用微生物做一顿饭

在西方国家，平均每人每年食用与体重相当的肉类，这意味着牲畜饲养对温室气体排放做出了重大贡献。部分原因是像牛这样的反刍动物会释放甲烷，甲烷是由消化道中生长的细菌产生的。

阿伯里斯特威斯大学的科学家杰米·纽博尔德发现，农业实践的改变可以改变动物体内的微生物，从而使动物的生长效率更高，对环境的破坏也更小……

杰米:我们面临的挑战是，众所周知，到2050年世界人口将达到90亿，我们必须找到养活他们的方法。在许多层面上，这将伴随着更好的作物产量，但我们也必须记住，这个世界上的许多土地只适合种植草。例如，在英国，大约60%的土地是草地。在全球范围内，大概是35-37%。所以我们必须找到将其转化为人类可食用食物的方法。当然，实现这一目标的方法是利用食草动物，尤其是反刍动物——牛、绵羊、山羊——将不可食用的东西转化为可食用的东西，以肉和奶的形式。

克里斯-这对像我这样喜欢吃肉的人来说是个好消息，但对素食者来说可能就不太好了，但这样做的缺点是什么?因为听起来土地很充足，我们只是有更多的牛、绵羊和山羊?

杰米:我认为我说的不一定是更多的绵羊和山羊。我们正在讨论重组，这样我们就不会与人类竞争人类食用饲料。当你给牛喂你我都能吃的东西时，它们的效率相对较低。不到65%的能量转移到肉中。然而，当我们给牛喂草时，我们不能吃的东西，人类可食用蛋白质的实际增加约为700%。所以它正在改变我们使用反刍家畜的方式。所以他们用我们不能用的食物。现在这样做的挑战是确保它的效率，并确保我们最大限度地减少与牛羊有关的环境破坏。

Chris -这里有两个挑战。我们先看第一个，效率。从你刚才所说的来看，反刍动物似乎已经非常高效了，那么我们该如何改进呢?

杰米-反刍动物有一个迷人的环境。以奶牛为例。这里有一个大约100米大的瘤胃。大约有家用垃圾桶那么大，里面充满了微生物，都在积极地降解食物。我们需要做的是确保这种降解是最有效的，这样我们就能最好地将草中的营养物质通过微生物转移到动物体内。

克里斯:为了使这个过程更有效，我们必须调整微生物。

杰米-或者我们可以调整饲料。因此，我们自己的研究人员所做的就是试图了解微生物是如何与饲料相互作用的，这样我们就可以建议农民种植正确的草，然后在瘤胃中最有效地发酵。最后，要平衡草料和微生物当然还有宿主之间的关系因为我们知道的另一件事是动物本身对肠道中的微生物数量有很大程度的控制。

克里斯-这是一种前生物效应，不是吗?就像人们会说，“如果你喝了很多粥，你的饮食中就含有-葡聚糖，这会促进肠道中健康或所谓的‘好细菌’的生长。”你说的和你喂给反刍动物的东西是类似的。

杰米:这是一个非常相似的概念。这是关于最大限度地提高产量，当然，正如我之前所说，最大限度地减少环境问题。

Chris -既然你提出了这个问题，那么现在奶牛体内的微生物对世界是非常有害的因为它们会释放出大量的甲烷?我们能做点什么吗?

杰米-我想我们可以。我想这可能是第一点。这是重要的是要记住，是这些微生物群产生了甲烷，我们可以做很多事情来减少甲烷。举个例子，我们使用了新的草品种，当我们把它们喂给动物时，动物生长得更快，我们减少了25%的甲烷。新西兰的同事们正在研究一种疫苗，你可以用这种疫苗给动物接种，摧毁瘤胃里的产甲烷古菌，动物产生的甲烷就会减少。最令人兴奋的是，现在似乎有很好的证据表明反刍动物产生的甲烷实际上是一种可遗传的特征，就像我们为了高产奶量而繁殖的方式一样，我们可能会繁殖出产生较少甲烷的动物。所以我认为我们有营养，我们有疫苗，现在，我们有基因方法。

