我们正在用微生物做一顿饭，来看看这些把食物送上餐桌的小帮手吧。此外，在新闻中，智能材料可以帮助伤口愈合，科学家们了解了诺如病毒是如何让我们生病的，我们探索了来自太空的神秘信号。
在这一集里
新材料有助于伤口快速愈合
与伦敦帝国理工学院的Ben Almquist合作
当我们受伤或接受手术时，组织必须自己缝合起来。当这种情况发生时，伤口的化学环境，以及存在的细胞类型，会经历一系列的变化。在一个阶段帮助愈合的东西不一定是以后修复的最佳促进剂。相反，我们需要的是一种化学智能修复材料，它可以在修复过程需要的时候提供修复过程所需的东西。伦敦帝国理工学院(Imperial College London)的本·阿尔姆奎斯特(Ben Almquist)就开发出了这样一种材料，它利用包裹在DNA中的包裹，根据需要分发治疗信号;他向Hannah Laeverenz Schlogelhofer解释了它是如何工作的。
本:所以我们想做的是设计一种材料，可以在伤口愈合的过程中与伤口相互作用。所以，如果你想象一下绷带，它只是坐在那里，它实际上不会与我们的伤口相互作用。所以我们想做的是设计一种可以随时间变化并与伤口相互作用的材料来促进和帮助伤口愈合。
汉娜:这是怎么回事?
Ben:所以我们发明了一种方法来设计含有隐藏指令的材料，当细胞需要的时候，它们可以将指令揭示出来。这些指令可以针对这些细胞需要什么来帮助伤口愈合。因此，最好的思考方式是想象一下，回到家，看到一个给你的包装信封，你要做的是拿起它，拉开标签，打开它，然后取出里面的东西。我们的技术以非常相似的方式工作。所以我们有这些包裹在支架中，细胞可以在里面爬来爬去，它们可以来拉它们，释放这些指令，激活这些指令，告诉它们该做什么。
汉娜:那么这些信封是什么做的呢?
本:这些信封是由DNA制成的。大多数人认为DNA是基因之类的东西，但它可以作为一种材料来开发和使用，因为它有非常特殊的相互作用。所以我们可以把它当作一种可编程的材料来使用。所以我们所做的是，通过使用单链，它折叠成一个小的三维形状，有点像系一个蝴蝶结，这个蝴蝶结然后与感兴趣的蛋白质非常具体地相互作用。所以这些蛋白质可以做很多不同的事情。根据我们的目标蛋白质，它们可以，比如说，促进血管生长或促进细胞构建更多的支架进入伤口，或者在骨骼的情况下，它们可能促进骨骼生长和矿化。
汉娜:那你怎么确保这个信封在正确的时间打开呢?
本:我们能做到这一点的一种方法是通过调整它来确定伤口愈合时哪些细胞存在。如果你想到伤口愈合当你第一次受伤时有一种细胞，比如说来自你的免疫系统，它帮助杀死细菌并清除一些受损的组织。但随着时间的推移，存在的细胞发生了变化。所以我们能做的和我们展示的是，我们可以设计它，这样不同的包装可以被不同类型的细胞打开。
汉娜:一旦伤口愈合，之后的材料会怎么样?
本:这个的好处之一是它是由DNA组成的，我们的身体天生就知道如何处理DNA。所以当伤口愈合时，你可以让它在我们的细胞中分解，我们的身体知道如何摆脱它并回收它。
汉娜:这项研究的下一步是什么?
本:目前我们的下一步是在骨折无法愈合的情况下进行测试。所以我们有一个模型系统，我们可以把这些东西放进去，看看我们是否能治愈这些通常无法治愈的缺陷。但接下来，这将提供一种基础研究，我们需要开始探索将其转化为临床。
这种策略有很多好处:它是高度灵活的，它是高度可编程的，而且作为DNA也有很多好处，它的制造成本每年都在下降。其中一个好处是，它使用的DNA已经在临床上使用了，所以有一个背景，这些是安全的，它们有效吗?所以我们希望我们可以利用这一点来加快向临床的过渡。
来自太空的神秘无线电信号
与剑桥大学的弗兰·戴合作
最近有报道称，一个神秘的重复无线电信号来自15亿光年外的遥远星系。这些奇怪的信息是什么，我们应该使用A字吗?剑桥大学的天体物理学家弗兰·戴(Fran Day)一直在为乔治娅·米尔斯(Georgia Mills)和克里斯·史密斯(Chris Smith)研究描述这种现象的论文。首先，这个信号到底是什么?
弗兰:这是快速射电暴，它的作用和他们在锡罐上说的完全一样。它们是无线电波的爆发，在天空中随处可见。它们于2007年首次被发现，我们不知道它们来自哪里。所以它们真的很神秘。令人兴奋的是，他们发现了13个新的快速射电暴，其中一个是重复的快速射电暴。
Georgia -“repeat”是什么意思?
弗兰:这意味着当我们观察天空中的一个点时，我们会看到它多次发生射电暴。
乔治亚-对。同样的模式会一次又一次地发生吗?
弗兰:很不规律。所以它们按天到月的顺序变化。一天之内会有几次，然后一个月之后才会有一次。而且迄今为止只发现了一个重复的快速射电暴。其余的，我们看到一次爆炸，然后我们再也看不到那片天空的任何东西了。所以这是它们起源的重要线索现在有两个这样的中继器。
乔治亚-我们知道是什么导致了这些吗?
简而言之，我们不知道答案，但科学家们有很多理论。所以在天体物理学家中，一些比较流行的理论是，它们可能是黑洞或中子星之间的碰撞。他们精力充沛。快速射电暴在一毫秒内产生的能量相当于太阳80年产生的能量。所以它们必须是非常有能量的物体。它们也可能是能量特别大的超新星，即恒星生命结束时发生的爆炸。还有一些更奇特的理论，比如在一些暗物质理论中，你可以得到暗物质引起的中子星坍缩，这会导致一个大的射电暴。当然，偶尔也会有人说他们是外星人。但我认为目前还没有证据证明这一点。
乔治亚——我就知道。我就知道这一切美好得令人难以置信。我们是怎么找到他们的?
