作者：张明龙,张琼妮
出版社：知识产权出版社
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国外生命体领域的创新信息试读：
前言
现代生命科学研究表明，基因、蛋白质和细胞构成生命基础，由此起始，出现了微生物、植物和动物等生命体。微生物中的病毒，只含有基因和蛋白质两个生命基础要素，有的像朊病毒，甚至仅由蛋白质构成。除病毒以外的其他微生物，如细菌、酵母菌、霉菌、藻类等，与植物和动物一样，都同时含有基因、蛋白质和细胞三个生命基础要素。微生物除蕈类真菌外，它与动植物的显著差别是，个体微小，通常无法用肉眼来观察。植物和动物，虽然都含有三个生命基础要素，但是，两者之间的基因、蛋白质和细胞却存在着很大差异。就细胞来说，动物细胞缺少植物细胞中的细胞壁，也不含叶绿体，而且囊状液泡也不像植物细胞那样明显。这使得动物不能像植物那样，可以把无机物合成为有机物，它只能通过吃下有机物，用以维持和延续自己的生命。21世纪以来，生命现象，特别是生命体及其生态状况，引起众多专家和学者的关注，他们从不同领域、不同角度，以及不同方法来研究生命体问题，从而使这方面的研究成果，在世界科技成果总量中占有很大比重，由此产生了丰富多彩的创新信息。本书把国外21世纪以来生命科学的研究成果作为考察对象，集中分析微生物、植物和动物等生命体方面的创新成果，在充分占有原始资料的基础上，抽绎出典型材料，精心设计成研究生命体领域创新信息的思维脉络和框架结构。本书由三章内容组成：
第一章 微生物领域研究的新进展
1．国外在原核生物研究方面的新成果（1）细菌生理及功能研究，揭示出幽门螺旋杆菌生理机制、痢疾杆菌生理机制、百日咳杆菌生理机制和金黄色葡萄球菌生理机制，破解了肠道菌群的生理现象、人体细菌生理现象和海洋细菌等生理现象，还发现了纳米比亚珍珠硫细菌、抗辐射菌、屎肠球菌等细菌具有的特殊功能。（2）细菌种类研究，培育出降血压乳酸菌种、可部分替代抗生素的新益生菌，开发出首个可用的人造细菌菌株；发现含有新限制酶的细菌突变种、炭疽杆菌的新变种，以及一种生存在极端环境中的新型古生菌；还发现了一些有利于环境保护的新细菌。（3）细菌开发利用方面的研究，利用细菌清除工业废水、汞、铀和卤代化合物等污染物质，利用细菌制造氢气、寻找海底石油，以及把一氧化碳变成燃料丙烷等来推进能源开发，利用细菌研制青蒿素、防病健康食品、杀虫剂、抗菌药物、减肥药物、单糖和乳酸等生物医用产品，同时，还利用开展各种实验活动。（4）细菌致病及防治研究，揭开炭疽杆菌和白色念珠菌的致病机理，破解金黄色葡萄球菌、结核杆菌和绿脓杆菌的耐药机理。同时，发现人体拥有抵抗艰难梭菌的天然机制，研制对付A型链球菌、炭疽杆菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌和脑膜炎奈瑟菌等细菌的新疫苗，并开发出一系列抗菌灭菌新物质、检测细菌新技术，以及灭菌消毒新方法和新设备。（5）蓝藻研究，从藻青菌基因组分析生物体光合作用的起源，发现微藻与巨型细菌可交换多个基因，发现单细胞藻类毒素的致病机制，发现高浓度二氧化碳影响海洋蓝藻的长期适应性。同时，培育出营养丰富的新型螺旋藻，开发有毒蓝藻暴发早期预警技术，利用转基因蓝藻可制造化学燃料。（6）其他原核生物研究，开发钩端螺旋体的快速检测法；创造出人类历史上首个实验室合成支原体，并成功制造出人体生殖支原体；发现孕妇有衣原体性病将大幅度提高孩子患白血病概率，开发出沙眼衣原体的无细胞培养体系。