克里斯:回到你刚才提到的消灭产甲烷菌的问题，产甲烷菌是指在动物内脏中产生甲烷的细菌，它们之间是否没有相互作用?从某种意义上说，有趣的是，这是这些动物普遍存在的特征，它们产生大量的甲烷。难道它们没有必要像现在一样高效地生长，像你把它们送到屠宰场，然后把它们做成汉堡一样美味吗?如果我们失去了这些微生物，从长远来看，我们不会以效率较低的动物而告终吗?

杰米:你可能认为是这样的，但是已经有一些概念研究证明我们使用了氯仿氯仿是甲烷的直接类似物。虽然氯仿显然不是一种实用的饲料添加剂，但当你在瘤胃中添加氯仿时，你就停止了甲烷的产生，我和其他人也做了实验，现在表明，当你这样做时，你可以饲养不含甲烷的动物，它们生长得很好，你得到的产品也是一样的。所以，令人惊讶的是，这似乎是一个可以避免的问题。

克里斯:好吧，让我们用一些数字来说明。那么，你认为这类工作对我们为人类提供的能源总量会产生什么样的影响?如果我们这样做，我们会面临食品可持续性问题吗?还有，对环境的影响呢?我们能在甲烷和间接碳当量上取得怎样的进展呢?

杰米:好的，为了把这个问题提出来，食品安全，让我们明确一点，这只是问题的一部分。众所周知，我们需要减少富含红肉的西方饮食所含的量。所以，我不是在提倡高肉类饮食。我提倡将红肉作为均衡饮食的一部分。所以这只是解决食品安全问题的一部分。在环境方面，给你一些大概的数字，一头奶牛平均每天吃下每公斤干物质会产生大约30升甲烷。我们的估计表明，如果我们能让农民更好地管理他们的动物，那么如果最差的农民和中等农民一起耕作，我们可能会减少15%到20%。如果每个人都和最好的农民一起种地，可能还会有10%。所以我们可以通过给农民提供建议来做很多事情。就添加剂而言，目前还没有灵丹妙药，但肯定有很多解决方案可以进一步减少20%至25%的排放量。 So, we can make a real difference to the impact of the greenhouse gasses from ruminants.

一项新研究显示，受时间支配的轮班生活方式可能会严重影响生育能力。

西北大学(Northwestern University)的科学家弗雷德·图雷克(Fred Turek)和他的团队通过对怀孕老鼠进行“时差”实验发现，与对照组相比，在睡眠-觉醒周期中进行定期轮班的啮齿动物(模拟人类在夜间工作)的出生率下降了40%。

本周发表在《公共科学图书馆·综合》(PLoS One)上的这项研究还比较了将小鼠的生物钟向前和向后移动的情况，发现调快生物钟(使小鼠睡眠不足)对怀孕的影响大约是调慢生物钟的两倍。

研究人员还强调了最近的发现，即怀孕的子宫和胎儿组织将自己的内部化学时钟与身体的主要主时钟同步，即基于大脑的交叉上核。

他们推测，对昼夜节律的干扰可能也会影响子宫和胎儿的生物化学，从而增加不良后果的风险。他们说，这一点值得在人类实验对象中进行更仔细的研究，特别是因为现在有报道称，由于需要定期重组生物钟的工作模式，一些人很难怀孕。

现在，为了消除公众对像我这样的“超市完美”西红柿的普遍不满——换句话说，就是那些看起来很好，但吃起来却平淡无味的西红柿——科学家们已经追踪并发表了一种化学物质的混合物，这些化学物质需要在那里形成一种更美味的水果。佛罗里达大学的哈里·克利教授向克里斯·史密斯解释说，正是因为他对商店里买来的劣质西红柿感到不满，才促使他开始寻找最完美的西红柿……

哈利-如果你是某一代人，你自己种西红柿，或者有机会接触到西红柿，你会意识到有些西红柿味道很好，然后你去商店，发现它们味道很淡，这显然是一个大问题。这是美国消费者对农产品的头号抱怨，所以，是的，这是一项艰巨的任务，但这是一项迫切需要完成的任务。

克里斯-那你是怎么处理的?你有没有说，“嗯，超市里的那些都是那样饲养的。让我们看看上游，看看它们来自哪里，看看我们能否把一些味道放回去?”你是怎么处理的?