弗兰:它们是用射电望远镜观测到的。最新的结果来自于CHIME射电望远镜，它代表加拿大氢强度测绘实验。这是一个新的望远镜，三月份刚上线，显然已经有了巨大的发现。
乔治亚-这是在正确的时间出现在正确的地点的问题，还是你认为我们现在会看到越来越多这样的事情?
弗兰:我想我们会看到越来越多。CHIME有很大的视野，它可以同时看到天空的很多地方，它有非常好的放大器，这使得它非常擅长搜索快速射电暴。现在我们已经启动并运行了。我想我们可能会从CHIME看到更多的发现。
Chris - Fran，你有一个不断返回的事实，这是否意味着我们现在可以用它来尝试研究这些东西是什么因为我们可以用一系列不同的技术来观察那片空间里有什么，看看那里还有什么，然后有希望看到快速无线电重复爆发的来源是什么?
弗兰:希望如此。我们不知道中继器是否和孤立的快速射电暴是一回事。它们可能是完全不同的物体。但下一步肯定是非常仔细地观察那些我们已经看到快速射电暴的空间斑块，看看是否有其他波长的信号……
神话:基因遗传
伊娃·希金波坦，剑桥大学
通常，当我们有一个神话概念时，我们会揭穿一个普遍持有但不幸的是错误的想法;但这一次，实际上是科学界推翻了自己的一个假设。伊娃·希金波坦一直在揭开一种特殊基因遗传背后的故事……
Eva:几乎在你所有的细胞中都有一种叫做线粒体的特殊结构，这些重要的小东西几乎提供了细胞工作所需的所有能量。有点像蜂窝发电站。线粒体也很特别，因为它们有自己的DNA，与细胞的其他部分完全分离。人们早就知道，在几乎所有的动物中，只有母亲将她的线粒体DNA传给下一代。这意味着当卵子和精子融合在一起时，卵子会主动破坏精子的所有线粒体，只留下母亲的线粒体来繁殖胚胎。所以你可以说，实际上，我们从母亲那里得到了一半多一点的DNA，因为我们也从她那里得到了所有的线粒体。至少每个人都是这么想的。
有一些新的研究颠覆了科学界对线粒体遗传的理解。
一名患有疲劳症的四岁男孩接受了线粒体DNA序列检查，看看是哪里出了问题。医生们震惊地发现，他体内的线粒体并非如你所料的只有一个，而是两个。这是如此令人惊讶，以至于他们在多个实验室进行了多次测试，以绝对确定他们所看到的:一个拥有来自父母双方线粒体的人。他们开始对男孩的家人进行测试，经过进一步调查，他们发现男孩的母亲是这种奇怪现象的始作俑者。她从母亲那里继承了60%的线粒体，从父亲那里继承了40%。
考虑到这一点，他们开始寻找其他可能有类似线粒体混合物的家庭，并找到了来自世界各地三个不同家庭的17个人。这些人中的大多数都非常健康，所以从你父亲那里得到一些线粒体本身似乎并不有害。科学家们预计，这些家庭遗传一些父亲线粒体的原因可能不是“父亲强大的线粒体”，而更有可能是由于系统中的缺陷，该缺陷通常会在受精时破坏精子的线粒体。
在过去20年左右的时间里，人们一直在争论这种线粒体遗传是否可能，而这项新的研究确实有力地证明了这一点，在某些情况下，这绝对是可能发生的。这可能会为一些新的线粒体治疗打开大门，因为目前，一些最具破坏性的线粒体疾病还没有治愈的方法。
另一件事是，因为我们不会检测人们的线粒体DNA，除非他们似乎患有某种线粒体疾病，而且因为遗传了线粒体的混合物似乎不会让你生病，这可能是父亲将线粒体遗传给你的频率比我们想象的要高。也就是说，卵子通常非常擅长消灭精子的线粒体，因此父亲的线粒体遗传仍然可能非常非常罕见。
科学家找到了针对诺如病毒的新方法
David Bhella，格拉斯哥大学
现在每年的这个时候都是出了名的不适合带着各种各样的虫子和疾病外出的人。诺如病毒是最严重的罪魁祸首之一。每年有数百万人死于诺如病毒感染，导致严重的D和V型腹泻和呕吐。这种感染也经常在学校、养老院和医院引起爆炸性爆发，不幸的是，目前还没有疫苗或药物治疗可以阻止它。但是现在格拉斯哥大学的科学家们已经发现了这个病毒家族是如何完成一个关键的步骤，使它们能够感染我们肠道中的细胞:与细胞表面的分子接触会触发病毒改变其外壳的形状，形成一个连接病毒颗粒内部和细胞内部的管道，允许病毒遗传密码侵入细胞。克里斯·史密斯采访了这项研究的大卫·贝拉。
大卫-所有的病毒都需要在我们体内复制。它们不能自己生长，所以它们想进入我们体内，然后把我们细胞的机器变成制造更多病毒的工厂。所以我们开始了解包括诺如病毒在内的病毒家族是如何穿过细胞膜进入我们的细胞的。
克里斯-它们小得让人难受，但这些病毒不是。
大卫:是的，病毒非常小。我觉得病毒的神奇之处在于它们实际上比光的波长还小，给你们一个尺度的概念如果你把50000个病毒排成一行，这一行大概是句号的大小。
Chris -这对你来说当然是一个很大的挑战因为你试图理解这个实体是如何感染细胞的但你看不到它，你能吗?那你到底是怎么做这个研究的呢?
所以我们使用了一种叫做低温电子显微镜的技术，电子显微镜使用的是波长更短的电子，这使得它基本上可以看到更小的东西。低温电子显微镜是一种非常强大的方法，它在最近几年才真正出现，作为一种技术，它使我们能够在原子水平上理解生物分子的形状。所以我们可以从组成病毒的原子来看病毒的结构。这让我们深入了解病毒是如何运作的。
Chris -所以使用这种技术你可以观察病毒是怎么做的当它们接触细胞表面然后把自己偷偷带进去。这使我们对实际过程有了更多的了解，当病毒粒子这样做的时候，发生的具体细节。
大卫:是的。所以我们想了解病毒进入我们细胞的机制。所以病毒要进入我们的细胞它必须穿过细胞膜。相比之下，病毒是非常小的细胞是巨大的，它被一层膜包围着就像一个脂肪层病毒需要尝试穿过它。它就像一堵砖墙。所以病毒进化到可以与细胞表面的分子结合，我们称之为受体。病毒与受体结合然后欺骗细胞将病毒带入细胞内这一过程被称为内吞作用，包括将物质带入泡或囊泡中。所以病毒可以穿过细胞膜但它仍然被包裹在称为核内体的囊泡中病毒需要冲破它。病毒想要突破细胞膜是一个非常困难的挑战。所以它基本上还是在细胞外。 It hasn't entered the cytoplasm of the cell.