2．国外在真核微生物研究方面的新成果（1）真菌研究，发现真菌及所有食用菌类均会发光，发现地衣真菌具有丰富的多样性，揭示出真菌分布和多样性的全球模式。利用真菌降解塑料，研制出抗真菌疫苗，由土壤真菌研制出新药物。（2）酵母菌研究，培育出耐盐碱酿酒酵母菌，从葡萄和木瓜中提取出新酵母菌，发现可生产石油、可用于乳酸品加工，以及能“永葆青春”的新酵母菌。发现酵母基因组中存在的新基因，并用高清三维图片等新技术推进酵母菌基因和细胞的研究。发现酵母菌可凭人类基因生存，还发现酵母菌在食品和卫生等方面的多种新用途。（3）霉菌、食用菌与黏菌研究，发现霉菌中可提取治疗脊髓损伤和药用生物碱的物质，完成黑曲霉基因组测序计划；发现蘑菇中有益心脏的膳食纤维，发现灵芝对治疗艾滋病有辅助作用，发现某些食用菌重金属含量高；发现黏菌有可能成为一种新的制药资源。（4）真核藻类研究，发现外来影响可改变团藻繁殖方式，发现褐藻合成酚类化合物的机制；利用海藻制成贺卡专用纸浆、海藻酒，以及万能型超级原材料。同时，利用海藻开发新能源产品和生物医用产品。（5）原生动物研究，发现四膜虫可大幅消除食物中胆固醇，并发现它在生物技术领域的新用途；证实阿米巴虫能吃掉活肠道细胞，研究防治阿米巴虫污染的新措施；研制预防杜氏利什曼原虫寄生虫病疫苗，揭示枯氏锥虫制剂的抗癌机理。
3．国外在非细胞型微生物研究方面的新成果（1）病毒种类研究，发现一种能杀死癌细胞的无害病毒，发现有望帮助治愈乙肝的转基因病毒，并发现多种巨型病毒；还发现多种能使人和动物患病的新病毒，以及病毒特异核糖核酸片段和病毒新变异毒株。（2）埃博拉病毒研究，探明埃博拉病毒感染细胞、让免疫系统“瘫痪”的致病机理，发现埃博拉病毒感染的关键蛋白质；发明快速、高效检测埃博拉病毒的新技术和新方法；开发出治疗埃博拉病毒的新药物。（3）流感病毒研究，发现甲型流感病毒细胞内复制机制，发现流感病毒的分子结构细节，研制出甲型H1N1病毒三维模型、流感病毒预测模型，以及流感A病毒外壳模型；发现咳嗽往往包含大量流感病毒，发现海洋哺乳动物能感染甲流病毒；发明禽流感病毒快速检测法。（4）古病毒研究，大胆假设远古病毒参与了人类进化；从3万年冻土中复活长达1.5微米的大病毒，从700年前粪便中复活病毒，还将复活封存3万年的史前巨型病毒。（5）其他病毒研究，发现腺病毒的传播机理，揭开天花病毒的生化机制秘密；估计中东呼吸系统综合征冠状病毒暂不会大范围流行，找到新型冠状病毒从骆驼传染给人的直接证据；获得呼吸道合胞病毒三维图像。（6）病毒抗体及病毒利用和防治研究，开发出预防西尼罗热等新疫苗，发现能阻断非典病毒、治疗亨德拉病毒和登革热病毒的新抗体。首次批准把病毒用作食品添加剂，把病毒改造成只杀死癌细胞的“安全卫士”，通过培育溶瘤细胞病毒来治疗癌症。研究检测病毒的新技术，研究防治病毒感染的新方法、新设备和新药物。
第二章 植物领域研究的新进展
1．国外在植物生理与生态方面研究的新成果（1）植物基因研究，发现控制植物茎干生长的基因，发现控制植物叶片生长的基因，发现决定和影响植物开花的基因。同时，创建植物基因组学研究平台，发现基因优势是植物显性遗传的原因，还从南极草中发现抗冻基因等。（2）植物光合作用研究，发现植物合成能量过程能够促进光合反应，发现植物体内光合作用“单位”的立体结构，发现热带雨林中树木越高光合作用能力越强，发现调控植物光合作用的新“开关”，发现二氧化碳浓度增加会强化植物光合作用。同时，推进人工光合作用技术的开发，并编制出植物光合作用的蛋白质目录。（3）植物生理研究，发现植物能通过装病躲避虫害进攻，发现阻碍植物生长素合成的抑制剂，发现植物能为授粉者提供食物奖励的授粉新方式，发现植物体内存在“信息通道”，发现蕨类植物通过合作决定性别比例，发现叶绿素能帮助植物加强自我防御，发现变异植物具有更强大的抗毒能力。揭开海洋植物生长、农作物增产和猪笼草“捕虫袋”的生理机制。发明观察植物生理现象的新技术，设计含有木质素植物可崩解的细胞壁。（4）古今植物体研究，成功培育出远古植物的植株，从蕨类化石分析该类植物体的演化状况，确认发现白垩纪植物化石。同时，发现一棵携带有万年前遗传物质的云杉，发现罕见的巨型食肉猪笼草植株。（5）热带雨林研究，研究表明热带雨林难以改变全球气候变暖的趋势；认为亚马孙森林正走向生物物理紊乱状态，认为亚马孙森林一半树种可能会“灭绝”；发现热带森林损失远超联合国预期，发现热带雨林多样性生态系统面临严重退化。（6）植物生态研究，发现空间联结良好的植物有利于抵抗疾病，发现砍伐湿地森林会让世界变得更潮湿，发现把非洲草原转为耕地将会得不偿失，发现月球引力或许能掌控地上植物的运动。发现生物多样性减少会导致植物分解速度放慢，发现生物多样性是生态系统稳定的关键。此外，还研究了植物生态与气候的关系，以及恢复和维护多样性植物生态的措施。
