来更好地解释。分类学分类通常不会反映系统发育,因此属级分析可以包括系统发育嵌套的属,进一步的基于等级的分析。这些结果强调了系统发育在理解微生物多样性模式中必不可少的作用。
科学研究和分析基于环境机构所做的一切。它有助于我们有效理解和管理环境。我们自己的专家与领先的科学组织,大学和Defra集团的其他部分合作,将最佳知识带入我们现在和将来面临的环境问题。我们的科学工作作为摘要和报告发表,所有人都可以免费获得。本报告是环境局首席科学家小组委托研究的结果。您可以在https://www.gov.uk/government/organisation/environment-agency/about/research上找到有关我们当前的科学计划的更多信息,如果您对本报告或环境局的其他科学工作有任何评论或疑问,请联系research@envorirnment-agencenty-agencency.gov.uk.gov.uk。
硅藻等复杂微观且具有工业重要性的微藻群体的好处并不为人所知,最近它们的工业潜力让科学界大吃一惊。硅藻具有在恶劣条件下生存的能力,并且具有不同的孔隙结构和明确的细胞壁,使其成为生产各种工业产品的理想细胞机器。随着显微镜、宏条形码、分析和遗传工具的进步,硅藻细胞在工业应用中的前景也显著增加。此外,众所周知,工业和学术界对遗传工具的使用方式发生了重大变化,从而对硅藻的各种分子成分进行了明确的表征。可以以经济高效的方式进行硅藻培养的初级培养、收获和进一步的下游加工。硅藻具备成为制药、纳米技术和能源替代原料的所有品质,从而实现可持续经济。本综述试图收集硅藻在生物技术、生物医学、纳米技术和环境技术等不同工业应用方面的重要进展。
au:PleaseconfirmthatalleheadinglevelsarerepresentedCorrected:生态学的主要目标是确定自然中物种丰富的决定因素。身体大小已成为丰度的基本且可重复的预测指标,其生物体的数量较小。一个生物地理成果,称为伯格曼的统治,描述了跨分类学群体的优势,较冷地区的大型生物体。尽管不可否认,但这些模式的关键特征的程度尚不清楚。我们在硅藻中探索了这些问题,对于通过海洋食品网中的碳固定和能量流中的作用,全球重要性的单细胞藻类都具有重要意义。使用来自全球分布的单个谱系的系统基因组数据集,我们发现体型(细胞体积)与基因组大小强烈相吻合,基因组的大小在50倍上变化,并由重复性DNA的差异驱动。但是,定向模型确定了温度和基因组大小,而不是细胞大小,因为对最大种群增长率的影响最大。全球元编码数据集进一步将基因组大小确定为海洋中物种丰度的强大预定指数,但只有在高纬度和低纬度地区的较冷地区,其中具有大基因组的硅藻占主导地位,这是与Bergmann统治一致的模式。尽管物种丰度是由无数相互作用的非生物和生物因素塑造的,但仅基因组大小是丰度的明显强烈预测指标。在一起,这些结果突出了出现特征,基因组大小,这是生物体中最基本和不可约束特性之一的宏观进化变化的层层细胞和生态后果。
头盔设计的主要目标继续阻止创伤性脑损伤。然而,实现了最佳的用户体验,包括适合性,舒适性,透气性,防水性和头盔可重复使用性等方面变得越来越重要。因此,设计具有多功能性能的头盔代表了这些安全设备的最新技术前沿。这项研究从特定物种的单细胞藻类的形态中汲取灵感,coscinodiscus sp。硅藻,设计一种能够复制其细胞结构和多功能性的仿生材料。与生物学对应物不同,合成材料专门设计为多发性头盔的内线,适用于城市运动和微型动力应用。该材料的架构是使用计算机辅助设计(CAD)工具建模的,并使用基于有限元元素建模和对3D打印的弹性样品进行的数值和准静态压缩测试来分析其吸收机械能的能力。然后,通过参数优化,其性能最大化。结果表明,设计的材料表现出与其他细胞材料(例如蜂窝)相当的能量吸收特征,同时提供了轻质,透气性和对大气剂的保护。关键字
预印本(未通过同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可就不允许重复使用。此版本的版权持有人于2025年2月17日发布。 https://doi.org/10.1101/2025.02.17.635084 doi:Biorxiv Preprint