克里斯-我想这有点像如果我把手指伸进去给气球充了气，我的手指会在气球里，但我的手指周围仍然有一层气球。病毒的问题是我如何穿过这层橡胶才能真正进入细胞内部。那么你是怎么对付这个的，他们是怎么做的?
大卫-我们观察了病毒与受体结合时的结构。我们是这样做的把病毒包裹在细胞受体的一个片段中。我们发现它会导致病毒发生很大的结构变化。我们发现这种结构上的改变导致了一个管子的形成它喜欢插入细胞膜。所以我们认为这个管子将提供一个通道，病毒可以通过它将基因注入细胞，然后它可以开始接管细胞，把细胞变成一个病毒制造工厂。
Chris -所以你有了这个结构这个微小的病毒颗粒它基本上是蛋白质，是它的外壳。当它在泡内与它喜欢停靠的受体接触时，这迫使病毒蛋白质重新排列并改变形状。其中一组特别形成了这个通道它将病毒颗粒内部和细胞内部连接起来这是遗传信息流动的入口。
大卫:完全正确。
Chris -这是否意味着现在你对这方面的了解更多了我们知道如果我们要研制出抗诺如病毒的药物我们可能要做什么?
大卫:我们的研究为我们设计预防诺如病毒病的方法提供了另一个目标。所以我们现在了解了这个管的结构并且对导致基因组释放的机制有了很好的了解。因此，这给了我们必要的洞察力，去尝试和设计测试，我们可以用来筛选药物，以防止这一过程，当然，如果你能阻止感染的第一步，那么你就会阻止病毒的传播。这是一个非常强大的东西，值得我们去尝试和追求。
白蚁帮助雨林在干旱中生存
与利物浦大学的汉娜·格里菲斯合作
根据保护组织“全球森林观察”的数据，我们每秒钟就会失去一块足球场大小的雨林。这些土地用于伐木、种植和住房，也受到气候变化影响的威胁。因此，科学家们正在努力了解如何最好地保护我们现有的热带雨林。他们最近发现，我们之前忽视了一个不太可能的英雄，它帮助生态系统在面对干旱时自我保护。伊兹·克拉克与利物浦大学的研究员汉娜·格里菲斯进行了交谈，以找出它是什么……
汉娜:我们主要感兴趣的是量化白蚁在维持雨林生态系统功能方面的作用，但碰巧我们的大型实验恰逢2015年和2016年厄尔尼诺大干旱。所以我们认为这是一个非常令人兴奋的机会，不仅可以研究白蚁是如何影响生态系统过程的。我们可以看看这些生态系统过程是如何对干旱做出反应的，以及白蚁是如何负责维持这些过程的。
伊兹:那么这些白蚁在大干旱期间做了什么呢?
汉娜:是的，其中一个非常令人兴奋和惊讶的结果是，白蚁的数量在干旱期间几乎翻了一番，这对我们测量的一些过程产生了很大的影响。首先，土壤湿度:我们有这些试验田，我们通过实验抑制白蚁的数量，所以我们有白蚁较少的森林区域，我们有不影响群落的控制区。我们发现，在干旱期间白蚁存在的地方，土壤湿度更高，凋落叶分解也更高，异质性(土壤养分的变异性)也更高。这导致了幼苗成活率的提高。因此，在白蚁代表所有这些东西的地方，白蚁增加了，而在没有白蚁的地方，我们看到这些活动减少了，但只是在干旱期间。这些差异在对照区和抑制区之间只有在干旱时期才明显。
伊兹:所以在正常情况下，这是一种相当平衡的水平，但在这些干旱期间，你几乎会期望发生相反的情况;在干旱期间，一切都变得更加干燥和干旱。
汉娜-没错。这正是我们期望看到的，所以我的意思是，当然在干旱期间，所有的东西都干涸了。这片森林相当荒凉。你曾经走过森林，看到落叶又湿又软，水从叶子上滴下来。但在干旱期间，所有东西都变得又脆又干，树木开始落叶，因为所有东西都受到了非常非常大的压力。所以我们预计所有这些过程，分解，土壤湿度，也会减少。我们发现，在白蚁存在的地方，它们保持着这些过程，这非常令人兴奋和惊讶。
伊兹——我明白了!所以它们就像这些小工程师，帮助提取几乎所有的营养物质，然后帮助雨林继续接管。
汉娜-是的，这正是我们发现的。
伊兹-知道为什么会这样吗?
汉娜-我们不知道具体原因。我们可以假设为什么白蚁在干旱期间会大量增加。白蚁在森林里移动主要是在土壤表面下的隧道里，可能在正常情况下非常非常潮湿的地方，它们实际上很难在隧道里移动，而在土壤稍微干燥的地方，它们可以更容易地移动;他们的隧道很少被水浸透。这也可能是因为，也许，它们会从蚂蚁的捕食中得到一点释放，而蚂蚁在干旱中可能不太适应。所以我们不知道为什么它们在干旱期间数量增加，但我们有一些需要进一步测试的线索。
伊兹-为什么这很重要?