哈利-对，正是这样。饲养员多年来一直非常努力地为顾客提供他们想要的东西。不幸的是，他们的顾客或种植者只想要越来越多的产量，而种植者并没有因为生产出美味的产品而得到报酬。所以基本上，通过过去50多年的选择，育种者挑选出了产量很高但味道却很差的品种。所以，如果你回到之前的集约化繁殖时期，你就会看到在美国我们称之为“传家宝”的西红柿——这些品种已经存在了100年或更久，味道非常好。他们对农民不太友好。产量很低，很容易生病，但味道很好。所以你知道，在那里，有大量非常美味的材料，所以，在我们的例子中，技巧是回到那些材料之前的密集培育，并了解什么是好的味道。

克里斯-你是怎么做到的?你真的把一百多种传家宝番茄的样品放在品尝者面前然后说什么是好，什么是坏吗?

哈利-我们就是这么做的。我们现在有大约几百种不同的品种，它们有着截然不同的化学成分和截然不同的味道。其中有些很出色，有些真的不是很好，你想知道为什么人们首先种植它们。但这种令人难以置信的多样性给了我们这个机会来做一个大的测试，我们可以取一百多个品种。

基本上，我们把它们交给一个大的消费者小组，然后问:“你觉得它们怎么样?”然后我们取了一些样品，把它们磨碎，确定每一种都含有哪些与味道相关的化学物质，基本上，你可以获得大量的化学数据和消费者偏好，通过统计，你可以提取出好的和坏的成分。从理论上讲，你可以拼凑出一份理想番茄的食谱。

克里斯:所以，你对所有这些人进行筛选，你会看到一些趋势，某些化学物质的组合似乎与人们说，“这很好。味道很好。它又好又甜。这就是我喜欢的。”其他化学物质似乎不那么重要。你仔细研究这些化学物质是什么。你现在知道理想番茄的化学成分是什么吗?

哈利——简单的回答是肯定的。更复杂的答案是，在个人喜好方面，人与人之间仍然存在差异。所以，我喜欢用这样的方式来描述它，我们可以优化一个美味番茄的化学成分。它不一定是每个人的最爱，但我想每个人都会说它是最好的。有些人可能喜欢甜一点的东西。有些人喜欢更酸的番茄，但总的来说，是的，我们可以提炼出美味番茄的配方。

克里斯:那么你的想法是，你现在可以理性地培育西红柿品种，回到那些传家宝品种，从化学上选择那些具有这些化学物质的正确生化比例的品种，从这些品种中培育出来，然后慢慢地，得到一种具有良好货架寿命的“超市友好”特征的品种，而且，还混合了许多其他重要的调味品?

哈利-对，就是这样。我的意思是，不幸的是，在大型商业种植者生产出真正美味的东西之前，我们必须在这些商业层面的限制下工作。我们必须有一种真正高产的番茄，并且真正能抵抗农民遇到的所有疾病。但是通过回溯和了解什么是美味的具体化学成分，我们知道遗传基因存在于传家宝种群中，我们只需要回去重新捕捉它，这需要时间，因为产量，疾病和保质期的限制，但我认为我们知道如何做到这一点。我们基本上已经提供了路线图，我们需要结合哪些基因来获得美味的产品。

克里斯:很讽刺的是，现代育种给了我们一些我们不喜欢的东西，我们现在不得不回到人们最初做的事情来纠正它。那么请告诉我们，你发现构成完美番茄的重要化学物质是什么，有什么令人惊讶的吗?