2．国外在粮食作物方面研究的新成果（1）粮食作物整体研究，认为全球30%粮食作物产量已达极限，尝试利用卫星数据估测粮食产量。研究能利用盐碱地的粮食作物，通过合理利用水资源来缓解粮食危机，开发更安全健康的功能性粮食。（2）水稻研究，培育出抗寒水稻、抗洪水稻、节水型水稻、可制茉莉花香糙米的水稻、超级富含铁水稻、可加工成免煮即食大米的水稻、适合糖尿病人的水稻、不吸收重金属镉的水稻。同时，发现水稻籽粒容易脱落基因、稻瘟病病原菌遗传基因、水稻增产基因、抑制镉蓄积的水稻基因、水稻米粒变大基因。运用基因工程使盐碱地水稻高产、提高水稻耐盐性。（3）麦类作物研究，培育抗盐小麦、高蛋白质小麦、可在盐碱地中维持高产的小麦，以及抗病高产的大麦和小麦。发现能控制小麦开花和大麦开花期的基因，发现小麦抗穗发芽基因，利用野生小麦基因提高营养含量，加强转基因小麦田间试验监管。另外，发现燕麦具有保健功效，发现人类食用燕麦可追溯至旧石器时代。（4）玉米与高粱研究，开发出能抵抗条纹病毒的玉米、生物质含量高的玉米、维生素强化的玉米，以及抗盐碱性的高产玉米。揭开玉米身世之谜，敲定玉米驯化路线，发现由于数千年来的基因修饰让玉米变得无壳且美味。与此同时，批准“超级高粱”种植试验，还从高粱种子中提取出光致变色材料。（5）薯类与豆类作物研究，开发出高功能甘薯淀粉；培育出可预防糖尿病马铃薯、含乙肝疫苗马铃薯、能够自动杀虫马铃薯、风味独特且有益健康的彩色马铃薯，以及优质高产马铃薯。培育抗芽腐病大豆，培育出转基因大豆新品种。
3．国外在经济作物方面研究的新成果（1）园艺作物蔬菜研究，开发营养健康与环境保护双效益的超级蔬菜，开发防治蔬菜软腐病的基因技术，把废弃防空洞改成蔬菜基地，尝试在海底培育蔬菜水果，打造机器人控制的无人蔬菜农场。培育出有药用价值西红柿、抗干旱西红柿、有柠檬和玫瑰香味西红柿，还培育成同时结出西红柿和马铃薯的植物。培育出有药用价值的辣椒，破解大蒜有性繁殖的难题，发现洋葱皮营养成分高。利用芥菜和拟南芥消除环境污染。培育出“超级保健”水芹和更利于钙吸收的胡萝卜，同时，发现嫩竹尖也是保健佳品。（2）园艺作物花卉研究，延长牵牛花开花时间，破解矮牵牛花蓝色之谜，培育出黄色牵牛花。培育出世界上第一株蓝色玫瑰，发现对玫瑰花香形成至关重要的水解酶。培育出含青蛙基因的转基因杜鹃花，通过基因重组培育出蓝色大丽花。发现观赏植物马齿苋能分解环境荷尔蒙双酚A，发现一种能让花开得更鲜艳的蛋白质。（3）园艺作物瓜果研究，从西瓜中提取高纯度西红柿红素，开发以南瓜为原料制成的新凝胶；发明测试水果棒曲霉菌的方法，研制出水果和蔬菜的烃类混合物保鲜剂，加紧酸性水果的基因测序和品种改良。同时，推进苹果、葡萄、柑橘、柚子、草莓、木瓜、石榴、李子和椰枣等水果的开发利用。（4）纤维作物研究，开发“蛛丝”转基因棉花，运用基因技术促使棉籽除去毒性，开发出可食用的转基因棉籽。同时，开发出可避免杀死蚕蛹的抽丝新技术，培育生产人胶原蛋白的转基因蚕，培育成能吐出蛛丝纤维的转基因蚕，并成功地从野蛾茧中抽出长丝。（5）油料和糖料作物研究，培育出含脂肪酸的转基因亚麻籽等新油料作物，发现油料作物渣滓可吸附重金属离子保生物健康；培育能长到3米高的超级甘蔗，发现使用钼可降低甘蔗种植成本，开发以甘蔗为主要原料的乙醇燃料。（6）饮料与嗜好作物研究，发现茶叶有防治癌症的功能，有促进脊髓神经元复活、帮助减肥的用途，有预防自身免疫性疾病、老年痴呆症的功效，还有降低艾滋病病毒传染性的作用。找到决定咖啡品质的基因，并研制出以基因测试技术辨析可可豆优劣。发现嗜好作物烟叶能生产抗病毒抗体，能提炼治疗肾病的蛋白质，能制成抗艾滋病药物原料；同时，对吸烟损害身体健康研究有了新发现，戒烟研究也有了新进展。（7）药用作物研究，发现小白菊提取物可治白血病，发现艾蒿能预防乳腺癌，利用菊科植物研制出抗疟疾新药，通过改变万寿菊基因组增强药用功效，开发出青蒿素生产新方法。发现银杏叶提取物有助于降低癌症罹患风险，并可研制保护大脑的药物。