汉娜:随着气候变化，我们知道干旱的频率和严重程度将会增加。这是有人预测到的。我们知道这些热带雨林的压力会越来越大。我们也知道，在扰乱雨林系统的地方;在你有选择地砍伐或砍伐森林的地方，白蚁群落受到了影响——它们受到了负面影响。白蚁的多样性减少了，我们知道白蚁在干旱期间对维持生计非常重要。
这意味着我们有大面积的人类改造森林，那里的白蚁减少了。这意味着这些森林对干旱的抵抗力较弱，主要是因为白蚁群落的减少。另一件事是，我认为，这是一种更广泛的范围，不仅仅是考虑白蚁:我认为它再次证明了保护完整生物群落的必要性，因为直到我们在干旱期间和干旱之外看到白蚁，我们才知道它们如此重要，直到系统受到压力。这意味着可能有许多其他的生态系统过程和许多其他的生物进行这些过程，我们还没有测量到。但我们正在继续侵蚀生物多样性，这意味着我们不知道我们正在失去什么保护，直到它已经消失。
微生物:从土壤开始
与剑桥大学的贾尔斯·奥德罗伊德合作
我们开始了土壤中的微生物之旅。土壤不仅仅是植物的水和矿物质的来源;这是一个充满微观生命的完整生态系统。其中一些微生物与植物形成了特殊的关系，使它们能够在某些地方生长——并产生产量——否则它们就不能。其中包括所谓的固氮细菌。
这些细菌可以从空气中获取氮，并将其转化为一种可以用作肥料的形式。但只有一些植物有基因使它们能够与这些微生物合作，这样它们就能从这种效应中受益。因此，剑桥大学塞恩斯伯里实验室的科学家们正在探索是否可以将豌豆等植物的基因转移到大麦等目前无法做到这一点的植物中，这样我们就可以减少这些作物所需的肥料量。Hannah Laeverenz Schlogelhofer带着一把铲子去见Giles Oldroyd，看看他是如何……
贾尔斯-我要把这棵刚长出来的植物挖出来。你可以看到已经深入土壤的根，这是植物与微生物形成有益联系的界面。在这一小块土壤里会有数十亿的细菌。这是一个非常非常丰富的微生物环境。有很多真菌，很多细菌，其中很多是腐生植物——它们只是以土壤的分解为生。但其中一些微生物是专门与植物联系在一起的。
微生物可以为植物提供两种必需的营养。真菌可以提供磷酸盐，细菌可以提供氮。一种叫做根瘤菌的特殊细菌群有能力将空气中的氮转化为氨
只有少数几种植物——豆科植物，也就是豌豆和豆类——与固氮细菌有关，植物的根长入土壤。它们找到生活在土壤中的细菌，然后将这些细菌吸引到它们的根部，这些细菌在植物的根部定居，然后在植物的根部进行固氮。
汉娜-在农业中，化肥不是依靠土壤中的细菌，而是用来为作物提供所需的氮。但化肥的大量使用对环境有重大影响……
贾尔斯-它被冲进我们的河流、小溪、海洋和海洋，给生物多样性和水生系统造成了重大问题。它还导致大气中大量的氮污染。当你向土壤喷洒这些氮肥时，其中一些会转化为气态的氮，称为氧化亚氮，它们是非常强大的温室气体。它们作为温室气体的威力是二氧化碳的35倍。农业占全球温室气体排放总量的30%左右，其中大部分来自氮肥的施用。
如果我们能减少氮肥的使用量，那么我们就能解决水污染问题，同时也能解决农业产生的一些温室气体排放问题。将土壤微生物的力量引入农业以获取氮和磷是一个巨大的潜力
只有豆科植物可以与固氮细菌形成联系。然而，通过将这种能力转移到其他植物上，未来可能会发生变化。特定的基因可以从豆科植物中分离出来，比如豌豆。一旦分离出来，一个叫做细菌基因转移的自然过程就会被用来把豆类的基因转移到大麦中。
贾尔斯-我们有转基因大麦。我们正在研究哪些植物能很好地表达这些基因，然后我们正在测试将这些基因转移到大麦上的所有效果，所以在两年的时间里，如果你回来找我，我希望我有一个更好的答案，关于这个工程的含义是什么。
汉娜:然后我们穿上实验服，去看看这些转基因大麦植物。
贾尔斯:我们现在在塞恩斯伯里实验室的内部，我们在那里种植所有的植物，这些都是转基因植物。我们必须在一个非常严格控制的环境中进行，这样种子就不会从任何环境中逃逸。
我们现在可以进入生长室，你可以看到有很多大麦植物在这里生长。这些转基因植物携带了一些来自豌豆的基因，我们希望这些基因能够转移固氮共生。
汉娜:它们看起来就像普通的大麦植株。
贾尔斯-是的。所以它们是非常普通的大麦植物，它们的行为就像普通的大麦植物一样。它们只是从豌豆中携带了一些额外的基因，这些基因会影响它们与土壤中细菌的联系。
汉娜:为什么这里这么吵?
贾尔斯-这么吵只是因为我们要控制温度。所以这里有很多气流。
汉娜-那是从天花板上喷进来的吗?
喷进去只是为了控制湿度。我们试图通过灯光、湿度和空气控制来为这些大麦植物创造最佳的生长环境。
为了避开噪音和潮湿，我们回到了贾尔斯的办公室。基因工程植物在减少我们对肥料的依赖和利用微生物的固氮能力方面具有巨大的潜力。但是庄稼什么时候才能长出来呢?
Giles:我很难给它设定一个时间框架，因为如果我们现在的假设是正确的，那么实际上只有很少的基因，那么我想说可能有10年的时间窗口，但我们正在研究未知的东西。这是科学的本质，没有保证。
汉娜:和任何新技术一样，潜在的安全问题也需要考虑。
贾尔斯-现在我们的庄稼还没种好。所以我们没有能力测试安全问题，但这是我们必须考虑的事情。这将是你在谷物中加入的一个主要特征。所以我们必须考虑对环境和人类健康的安全影响。但我认为，目前这项技术的潜力，尤其是减少农业污染的潜力，是如此巨大，我们真的必须努力去做。承认这些风险的存在，并尽我们所能减轻这些风险
从新鲜蔬菜到发酵食品
与剑桥大学的Ljiljana Fruk合作
一旦我们种植和收获了农作物，我们就可以利用其他微生物来释放食物中化学锁住的味道和能量。这就是发酵的过程。剑桥大学的化学家Ljiljana Fruk将为我们讲解它的工作原理。她给克里斯·史密斯带来了一些卷心菜……
Ljiljana——实际上我自己做了这个实验。我们来测试一下，这是Ljiljana做的酸菜。这是起始试剂。
克里斯-好吧，所以酸菜是用卷心菜籽做的，你要给我一罐生卷心菜。我来拿一些。
Ljiljana -是的。
克里斯-你想让我吃这个吗?