哈利——是的，有。我的意思是，首先是糖。我们知道，经过千万年的遗传，人类已经被挑选出含有大量卡路里的东西。所以糖是最重要的，但除了糖，你很快就会得到气味成分的化合物，我们闻到的挥发性化学物质，其中有一些是非常重要的。它们实际上是与赋予水果颜色的化合物有关的化学物质——来自类胡萝卜素。类胡萝卜素的分解产物对风味的贡献非常大，它们确实对人们的偏好产生了巨大的影响。

Space X发射

本周，总部位于加州的company公司成功向国际空间站运送了第一批私人公司的货物
空间x．

5月22日星期二，猎鹰9号火箭从美国国家航空航天局位于佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地起飞，搭载了“龙”号太空舱，舱内装有非必需品，包括餐包、笔记本电脑、衣服和一些学生实验品，并于周五与空间站会合。

“龙”号飞船将于本月底成功返回地球，届时该公司将签署一份正式合同，向空间站执行12次货运任务。

NASA的Charles Bolden评论道。

查尔斯-这一天的重要性怎么强调都不为过。一家私人公司向国际空间站发射了一艘宇宙飞船。我们现在又回到了新未来的边缘。一个拥抱私营部门带来的创新的未来，一个向无限可能性敞开天空的未来。祝贺SpaceX和NASA团队，以及“龙”飞船。

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利用人体监测海洋污染

英国冒险家本·福格尔本周宣布了前往南极的计划
去大西洋游泳2013年夏天从北美到康沃尔超过3000英里

作为探险的一部分，Fogle将成为一艘人类研究船，在他游泳的时候，他的身体上携带着微型传感器来监测海洋温度、溶解气体和海洋薄表层的藻类，为南安普顿国家海洋学中心的研究人员提供对空气/海洋界面和海洋总体状况的更深入的了解……

本丝绸手帕。-利用科技，利用我，有各种各样令人兴奋的可能性。我将在那里做这个荒谬的挑战，无论如何，这已经足够困难了，它对人们越有用，对我来说就越有动力继续前进。迄今为止，每个人都认为我们的海洋是不可污染的。这不是真的。所有这些污染和过度捕捞的最终结果，是一种周期性效应，从长远来看将产生灾难性的影响。我认为，越多的人能够提高对我们正在做的事情的认识，对我们所有人来说就越好。

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用植物来缓解过敏

专为防止花粉热患者过敏发作而设计的城市花园在伦敦世博会上展出
切尔西花展本周在伦敦举行。

展览，由
皇家病理学家学院该公司展示了两个外观相似的屋顶花园，但其中一个花园含有能引发花粉热的授粉植物，如薰衣草和蕨类植物，另一个花园含有无菌或昆虫授粉的植物，如绣球花或日本枫。

随着人口密集的城市花园越来越受欢迎，这次展览提高了人们对花粉热等过敏症的认识。花粉热影响着英国20%至30%的人口。

彼得·弗内斯是这所大学的前任校长。

Peter -绿化城市环境是很棒的，但如果你要这么做，最好意识到你可能对附近所有人的健康造成的影响，呼吸道过敏是一个日益严重的问题。你可以有一个美丽的花园，或者没有呼吸过敏，这取决于你是否有这个问题。有相当多的人在生产垂直的绿色墙壁，这似乎很时尚，我们让他们过来说，我们需要考虑一下这个。我们在城市环境中把这些绿色的植物墙放在你的面前，他们需要意识到这可能是个问题。

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禧年钻石

最后，
最大的钻石模型英国基尔大学(University of Keele)的科学家们为庆祝女王登基60周年，正在建造一座世界上最大的摩天大楼。

这个八面体结构高2米，宽1.8米，用35,990个透明的球代表组成钻石的碳原子，由超过70,000根棍子作为它们之间的共价键连接在一起。

这款车将在英国尤托克斯特镇的中央市场举行的禧年庆典上亮相。

格雷姆·琼斯(Graeme Jones)负责这个项目。

格雷姆:所以我们要建造世界上最大的钻石模型，我们想要获得吉尼斯世界纪录，这迫使我们做到了如此巨大的尺寸。所以我们一直在与当地的许多学校和市中心的当地人合作，把这个模型放在一起。它应该有望在6月2日揭晓。

