碳捕獲病毒工程
蘇利文是塔拉海洋聯(lián)合會(Tara Oceans Consortium)的病毒研究協(xié)調(diào)人,該聯(lián)合會是一項為期三年的全球性研究,研究氣候變化對世界海洋的影響,并收集了 35000 份含有豐富微生物的水樣。他的實驗室主要研究噬菌體(感染細(xì)菌的病毒)及其在工程框架中的放大潛力,以操縱海洋微生物將碳轉(zhuǎn)化為最重的有機(jī)物,沉入海底。
"海洋會吸收碳,這可以緩沖氣候變化。二氧化碳作為氣體被吸收,并由微生物將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳,"沙利文說。"我們現(xiàn)在看到的是,病毒以這些微生物群落代謝中最重要的反應(yīng)為目標(biāo)。這意味著我們可以開始研究哪些病毒可以用來將碳轉(zhuǎn)化為我們想要的那種碳。換句話說,我們能否加強(qiáng)這個巨大的海洋緩沖區(qū),使其成為
碳匯,為應(yīng)對氣候變化爭取時間,而不是將碳釋放回大氣層,加速氣候變化?"
2016 年,塔拉團(tuán)隊確定海洋中的碳下沉與病毒的存在有關(guān)。人們認(rèn)為,當(dāng)受病毒感染的碳處理細(xì)胞聚集成較大的粘性聚合體并掉落到海底時,病毒有助于碳的下沉。研究人員開發(fā)了基于人工智能的分析方法,從數(shù)以千計的病毒中找出少數(shù)"VIP"病毒,在實驗室中進(jìn)行培養(yǎng),并將其作為海洋地球工程的模型系統(tǒng)。
塔拉海洋聯(lián)合會的達(dá)米安-埃維拉德(Damien Eveillard)教授開發(fā)的這種新的群落代謝模型,有助于他們了解這種方法可能會產(chǎn)生哪些意想不到的后果。沙利文的實驗室正在吸取這些海洋方面的經(jīng)驗教訓(xùn),并將其應(yīng)用到人類環(huán)境中的病毒微生物組工程中,以幫助脊髓損傷后的康復(fù)、改善感染艾滋病毒的母親所生嬰兒的預(yù)后、對抗燒傷傷口的感染等。
海洋以外的應(yīng)用
土木、環(huán)境和大地工程學(xué)教授沙利文說:"我們正在進(jìn)行的對話是,'這其中有多少是可以轉(zhuǎn)換的?'我們的總體目標(biāo)是對微生物組進(jìn)行工程設(shè)計,使其朝著我們認(rèn)為有用的方向發(fā)展。"
他還報告了在一個完全不同的生態(tài)系統(tǒng)中使用噬菌體作為地球工程工具的早期努力:瑞典北部的永久凍土帶,那里的微生物既能改變氣候,又能在凍土融化時對氣候變化做出反應(yīng)。
俄亥俄州立大學(xué)微生物學(xué)副教授弗吉尼亞-里奇(Virginia Rich)是美國國家科學(xué)基金會資助的EMERGE生物集成研究所的聯(lián)合主任,該研究所設(shè)在俄亥俄州立大學(xué),負(fù)責(zé)組織瑞典野外現(xiàn)場的微生物組科學(xué)研究。里奇還共同領(lǐng)導(dǎo)了之前的研究,該研究發(fā)現(xiàn)解凍的永久凍土層土壤中的單細(xì)胞生物是甲烷(一種強(qiáng)效溫室氣體)的重要生產(chǎn)者。
里奇與新罕布什爾大學(xué)的露絲-瓦爾納(Ruth Varner)共同組織了美國科學(xué)院
會議,后者是EMERGE研究所的共同負(fù)責(zé)人,該研究所的工作重點是更好地了解微生物群如何應(yīng)對永久凍土融化以及由此產(chǎn)生的氣候相互作用。
沙利文的演講題目是"從生態(tài)系統(tǒng)生物學(xué)到用病毒管理微生物組",是在題為"以微生物組為目標(biāo)的生態(tài)系統(tǒng)管理"的會議上發(fā)表的:小角色,大作用"的會議上發(fā)表的。
海洋方面的工作得到了美國國家科學(xué)基金會、戈登和貝蒂-摩爾基金會以及塔拉海洋公司的支持,除美國國家科學(xué)基金會外,土壤方面的工作也得到了能源部和格蘭瑟姆基金會的資助。
編譯來源:ScitechDaily
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