Ljiljana -我想让你尝尝这个。
克里斯——其实我很喜欢卷心菜。这真的很好。
Ljiljana -是的，但是味道不怎么样，不是吗?但如果我现在给你一份发酵的卷心菜，也就是我们所说的酸菜?告诉我，如果你想要更多一点。
克里斯-好的。Ljiljana现在给我的是一个塑料锅，你仍然可以认出这是卷心菜，但它几乎是半透明的。我们开始吧。
Ljiljana -是的。而且它更柔软。我想你会觉得。我想你会承认它更有味道。
克里斯-味道好多了。它有一种酸味。所以它的酸性更强。
Ljiljana -是的。
克里斯:而且软多了。
Ljiljana -是的。
克里斯:所以我几乎可以用舌头在上颚摩擦就把卷心菜融化掉，而不必用大量的下颚动作来咀嚼它
Ljiljana——当然。
克里斯-现在你叫它发酵卷心菜了。我猜除了让微生物来做，你什么都没做。这是微生物的工作。
Ljiljana——没错，生活在卷心菜叶子里的一些微生物确实存在，它们完成了这个过程。你只需要用一点盐来处理卷心菜，所以你要把盐放在水里，你要把卷心菜放在一个密封的容器里。这些存在于叶子上的微生物会使化学反应进行得更快，并产生一系列原本不存在于卷心菜中的化学物质和产物，
Chris -所以关键是当你把材料切碎并准备好后，你保存它的条件。所以缺乏空气。你排除了氧气。还有盐，它有什么用?选择正确类型的bug。所以生卷心菜会被一大堆微生物覆盖，不是吗?
Ljiljana——没错。一般来说，你知道，微生物会在空气中会在我们的皮肤上所以它们也在植物中。
所以通过加入盐你选择了有益的细菌它们会进行一些发酵反应它们会产生酸作为产物。这种酸会选择另一种有益的细菌，这种细菌会增强食物的味道。有趣的是，尽管这些细菌在克罗地亚和英国都是一样的，但它们的产品还是略有不同，因为卷心菜的生长方式不同，所以它们的产品也略有不同。我认为这就是发酵的美妙之处特别是在食物保存或提高食物质量方面，你可以有相同类型的微生物可能只是比例略有不同它们会给你带来略有不同的产品。
这是细菌从食物中释放出的各种化学物质，这些化学物质被写入了细菌的基因中。
Ljiljana——没错。
Chris -但是你在强迫它们选择方向，因为你为其中一些创造了理想的条件。因为我想谈谈食物变质和发酵之间的区别因为如果我把同样的卷心菜和同样的微生物菌落放在桌子上，或者放在同一个锅里，但不是在你放它的条件下。连一半的胃口都没有。
Ljiljana:是的，你可能已经有了，所以你会有这种粘稠的黑色团块，它会形成，这是因为你现在有不同的条件来选择负面细菌，这些坏细菌会导致腐烂。所以在发酵过程中，好的和坏的之间有一条细线。这总是和比例有关。有趣的是，我们的肠道里也有相同类型的细菌，相似的类型。有些是好的，有些是坏的，所以保持这种平衡非常重要
克里斯-你知道吗，一只小鸟告诉我，Ljiljana，你真的要开一家餐厅，它是由这项技术提供信息的。
Ljiljana -是的。不幸的是我们不是第一个在哥本哈根有一家叫诺玛的餐厅，一家开始研究发酵的著名餐厅。我的一个朋友是厨师我们意识到发酵对于释放味道非常重要。所以我们要研究一些原始的野生生物，微生物看看它们在地理环境中是如何影响食物的。南欧和北欧的食物有什么不同?这取决于发酵的条件。
克里斯-餐厅在哪里?
Ljiljana -在萨格勒布。一个月后开业。
克里斯-哦不!我爱萨格勒布。这是一个美丽的城市。我在那里待了一年左右。
Ljiljana -所以你会收到邀请，但你也需要在我们的发酵实验室做一些工作。所以你可能有自己的微生物菌株。金宝搏app最新下载裸科学家菌株
克里斯:除了卷心菜，你还打算发酵什么?
Ljiljana:所以我们也会做醋，我们会做各种酱汁，你基本上可以发酵任何欧洲地区的蔬菜和食物。
消化反刍动物的科学
克里斯·克里维，贝尔法斯特女王大学
不仅仅是我们人类利用发酵来改善食物。这种生化过程也发生在反刍动物的胃里，包括奶牛。贝尔法斯特女王大学全球食品安全研究所的克里斯·克里维(Chris Creevey)加入了乔治亚·米尔斯(Georgia Mills)的行列，讲述了奶牛消化科学的内幕。但是为什么微生物对奶牛很重要呢?
Chris -一般来说，哺乳动物并不能很好地消化植物细胞壁中的碳水化合物，所以像牛、绵羊、山羊和长颈鹿这样的反刍动物已经进化出了多室胃;第一个房间是最大的，里面有高度多样化的微生物群落，它们的唯一工作是消化和分解这些碳水化合物，使其更容易被宿主吸收。
乔治亚-对。所以我想，奶牛的饮食选择太糟糕了。如果它们体内没有这个微生物群落，它们就无法消化这些草。
克里斯-没错。实际上，奶牛并不是靠草为生，而是靠微生物本身为生。微生物的活动，甚至微生物本身的细胞壁，对奶牛来说都是非常重要的蛋白质来源。
乔治亚-对。所以它们吃草来喂养微生物，然后微生物也喂养它们。
克里斯-是的，你可以这么看。
乔治亚州——有意思。当微生物分解这些草的时候呢?这产生了什么样的东西?
克里斯:总的来说，它能产生很多对奶牛非常重要的营养物质。但是也有……这个群落非常多样化:有细菌，古生菌，真菌。其中一些对正在进行的核心发酵过程不是很重要，其中一些就像是挂在一边，有点机会主义。其中之一是古细菌，它们利用房间里的游离氢，作为它们新陈代谢的一部分，产生甲烷作为副产品。
乔治亚-对。甲烷是什么?为什么这是个问题?