同时，推进栀子花果实、射干根茎、蓝莓、红豆杉紫杉醇、延胡索、天竺葵、常山、藏红花色水芹和楝树等药用成分的研究与开发。（8）热带作物研究，把香蕉纤维变成织布原料，用香蕉植株废弃物生产纳米级纤维，发明利用香蕉杆造纸的技术，发现香蕉皮能净化水中重金属污染。把剑麻渣转化成可燃气体进行发电，从油棕渣滓中提炼出生物燃料，发现可制生物燃料的热带瓜类植物，用麻风树种子生产生物柴油。培育成功无异味榴梿，开发出可再利用的橡胶。（9）其他经济作物研究，发现树木纤维素可做超级储能装置。大力发展燃烧值高而污染少的“能源草”，培育出可以与主人进行交流的植物，发明阳光收集器解决柚木育种缓慢问题，把树木直接“种”成家具。
第三章 动物领域研究的新进展
1．国外在动物生理与生态方面研究的新成果（1）动物生理研究，找到动物的“驯化基因”，通过改变蛋白开发出能操控动物行为的新技术，发现在动物生物钟中发挥主时钟作用的细胞。由鱼类研究首次证明生物荧光普遍存在于动物界，研究古鱼类发现体内受精生殖方式起源早于以往认知。发现哺乳动物血液中能够吸引食肉动物的气味分子，发现哺乳动物脑中的神经3D罗盘。发现布洛芬可延长实验动物的寿命。（2）包括史前人类在内的古生物研究，通过史前女孩遗骸揭秘美洲人起源，发现史前奇特古生物怪诞虫的化石；发现最早期动物可能仅需少量氧气，认为动物因氧气原因崛起时间推迟十几亿年；研究表明北美史前巨兽灭绝与人类无关，提出西伯利亚火山爆发是史上最大物种灭绝的原因，研究显示海洋酸化可能造成史前生物大灭绝。（3）动物生态关联性研究，揭示食草动物数量与植物防御机制的关联性，发现自然界动植物关联性的一个重要证据；发现动物变小与气候变暖存在关联性，证实海猴子等浮游动物迁移影响全球洋流，发现植食性昆虫会导致大气中二氧化碳浓度上升，发现海洋生物食物链可能会随着海洋酸化和变暖而崩溃；发现新烟碱类杀虫剂，可能对动物生态系统造成潜在连锁效应。（4）动物生态与动物资源保护研究，发现大型陆生哺乳动物迁徙活动渐趋消失，发现生物多样性发生全球性改变，调查表明欧洲大型食肉动物数量回升，发现冷血动物适应全球变暖能力差，发现地盘大的动物物种抗灾能力并不强；在喜马拉雅山脉东段发现众多新物种，发现南极冰山正在改变当地海域富饶的生态环境。同时，用化学方法对付生态入侵问题；绘制大象DNA地图，绘制受气候变化影响的物种地图，建成最完整的生命树，建立灭绝动物克隆实验室。
2．国外在哺乳动物方面研究的新成果（1）哺乳动物研究，基因分析表明哺乳动物曾与恐龙同行，剖析雄性哺乳动物会杀死幼婴的现象；培育出无脂肪家畜，建立旨在减少家畜甲烷气体排放的“甲烷室”，发明可检测畜产品毒素的生物传感技术。（2）马科动物研究，培育出自体克隆马，发现马步形态各异源于基因突变；发现斑马条纹具有“晃晕”天敌的功能，认为斑马条纹的最大意义在于赶走苍蝇，认为区域气温与斑马条纹之间的关系最密切。（3）牛科动物研究，用“连续细胞核转移”技术克隆出奶牛，利用耳部组织和胚胎组织克隆出水牛；完成牛的全基因组测序，完成“千头公牛基因组测序计划”第一阶段；利用基因技术提高牛肉的柔嫩度，利用转基因牛生产人体胰岛素，利用基因技术复制死亡16年的飞驒牛；利用从牛羊身上提取的活细胞组织培育人造耳，用35年前的冷冻精子通过人工授精孕育出小牛犊。此外，还对牛奶效用、牛病防治和牛舍设计等问题展开研究。（4）羊亚科动物研究，培育出可防羊瘙痒病绵羊新品种，成功地使子宫移植实验绵羊怀孕；把人类基因移植到母山羊体内，用转基因山羊奶中提取的蛛丝纤维制成“防弹皮肤”；开发改性莱泽诺娃羊绒，研制出羊毛大豆纤维面料。（5）猪科动物研究，破解克隆猪早亡的原因，培育出可生产抗癌辅助成分的克隆猪，培育出能治糖尿病的克隆猪，培育出发橙色光的克隆猪，用骨髓干细胞克隆猪获得成功，克隆出拥有人类免疫基因的迷你猪，利用体细胞克隆技术培育出无免疫力猪；运用基因技术成功研制出“绿色”猪肉，开发转基因猪胚胎的冷冻和保存新技术，率先把基因技术用于种猪选育，通过基因编辑技术把猪变成人类器官的捐献者。（6）犬科动物研究，成功培育出雌性克隆狼。培育出紫外线下呈红色的转基因克隆狗，成功克隆“9·11”英雄搜救犬，首批克隆缉毒犬正式上岗。