所以当你经过小镇的时候要注意钻石
自传性质的在禧年的周末。

Meera Senthilingam参加了伦敦的切尔西花展，在那里她遇到了雷丁大学的微生物学家Rachel Roberts，她正在研究如何利用一种叫做根瘤菌的固氮土壤细菌来提高作物产量。

蕾切尔-氮是植物的基本组成部分。它是蛋白质的中心，这意味着为了使植物生长，它需要氮。它也需要碳。碳在土壤中更容易获得。氮是植物生长的限制因子。大气中79%是由氮N2组成的，它是一个三键，它们彼此紧密相连，但一般的植物无法获得这种氮源。另一方面，豆科植物能够与一种叫做根瘤菌的共生细菌形成一种关系根瘤菌能够从空气中吸收氮并将其转化为植物可用的形式豆科植物可以吸收。

米拉:你说的豆科植物是指豌豆之类的植物，还有豆类。

蕾切尔:豌豆，豆子，你花园里的汗豆也是豆类。然后是三叶草，野豌豆，鸟食三叶草，很多不同的豆科植物，你可以在任何草原栖息地找到。

米拉-这是什么关系?那么这些细菌是如何对植物有用的它们又是如何为植物提供氮的呢?

蕾切尔:根瘤菌将氮转化为氨，并通过土壤中的一系列转化，转化为植物可利用的硝酸盐。

Meera -在作物环境或农业环境中使用豆类有望减少对氮肥的需求。

瑞秋-对，没错。在一年中，一个农民每年每公顷土地将使用大约200公斤氮，如果你在土壤中种植豆类，你可以节省10公斤。所以它不会完全取代它，但是它能够提供大量的氮。

米拉:你这里有一些豆科植物。这是什么植物?

蕾切尔-我们这里有一株豌豆，我们把它的根展示出来，这样你就能看到根部的小根瘤。我们有相当大的根瘤，它们很漂亮，是粉红色的，这意味着它们现在正在固定氮。

米拉:看这些，从土里伸出来的有点像弦，但在那里，有这些非常清晰的圆块。

蕾切尔:在每一个根瘤里，都会有成千上万的根瘤菌，但不全是细菌，也有植物细胞。一旦它们进入植物内部，一旦它们进入根瘤内部，它们就会分化成这些类细菌细胞，它们才是真正固定氮的细胞。但是一旦它们变成了拟杆菌，就没有回头路了。它们不能变回自由生活的细菌。

米拉:就在这个旁边，你有一个琼脂盘上面也有根瘤菌，但这个看起来就像粉红色的粘液。

瑞秋-对，没错。它很黏。它是粉红色的，因为我在琼脂中加入了染料，这有助于我区分根瘤菌和其他菌株的细菌。这种黏性，是另一种帮助我判断它是否是根瘤菌的东西，因为根瘤菌产生的这些多糖，我就把它叫做黏性。这种粘性物质帮助它们在土壤中移动，粘在植物的根上，当它被留下时，它有助于增加土壤结构，它有助于将土壤聚集体粘在一起。

米拉:所以，当一种豆类或一种与这些细菌有关系的植物被种植时，这些细菌就会积极地寻找并进入根部。所以，虽然它们给植物提供硝酸盐，但这些细菌实际上需要植物。

瑞秋-是的。它们可以自己在土壤中生存，但有时食物很难找到，土壤也很复杂。有成千上万的细菌，它们都在相互竞争，所以如果根瘤菌能找到一种与它相容的豆科植物，它就能从艰苦的生活中解脱出来，如果它能找到豆科植物的根，和它建立关系，就能得到稳定的碳供应，它就能过上舒适的生活。

米拉:这是一种豌豆植物，但你的研究重点是一种非常特殊的固氮植物。

瑞秋-对，没错。我和卢塞恩一起工作，这是一种更农业的植物，你可能不会在你的花园里种植它，但如果你是一个农民，你想种植豆类，这是很好的选择，因为它非常非常耐旱。它的根可以深达几米。它可以从土壤剖面中获取水分和养分。它还提供了一种非常优质的饲料饲料。这对牛和马都很好。

Meera:所以农民已经在使用它并且知道它了?