克里斯:对我们来说，关于甲烷的一个问题是它是一种强效的温室气体，它的温室效应是二氧化碳的24倍。所以，当你把世界各地大量的农业动物加起来，就会产生大量潜在的温室气体排放。平均高达全球排放量的7%或8%。
乔治亚-对。我得说你让我打消了之前我们在节目开始前聊天时的一个念头。我一直以为牛会放甲烷。
克里斯-是的。这是很多人都有的。因为瘤胃是消化系统的第一个腔室，甲烷被打嗝排出。绝大多数。所以是的，它们不会放那么多甲烷。
乔治亚——不管怎样，迷人。我们能做点什么吗?
Chris -现在有很多研究正在进行，寻找减少甲烷的不同方法，同时提高这些动物的效率，因为甲烷的产生本身就代表了牛的能量损失。所以如果你能减少甲烷，那么你就能增加进入动物体内的能量。
它们以不同的形式存在:有些是添加剂;饲料中的一些添加剂，如藻类，在减少甲烷方面具有非常有趣的潜力;其他可行的正在研究的方法是观察动物的繁殖，因为你可能会繁殖它们以产生更少的甲烷;或者你甚至可以给它们接种疫苗，让它们产生自己的抗体，专门减少瘤胃里的古细菌。有很多非常有趣的研究。
乔治亚州——我们能不能找些牛来给我们呼氧气，而不是甲烷?
克里斯-那可真是了不起。瘤胃是一个非常厌氧的环境，里面根本没有氧气。生活在那里的生物对它非常敏感，所以那里的任何氧气实际上都可以阻止整个发酵过程的发生。所以可能不是氧气。
乔治亚-没关系。考虑到它们如此重要，当农民给动物使用抗生素时会发生什么?这可能会消灭这个群落，意味着它们无法消化草吗?
克里斯:一般来说，抗生素往往对某些特定的生物群体很有针对性，所以它们不会消灭所有的生物。传统上，抗生素被用作饲料中的添加剂，只是为了提高动物的生长速度。这主要发生在饲养场。但自21世纪初以来，这种做法在欧盟已经被禁止了，在世界其他地区也被禁止了——这很重要，因为我们不想看到的是，我们增加了抗微生物耐药性基因和微生物群等与我们食物链相关的东西的发生率。
乔治亚-对。所以如果我们给奶牛注射抗生素，那么抗生素耐药性就会在它们体内生长。然后，我猜，我们吃牛?
克里斯:是的，这很复杂，因为，你知道，抗生素是由微生物产生的天然化合物，它们在这些群落和微生物群中发现很多。因此，你总能发现抗微生物药物抗性基因，因为这有点像两个群体之间的战争。
我想它总是存在的，但是如果我们在系统中加入抗菌剂，我们所能做的就是增加抗微生物基因在社区中的流行，我们可能会冒着社区成为抗微生物耐药性基因的储存库的风险，这些基因会被转移到食物链中，甚至可能进入人类病原体，所以我们真的必须非常小心我们如何使用它们。
为奶酪欢呼三声……和微生物!
和布朗文·珀西瓦尔，尼尔的院子奶牛场
我们有奶牛掩护!但是，除了甲烷，奶牛还能排出什么呢?当然是牛奶;牛奶能做什么?答案是我们最喜欢的食物之一!团队的汉娜和亚当向我们快速介绍了奶酪的制作过程，这是一门可以追溯到7000多年前的艺术。另外克里斯·史密斯和布朗文·珀西瓦尔也在演播室;她是伦敦尼尔院子奶牛场的奶酪采购员，也是这本书的合著者重新发明轮子——牛奶、微生物和为真正的奶酪而战．
汉娜:第一块奶酪可能是偶然制成的。
历史学家认为，几千年前，当人们把牛奶储存在小牛的胃里时，他们就发现了牛奶的奶酪潜力。把它放在那里太久后，液态奶开始凝结在一起。
幸运的是，从那时起，奶酪制作已经取得了长足的进步。现在有数百种不同的奶酪，从奶油卡门培尔奶酪到浓郁的切达奶酪。但它们是如何制成的呢?
亚当:制作奶酪的主要原料是牛奶，对大多数奶酪来说，这意味着牛奶。
汉娜:不过，山羊奶、绵羊奶甚至水牛奶也会被使用。把液态牛奶变成奶酪的第一步叫做酸味。
这是指细菌——无论是天然存在于生牛奶中的细菌还是添加到巴氏杀菌牛奶中的细菌——消化牛奶中的乳糖并将其转化为乳酸，使牛奶变酸。
汉娜-这种酸性环境有助于下一阶段-凝固-水分被挤出。牛奶在一种叫做凝乳酶的酶的作用下凝结，这种酶也被奶酪制造商称为凝乳酶。
凝乳酶使牛奶中的蛋白质聚集在一起，开始从稀的乳清中分离出来，形成固体凝乳。
这些凝乳是由微小的粘性蛋白质组成的三维网，可以捕获脂肪球和细菌。
亚当-一旦凝乳凝固，就把它们切成块，把水分排掉。
汉娜:根据制作过程的不同，在一桶凝乳上，时间、温度、切割、搅拌和挤压等因素都有可能组合在一起，同样的牛奶可以被制成各种不同的奶酪。
亚当——凝乳与盐混合，压入模具，静待成熟。
汉娜——随着奶酪的陈年，凝乳中的盐、湿度、温度、酸度和营养物质决定了哪些微生物会生长和繁殖……
微生物酶将无味的脂肪和蛋白质分解成小的挥发性分子，创造出我们喜欢的奶酪的味道和气味。
克里斯-我们不应该!谢谢汉娜和亚当。现在和我们一起品尝奶酪微生物的是布朗文·帕西瓦尔，她是伦敦尼尔院子奶牛场的奶酪采购员。她也是《重新发明车轮》一书的合著者——牛奶、微生物和为真正的奶酪而战。而且很高兴地说，她面前有一块看起来很美味的奶酪。你带来了什么?