发现狗类并非真正的色盲动物，发现养狗可预防过敏，发现目光接触可确保狗在人心目中的地位。在狗身上发现遗传性癫痫基因，测序研究发现狗起源于东南亚。研制出营救犬独立完成搜寻营救任务的远程遥控装置。（7）灵长目动物研究，培育出世界首批转基因狨猴，发现近亲繁殖竟有利于山地大猩猩繁衍；解释猩猩为何不能说话的原因，发现大猩猩会精心准备早餐，发现黑猩猩或具烹饪基本智力。从猴子身上成功复制抗艾滋病毒基因，证实两类艾滋病病毒源自大猩猩；放射性物质可致灵长类动物血液改变，研究发现猴子也会得早老症。（8）其他哺乳动物分类研究，对老虎种类的划分及争议，利用声音分析软件帮助研究人员听声辨虎。研究表明猎豹和美洲狮捕猎时须维持能量平衡。发现大象嗅觉基因最多，长毛象基因组实现高质量测序，揭示猛犸象的“抗寒基因”，近亲繁殖或加速猛犸象灭绝。以红鹿皮毛为原料纺成超细天然纤维，表明驯鹿骨头提取物可治疗骨折，发现鹿茸干细胞具有用于再生医学和美容学特性。培育出体型跟狗一样大的超级兔子。从北极熊雪地足迹中提取出DNA，发现极地变暖让北极熊以海豚为食，发现新陈代谢无法让北极熊应对海冰消融。发现雌缟獴为了避免“杀婴”而选择同一天生育。发现老鼠新器官：颈部胸腺，发现大鼠孕期压力或可代代相传，揭示催产素会影响雌鼠行为，发现老鼠和人一样具有同情心，发现老鼠也有“后悔”情绪，绘出小鼠大脑皮层基因活性完整图谱；开发出光基因学新工具助盲鼠“重见天日”，揭示“不患癌症”的盲鼹形鼠相关基因。发现蝙蝠回声定位系统会因为人类噪音而改变，发现蝙蝠是唯一用偏振光导航的哺乳动物。在鲸口腔中发现有弹性的神经，发现抹香鲸不同群体拥有不同的方言。
3．国外在鸟类方面研究的新成果（1）鸟类生理及行为研究，发现鸟类独特的受精机制，发现长期感染疟疾严重缩短大苇莺生命；揭开大山雀繁殖时藏蛋的秘密，发现鸟类选择筑巢材料不单靠本能；用线性分散模型描述八哥飞行线路的变更，发现鸽子或许靠依靠重力感应找到飞回家中的路线，发现斑头雁用“过爬行动物研究山车”策略飞越喜马拉雅山；发现是利他主义造就了V形鸟群，发现母代蓝鸲通过子代影响社群，发现鸟类学到的技能会在群体内传播。（2）家禽研究，培育出转基因荧光鸡、产下抗癌药物鸡蛋的新型母鸡、能持续产药用蛋的母鸡、可产低致敏性蛋的母鸡。通过显微授精的细胞工程技术孵化出鹌鹑雏鸟。发现小鸡识数方式与人类相似。认为鸡蛋是最环保的蛋白质食品，试验培育新概念的蛋品。（3）有关鸟类的其他研究，开展两种乌鸦基因组的比较。研究杜鹃与乌鸦的寄生关系及其裨益，揭秘杜鹃与燕雀等“鸟蛋战争”及其制胜之道。利用鸵鸟高效制造癌症抗体，利用鸵鸟蛋中抗体研发抗过敏产品。揭开蜂鸟喜好甜味的秘密，揭示蜂鸟飞行的秘密。发现电子污染会“迷惑”知更鸟，发现光污染可以催鸟清晨早啼，开发对海鸟身上油污进行快速清理的系统。认为鸟类之死无关高温而有关降水量，启动研究受环境生态威胁榛鸡的应急项目。发现4000多万年前鸟类传播花粉的化石证据，发现完好的冈瓦纳大陆鸟类化石，通过制造“恐龙鸡”胚胎揭示鸟嘴进化过程。
4．国外在爬行动物与两栖动物方面研究的新成果（1）爬行动物研究，发现蟒蛇独特的归巢机制，发现蛇能模仿灭绝“亲戚”避免被捕食，已知最早蛇化石被辨认出来，发现响尾蛇毒素可用于治疗斜视。南太平洋发现荧光海龟。发现巨蜥存在独特的呼吸方式，揭开变色龙的变色机制，首次在野外环境发现野生蜥蜴发生性别逆转。研究鳄鱼的捕猎行为，鳄鱼血中发现杀菌分子。（2）两栖动物研究，发现青蛙体内一种核糖核酸酶可用来治疗脑癌，揭开凹耳胡蛙用超声波互相交流的生理秘密，解释青蛙“合唱”的秘密，观察到非洲爪蟾受精卵的头部形成机制，发现热带雨林毒蛙随处都能找到回家的最短路线。揭开蝾螈肢体再生之谜，发现蝾螈细胞也能与植物一样进行光合作用，发现火蝾螈的跳跃特点，发现壶菌威胁全球火蝾螈等动物。