蕾切尔:在过去的300年里，这个国家断断续续地种植了它，农民们很早就意识到了这一点。它很耐旱，所以流行了又不流行了。因此，当天气稍微干燥时，它就会被更多地使用。但唯一的问题是这种卢塞恩植物起源于中东，这意味着它喜欢的根瘤菌不一定在英国。所以，我们需要确保在种植的时候，它有合适的根瘤菌，这样它就能固定氮。

米拉:你现在的项目是鉴定这种根瘤菌的不同菌株，帮助它在其原生地区以外生长?

瑞秋-对，没错。我希望能找到不同的菌株它们之间会有细微的差异这些细微的差异将使它们能够在不同的栖息地生存。

米拉-你是怎么知道的?那么你如何解读哪些细菌会在哪里起作用呢?

蕾切尔-所以我一直在做的就是从各个农场收集土壤，然后种植这些豆科植物，加入一些土壤，把根瘤菌从土壤中吸收出来，放入植物的根瘤中，然后我把根瘤压扁，放在琼脂上，让它变得粘稠，然后我试着用基因技术找出它是什么。

米拉-那你现在处于什么阶段?你有发现的菌株吗?

蕾切尔-现在，我有一个冰箱装满了从我种植的植物中分离出来的根瘤菌菌株。我知道这些菌株对卢塞恩有效。下一阶段将是找出它们的不同之处。

米拉:你的长期目标是什么?是为了提高未来的作物产量吗?

蕾切尔:我的希望是，比如说，你有一个农民，他会想，“我的土地有时会变得干燥”，我很想种植一种在干旱条件下也能稳定生长的豆类，但我并不住在真正种植卢塞恩的地区，我想在我能找到他们需要的根瘤菌和他们拥有的土壤相匹配之前，找到一种有用的菌株，帮助卢塞恩在那里生长。

米拉:所以，这真的只是将细菌与植物和环境相匹配，一蹴而就。它会像了解土壤类型那样简单，然后添加正确的细菌，正确的根瘤菌吗?

雷切尔-如果农民知道他们的土壤类型是什么样的，那就很有希望把这种土壤类型和正确的品种相匹配，当你把种子钻到土壤里的时候，把它作为一种接种物添加到种子中。然后随着植物的生长，我们就能和根瘤菌形成一种关系，然后固定一些氮。

米拉:最后我想问的是，为什么我们想要种植这么多?它是不是比其他潜在的豆科植物更有用?

蕾切尔:嗯，它真正的好处是它非常耐旱。在气候不稳定的情况下，它可以提供更多的固定氮的可靠性。所以你种植的标准三叶草混合物可能无法应对炎热和干旱，而卢塞恩却可以。

保罗-很多抗生素都是热不稳定的，所以它们会在烹饪过程中被破坏。

但现在在使用抗生素和兽药方面有更多的监管，所以它们与人类抗生素没有重叠，或者尽可能少。

克里斯-使用抗生素的含义是什么?不仅仅是这个国家，其他国家也经常给动物注射抗生素?这种做法对耐药性和耐药性生物向人类传播的影响是什么?

保罗-有很多证据表明，一些耐抗生素葡萄球菌的耐药机制来自于在牛身上发现的相关生物，可能是由于在这些动物身上使用了抗生素。然而，随着人们意识到这是一种可能的结果，现在世界各地都有了更严格的监管。