布朗文——我给你带来了两种不同的山羊奶酪，产自斯塔福德郡一个叫海菲尔德农场奶场的农场。它们的特别之处在于它们没有添加微生物，只表达了农场牛奶中的微生物群落，但实际上是以两种完全不同的方式来实现的。
Chris -所以当你说到微生物的时候，你从动物身上提取牛奶然后牛奶中自然存在的微生物被用来创造我们刚刚听到的过程以产生这些变化和这些味道?
布朗温:没错。如果你回顾大约120年前，没有人在牛奶中添加微生物来制作奶酪。
当牛奶离开健康动物的乳房时，它是无菌的，但随后它有很多机会与环境中自然产生的微生物接种，这些微生物可能来自乳房，来自奶牛的皮肤
克里斯，从农民手里吗?
布朗文:当然
有很多有趣的乳酸菌，这些细菌会使牛奶发酵，将乳糖转化为乳酸，这是奶酪制作过程的核心，但也有很多有趣的成熟细菌，它们在奶酪成熟过程中负责许多风味的发展，其中许多成熟细菌实际上是表皮细菌。
克里斯:所以基本上，收集、储存大量牛奶和制作奶酪的环境会随着时间的推移变成一场完整的细菌盛宴，那里会有大量的微生物。因此，随着时间的推移，奶酪制作区域会变得更好，合适的细菌种类会得到大量的丰富。和真菌。
布朗温:当然。其中一件非常有趣的事情是观察哪些微生物在农场的不同区域占主导地位，然后这些微生物是如何在奶酪的外部或内部表现出来的。所以在海菲尔德农场奶制品中占主导地位的微生物我们品尝的这些奶酪就来自那里，它们可能是乳酸乳球菌就像你在不同的农场看到的那样但很有可能它们是同一种微生物的不同菌株这些微生物会给奶酪带来不同的味道。
克里斯-如果你对牛奶进行巴氏消毒那不会破坏所有的微生物吗这是否意味着牛奶对奶酪制作毫无用处，如果你对牛奶进行了巴氏消毒，你就必须把微生物加进去?
布朗温:巴氏杀菌法是对牛奶进行热处理，这样就能去除牛奶中的各种微生物。但它并不能杀死牛奶中的所有微生物。有些高温细菌可以在巴氏灭菌中存活下来，你在某些洗过的奶酪外面发现的许多成熟细菌都是高温细菌，可能来自原始的生牛奶。
所以这并不是说它把微生物板擦得干干净净，但它肯定会减少那里正在发生的生物的多样性。
克里斯:好吧，我被这些从盘子里飘出来的可爱的气味所吸引。给我讲讲这两种奶酪其中一种看起来比较硬另一种是圆形的香肠状奶酪，这两种奶酪是什么?它们有什么不同?
布朗文:硬奶酪是一种很新的奶酪叫做海菲尔德奶酪制作者乔和艾米决定开始制作这种奶酪因为作为英国奶酪制作者，他们对制作典型的英式奶酪很感兴趣。
克里斯:很好吃。我现在就告诉乔。就是美味的奶酪。太好了。等等，乔治娅说她想要一些。
乔治亚:是的，请!
布朗温——英国奶酪非常喜欢在相当温暖的温度下储存一夜的牛奶，这样可以让那些本地微生物在牛奶中开始繁殖和生长。我们称之为预熟非常有趣的是，这也是这盘奶酪的另一种风格的一种技术我们也更多地将其与法国的农场联系起来。这种香肠奶酪叫做Innes Log，很新鲜，很酸外皮有点怪，外表看起来很聪明，所以用同样的原料，牛奶，然后把它放在两个不同的过程中你可以选择不同的细菌群然后在不同的基质中生长，制造出完全不同味道的奶酪。
克里斯:所以基本上你是在通过改变制作奶酪的环境和制作奶酪的技术来进行强烈的选择，因为微生物的数量略有不同。微生物种群的这种变化意味着你会得到稍微不同的生物化学，改变和什么是开始的材料，但也增加了他们自己独特的味道指纹。
布朗文:没错。所以就像你准备做一批酸菜一样你需要提供一个咸的环境你需要提供一个厌氧的环境来选择那些微生物。
乔治亚州——这可能是一个愚蠢的问题，但是有洞的瑞士奶酪。微生物也会这样吗?
布朗文:当然有。瑞士奶酪上的洞是由一种叫做丙酸杆菌的细菌造成的，它们在成熟过程中产生气体，你会得到那些非常漂亮的圆洞。
还有其他微生物在成熟过程中产生气体会导致缺陷有时你会看到这种奶酪，不是有洞而是在中间有很大的裂缝和裂缝。这些都是由梭状芽胞杆菌引起的它可以产生氢气和丁酸
克里斯:闻起来像呕吐物!
布朗温-是的，这是呕吐物的主要味道成分，你可以想象，在奶酪成熟过程中，这些微生物在奶酪中生长，它们尝起来像生病了，它们完全不能出售，更不用说它们有很大的裂缝了!
Chris -我突然想到一个问题，关于细菌的选择。为什么牛奶奶酪和山羊或绵羊奶酪之间会有这样的区别呢?你可以根据味道来判断你吃的是什么。这是因为牛奶的初始成分不同，还是因为微生物谱不同，还是两者都有?
布朗文-我想说可能两者都有。牛奶的脂肪酸组成与羊奶和羊奶不同而羊奶中含有的脂肪酸己酸，辛酸都来自capra也就是山羊，有山羊的味道。如果你喝的是新鲜的羊奶，脂肪还没有开始分解，它尝起来一点都不羊味，但是当你开始分解的时候，你就会得到真正的羊味，所以是的，这和牛奶的初始成分有很大关系。
克里斯-人们是在科学研究这种食物吗?换句话说，人们现在是否正在利用微生物学的力量和我们对生物技术的理解，在混合物中加入一些神奇的微生物，从而制造出更令人兴奋的味道、质地和种类的奶酪?