5．国外在鱼类方面研究的新成果（1）鱼类生理特点研究，发现海洋生长与淡水环境的鲑鱼基因存在明显差异，分析丽鱼科鱼类基因组适应性辐射的标志，揭开南极鱼类抗冻糖蛋白的作用机制。探明鱼类牙釉质来源，斑马鱼条纹源自细胞追逐游戏。获得鱼类捕食时的大脑思维活动影像，发现鱼也有逻辑思维能力，揭开鱼探测水流的“第六感”之谜。揭示鱼儿能够到达的水深极限。（2）鱼类行为研究，发现酸泡能指引鲶鱼的觅食行为，发现鱼类用来对抗噪音的行为，发现电鳗可对猎物进行遥控的捕食行为，发现河豚膨胀不忘呼吸的逃生行为；通过大马哈鱼耳石描绘精确的行踪地图。（3）开发与保护鱼类资源，发现第一种能够保持整个身体温暖的温血鱼，培育抗寒性很强的罗非鱼新品种；利用虹鳟鱼精原干细胞培育出卵子，运用基因技术使虹鳟鱼能够生产人类蛋白质，开发出海水鱼产品的新型基因标签，高效基因组改编方法在鱼类实验中获得成功。研制成功鱼苗营养饲料，研制防治鱼类虹彩病毒的疫苗，发明在物质循环系统中养鱼的新方法。发明鱼肉新鲜度测定技术，发明鱼肉安全检测新方法。加强蟾鱼身上药用物质的研究，发现鲑鱼鼻软骨对炎症性肠病有疗效，用鱼黏液和虾壳制成超级防晒霜。发现酸性海洋会破坏鱼儿视力，发现原油泄漏会对金枪鱼心脏造成伤害。研制出不伤害鲨鱼的防御新装置，利用水下传声装置保护鱼类。（4）鱼类考古和进化研究，研究化石发现古鲨是从海水到淡水进行迁徙，从化石上发现反拱盾皮鱼交配和体内受精的证据，研究化石发现3亿年前鱼就能辨色，通过分析古化石发现可能要重塑鱼类家谱。姥鲨基因有助于理解早期脊椎动物的进化，由研究鳃骨架证明鲨鱼是不断进化的生物，研究揭示鲨鱼生殖器进化过程。用3D模型分析活腔棘鱼的进化特点。
6．国外在节肢动物方面研究的新成果（1）甲壳类动物研究，发现虾蛄眼部结构远远超过人造光学结构，发现虾蛄具有特殊的视觉系统。在海底熔岩管里发现新的无眼甲壳纲动物，发现桡足类浮游动物具有储存二氧化碳的巨大作用。（2）蛛形纲动物研究，发现气候变暖使北极蜘蛛体型增大，发现长腿蜘蛛利用强力“胶水”诱捕猎物，发现蜘蛛借助“密封性”身体可以漂洋过海，发现蜘蛛也有“蓝颜”知己。利用转基因细菌制造蜘蛛丝，合成可用于航空航天等领域的蜘蛛丝蛋白，造出强度比钢高两倍的超级蜘蛛丝，让蜘蛛吐出含有碳纳米管的超级蜘蛛丝。另外，由化石推测最早的蝎子或许来自海洋。（3）昆虫纲鞘翅目动物研究，揭示潜水甲虫身上粘贴结构的秘密，发现隐翅虫折叠翅膀的巧妙机制，发现能以塑料为食的黄粉虫。同时，制成灭杀森林粉蠹虫的新型高效昆虫信息素。（4）昆虫纲双翅目动物研究，发现能杀灭传播登革热蚊虫的天然物质，发现按蚊可以靠声音来区分不同种群的行为习性，用培育转基因不育雄蚊控制登革热，利用基因编辑技术干预“埃及伊蚊”肆虐。培育出克隆果蝇，以及一种可用激光照射遥控的转基因果蝇；开发出能有效对付地中海果蝇的无毒杀虫剂，发现激活一关键基因可延缓果蝇衰老进程。另外，利用肉蝇幼虫体内生成物制成抗病毒新药。（5）昆虫纲膜翅目动物研究，发现蜜蜂具有特殊的视觉器官及其构成系统，揭开蜜蜂幼虫变身蜂王的秘密，开发可提高蜜蜂授粉率的蜂群感应技术，发现食用天然花粉的蜜蜂耐药性更强，开发用蜜蜂检测空气污染的新技术。研制世界上首个抗蜂毒血清，把黄蜂训练成嗅探能手，发现让蜂王和蚁后保持主导地位的古老信息素。发现寄生蜂姬蜂科新物种。研究用蚂蚁控制虫害，发现切叶蚁社会行为与特殊基因有关，揭示红火蚁被黄疯蚁击败的秘密，发现在蚂蚁交换信息时发挥重要作用的蛋白质，揭示蚂蚁进入蚁群时不会拥堵的秘密。（6）昆虫纲鳞翅目动物研究，运用微型雷达研究蝴蝶行为习性，发现帝王蝶存在迁徙基因，破解蝴蝶艳丽颜色的秘密；发现蝴蝶幼虫能利用自己分泌物役使蚂蚁。认为基因变异导致玉带凤蝶善于伪装。发现气味频率及背景会影响飞蛾寻找花朵，用蜡蛾做原料开发新药物。（7）昆虫纲其他动物研究，证实蚜虫与细菌形成紧密的相互共生关系；完成首个白蚁基因组的测序与分析，发现白蚁蚁巢可遏制沙漠化；首次证实蜻蜓也有嗅觉，发现蜻蜓可预测猎物的动作，发现蜻蜓辨色能力特别强的原因；发现蟑螂有夜视眼，人工合成出诱捕雄蟑螂的物质，通过制成当“卧底”的机器人来剿杀蟑螂。（8）其他节肢动物研究，在内口纲弹尾目动物雪蚤身上发现防冻蛋白质，揭示有爪纲栉蚕科动物天鹅绒虫黏液地喷出机理，从多足纲山蛩目动物千足虫体内提炼药用成分。
7．国外在其他无脊椎动物方面研究的新成果（1）软体动物研究，开发出牡蛎超高压灭菌技术，开发出高效养殖牡蛎技术，破解牡蛎玻璃护甲之谜。找到麻醉章鱼的新方法；发现乌贼停歇时产生电信号是为了伪装。（2）扁形动物研究，在涡虫体内发现抑癌基因，揭示真涡虫无限再生寿命的支持机制，真涡扁虫种间“换头”实验获得成功。（3）环节动物研究，发现袋鼠水蛭喜欢搭螃蟹便车，发现蚯蚓能“小心”躲开植物防御系统。（4）刺胞动物研究，证明珊瑚能够经受海洋酸性变化的考验，证实大堡礁海水变暖会增大珊瑚死亡风险，研究预测珊瑚礁对气候引发损伤的反应，研究表明加勒比海珊瑚礁退化将危及其他物种。首次成功培育出长12个头的水母，揭开水母推进力的形成机制，发现水母断腕采用“均衡化”自我疗伤。（5）线形动物研究，绘出线虫胚胎形成图，从研究线虫发现进化可预测的有力证据，发现线虫能自我调节适应低温，发现线虫等虫子身上也自带“指南针”。发现食用未煮熟的猪肉易感染旋毛虫，发现蛔虫、绦虫、钩虫等严重威胁全球人类健康；开发出治疗钩虫感染的一种安全廉价疗法，发现线虫或可成为“验癌高手”，揭开抗抑郁药延长线虫青春的秘密。推出线虫全神经实时成像新技术，开发使线虫神经系统三维可视化新技术。张明龙 张琼妮2016年3月第一章微生物领域研究的新进展微生物主要是指肉眼难以看见的所有微小生物，包括细菌、真菌、病毒和少数藻类等。它们个体微小，种类繁多，呈现出千姿百态。微生物与人们的日常生活和生产活动，关系非常密切。特别是食品、医药和环保等领域，往往需要与各种微生物频繁接触。对人类来说，不少微生物是有益的，如常用抗菌药品青霉素，就是从青霉菌中提炼出来的。人们还可以用微生物制造白酒、黄酒、啤酒和葡萄酒，生产馒头、面包、酸奶和泡菜等。当然，也有一些微生物是有害的，它们会造成食品腐败变质，会致使布匹和皮革发霉腐烂，还会引起人和动物感染致病。研究微生物的目的是为了开发利用它们，让其更好地为人类服务。本章着重考察国外在微生物领域研究取得的成果，概述国外微生物领域出现的创新信息。21世纪以来，国外在原核生物方面的研究，主要集中在细菌生理及功能、细菌种类、细菌开发利用、细菌致病及防治，以及蓝藻、螺旋体、支原体和衣原体等。在真核微生物方面的研究，主要集中在真菌、酵母菌、霉菌、食用菌与黏菌、真核藻类，以及四膜虫、阿米巴虫、杜氏利什曼原虫、枯氏锥虫等原生动物。在非细胞型微生物方面的研究，主要集中在病毒种类、埃博拉病毒、流感病毒、古病毒，以及腺病毒、天花病毒、冠状病毒、朊病毒、非典病毒、亨德拉病毒、登革热病毒和艾滋病病毒等。第一节原核生物研究的新成果一、细菌生理及功能研究的新进展
1．幽门螺旋杆菌生理机制研究的新发现（1）发现幽门螺旋杆菌可“变形”使不同血型者受感染。2004年7月，由日本、美国等国专家组成的联合研究小组，在《科学》杂志上发表文章说，导致胃溃疡元凶的幽门螺旋杆菌，具有很强的适应性，它在感染人体时，可根据人的血型改变自身蛋白质的形态，在人的胃黏膜上“安家落户”。
研究人员发现，血型不同的人，其胃黏膜细胞表面的糖链的类型也不一样，幽门螺旋杆菌从自身表面伸出的蛋白质“手”能与不同的糖链结合，造成人体感染幽门螺旋杆菌。
研究小组从日本和南美洲、欧洲部分国家的胃溃疡患者胃部，采集了幽门螺旋杆菌，并研究这些杆菌和被感染者血型的关系。
结果发现，在O型血居多的南美秘鲁人身上采集的幽门螺旋杆菌，具有特定形态的蛋白质，只能与O型血人体的胃黏膜细胞糖链结合，而从部分日本和欧洲人身上采集的幽门螺旋杆菌有95%，具有“万能型”蛋白质“手”，能“握”住任何血型者的胃黏膜细胞糖链。
研究小组得出结论认为，幽门螺旋杆菌可识别不同血型者的胃黏膜细胞糖链，并改变与之结合的杆菌蛋白质的形态，从而扩大在人群中的感染范围。
全世界有半数以上的人，感染了幽门螺旋杆菌。上述研究成果，有助于专家进一步了解幽门螺旋杆菌的适应和进化能力。（2）发现幽门螺杆菌可诱发基因突变。2015年4月，日本媒体报道，很多人都知道寄生在胃部的幽门螺杆菌可致癌，但它们究竟是如何引发癌症的呢？日本冈山大学研究人员近日宣布，幽门螺杆菌所含物质能诱发胃上皮细胞基因突变，从而引发癌症。这一发现，有望为预防胃癌开辟道路。