布朗文:是的，人们多年来一直在努力开发能产生特定味道的细菌培养物，市场上已经有很多这种设计培养物。
同时农舍代表人物是一个非常激动人心的时刻,因为有许多科学家微生物学家正在寻找模型系统研究微生物群落形成和他们发现,实际上与肠道微生物群需要非常厌氧条件下很难保持在实验室,奶酪是一个系统,所有你需要的是一个葡萄酒冷却器可以增长自己的奶酪皮和详细地看看他们,然后开始用它们来梳理微生物竞争，交流等的一些基本原理。
为什么旧肥皂不能产生泡沫?
伊娃一直在努力回答威廉的问题……
伊娃-来自论坛的艾伦·卡尔弗德他说:“我的猜测是，大多数肥皂都含有易挥发和易溶解的成分，随着肥皂的体积比增加，肥皂的表面会缩小，这些成分有助于起泡。所以这些成分流失得更快。”但是专家们是怎么想的呢?英国皇家化学学会《化学世界》商业编辑菲利普·布罗德维斯给了我们这样的答案。
菲利普-小肥皂不能产生这么好的泡沫的原因主要是表面积。要形成气泡，你需要把肥皂溶解在水中，然后搅拌它，用一小块肥皂，你只能溶解肥皂表面的肥皂分子。用一个大棒子，你湿手上的水会接触到相当大的面积，所以可以很快地溶解很多肥皂，产生大量的泡沫。但是用较小的棒子，你与手接触的表面积就较小。所以即使你手上有同样数量的水，肥皂释放的速度也会变慢。
Eva- Paul Dauenhauer是明尼苏达大学化学工程和材料科学的副教授，也是一个肥皂爱好者，她补充了这一点。
一个三维物体，比如一块肥皂，缩小了原来的一半，实际上只有原来的八分之一的表面积。人们用洗手棒擦洗的时间不长了，人们的感觉是，他们没有把那么多肥皂转移到手上。
伊娃:对。因此，根据这个数学公式，要使用一块变小了一半大小的肥皂，你需要洗手的时间是原来的八倍。难怪我们会变得不耐烦。
第二个影响是洗手者随着时间的推移对肥皂条的感知，肥皂条是由肥皂分子等重分子组成的，但它们也含有轻成分，可以增强洗手体验。洗手的人知道有些化合物会增加颜色和气味，但添加的其他成分有额外的好处，比如稳定泡沫或消除硬水的影响。
Eva -硬水，就像我们在剑桥遭受的那样，含有金属，这些金属会与肥皂分子结合，使它们无法正常清洁。肥皂制造商添加了一种叫做螯合剂的特殊化合物，它可以与金属结合，保护肥皂分子。但这和一小块肥皂起泡沫有什么关系呢?
随着时间的推移，这些较轻的化合物会蒸发到空气中，或者比较重的肥皂化合物更快地渗入水中。最终的结果是，较小的肥皂块在其使用寿命后期形成稳定的泡沫的效果较差，而这些泡沫对洗手很好。
伊娃-菲利普对那些洗手的人有一个额外的建议。
菲利普-你可能会得到一个更好的泡沫，通过小心地在你的手上加更多的水。但如果不洗掉现有的泡沫，这是很难做到的。或者，当肥皂棒足够小的时候，试着在湿手背和手掌上摩擦，这样它就会暴露在更多的水里，溶解更多的肥皂。
Eva:好了，下次我们来回答Marcus的问题。
马库斯:橡树和其他树木怎么能长得这么大，却没有在地球上形成一个整体呢?如果它们的质量不是来自泥土，那又来自哪里呢?伊娃-Alan Calvert from the forum said my guess is that most soaps include volatile and easily soluble components that aid lathering, as the bar shrinks its surface to volume ratio increases. So these components are lost more rapidly. But what do the experts think. Phillip Broadwith, business editor at chemistry world for the Royal Society of Chemistry, gave us this answer.
菲利普-小肥皂不能产生这么好的泡沫的原因主要是表面积。要形成气泡，你需要把肥皂溶解在水中，然后搅拌它，用一小块肥皂，你只能溶解肥皂表面的肥皂分子。用一个大棒子，你湿手上的水会接触到相当大的面积，所以可以很快地溶解很多肥皂，产生大量的泡沫。但是用较小的棒子，你与手接触的表面积就较小。所以即使你手上有同样数量的水，肥皂释放的速度也会变慢。
Eva- Paul Dauenhauer是明尼苏达大学化学工程和材料科学的副教授，也是一个肥皂爱好者，她补充了这一点。
一个三维物体，比如一块肥皂，缩小了原来的一半，实际上只有原来的八分之一的表面积。人们用洗手棒擦洗的时间不长了，人们的感觉是，他们没有把那么多肥皂转移到手上。
伊娃:对。因此，根据这个数学公式，要使用一块变小了一半大小的肥皂，你需要洗手的时间是原来的八倍。难怪我们会变得不耐烦。
第二个影响是洗手者随着时间的推移对肥皂条的感知，肥皂条是由肥皂分子等重分子组成的，但它们也含有轻成分，可以增强洗手体验。洗手的人知道有些化合物会增加颜色和气味，但添加的其他成分有额外的好处，比如稳定泡沫或消除硬水的影响。
Eva -硬水，就像我们在剑桥遭受的那样，含有金属，这些金属会与肥皂分子结合，使它们无法正常清洁。肥皂制造商添加了一种叫做螯合剂的特殊化合物，它可以与金属结合，保护肥皂分子。但这和一小块肥皂起泡沫有什么关系呢?
随着时间的推移，这些较轻的化合物会蒸发到空气中，或者比较重的肥皂化合物更快地渗入水中。最终的结果是，较小的肥皂块在其使用寿命后期形成稳定的泡沫的效果较差，而这些泡沫对洗手很好。
伊娃-菲利普对那些洗手的人有一个额外的建议。
菲利普-你可能会得到一个更好的泡沫，通过小心地在你的手上加更多的水。但如果不洗掉现有的泡沫，这是很难做到的。或者，当肥皂棒足够小的时候，试着在湿手背和手掌上摩擦，这样它就会暴露在更多的水里，溶解更多的肥皂。
Eva:好了，下次我们来回答Marcus的问题。
马库斯:橡树和其他树木怎么能长得这么大，却没有在地球上形成一个整体呢?如果它们的质量不是来自泥土，那又来自哪里呢?
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