幽门螺杆菌是一种单级、多鞭毛、螺旋形弯曲的细菌，感染这种细菌与胃癌发生之间的密切关系已为大量研究证实。
冈山大学有元佐贺惠副教授领导的研究小组，把幽门螺杆菌浸入水中，然后将提炼出的物质添加到鼠伤寒沙门氏菌中，结果鼠伤寒沙门氏菌的基因发生突变。他们又将幽门螺杆菌提取物添加到实验室培养的多种人体细胞中，结果发现其中的胃上皮细胞会发生基因突变。
研究人员还把幽门螺杆菌提取物和低剂量烷化剂类致癌物一道加入人体细胞，发现在这种情况下发生突变的胃上皮细胞数量，明显多于单纯添加烷化剂类致癌物的情况。研究人员认为，这显示幽门螺杆菌增强了上述致癌物的功能。但他们也发现，将幽门螺杆菌提取物加热到100℃后，它们就难以导致基因突变了。
研究人员表示，很多癌症是由正常细胞基因突变导致的，如能确定究竟是幽门螺杆菌中的哪种物质诱发基因突变，并弄清其功能，就有可能阻止基因突变，从而促进胃癌预防药物的研发。
2．痢疾杆菌生理机制研究的新发现（1）探明痢疾杆菌的“毒针”结构。2012年2月，日本大阪大学研究人员参与的一个国际研究小组，在美国《国家科学院学报》网络版上报告说，他们弄清了痢疾杆菌感染人类时，使用的极其细小“毒针”的蛋白质结构。
痢疾杆菌属于肠杆菌科志贺氏菌属，革兰氏染色阴性。痢疾杆菌通过表面约100根如同“毒针”般的菌毛排出毒素，在人类的肠部等细胞上开孔，然后侵入细胞内部。
以前，对“毒针”这种细微结构，一直难以分析。此次，研究人员通过在零下220℃的低温下冷冻“毒针”，在不破坏蛋白质结构的情况下，利用低温电子显微镜，成功观察到了“毒针”的蛋白质结构。
观察结果显示，痢疾杆菌的“毒针”直径约7纳米、长50纳米，由MxiH蛋白质呈螺旋状叠加形成，“毒针”内还有直径约1.3纳米的供毒素通过的通道。毒素通过通道时呈细长形状，但是出了通道后就会变为球形。（2）发现痢疾杆菌攻击人体的机制。2012年3月，日本东京大学笹川千寻教授领导的研究小组，对当地媒体宣布，他们发现了痢疾杆菌，借助特殊蛋白质破坏人体免疫功能的机制。这一发现，有望促进开发新的治疗药物。
研究小组发现，痢疾杆菌侵入肠道下部的上皮细胞时，人体会激活免疫功能，力图击退痢疾杆菌。但痢疾杆菌却抢先一步，提前分泌一种名为“OspI”的蛋白质，然后吸附到激活免疫功能的人体“UBC13”蛋白质上，导致人体无法充分免疫。
研究人员成功使“OspI”蛋白质结晶化，然后用大型同步辐射光源“SPring-8”分析其结构，并根据该蛋白质的立体结构，确认其各种特点。
笹川千寻指出，如能在此次研究基础上，开发出以痢疾杆菌分泌的“OspI”蛋白质为靶向的药物，就有望保护人体免疫功能，消灭痢疾杆菌。今后，研究小组准备继续寻找能攻击“OspI”蛋白质的物质。
3．百日咳杆菌生理机制研究的新发现
发现百日咳杆菌进化速度极快。2015年1月，英国巴斯大学等机构研究人员组成的一个研究小组，在美国《传染病杂志》月刊上发表研究报告说，他们发现导致百日咳的百日咳杆菌进化速度极快，这可能是近年来此类传染病在全球迅速蔓延的原因之一。不过，专家强调，现有疫苗仍可为婴幼儿等易感群体提供有效保护，及时接种十分必要。
百日咳属于急性呼吸道传染病，发病初期症状与感冒相似。患者可出现长达两个多月的剧烈咳嗽，婴幼儿最易感染。英国卫生部门的数据显示，2012年英国百日咳确诊病例数为上年的近10倍，全球感染病例数也出现上升势头。
研究人员说，他们对2012年在英国采集的百日咳杆菌菌株进行研究，重点分析其表面蛋白质的基因编码，现有疫苗正是通过识别这种蛋白质来引发人体免疫反应，让机体对病菌发起攻击。
研究人员表示，病菌进化速度快，很可能导致暴发新的疫情，为此有必要对现有疫苗做出调整和完善。同时，他们也指出，这一研究并不意味着现有疫苗已经失效，尤其是为孕妇和儿童等易感人群及时接种疫苗仍有必要。
4．金黄色葡萄球菌生理机制研究的新发现（1）发现金黄色葡萄球菌具有自控毒素机制。2009年5月24日，加拿大西安大略大学罗伯茨研究所所长华金·马德瑞纳斯领导的研究小组，在《自然·医学》网络版上发表论文称，他们发现金黄色葡萄球菌具有自我控制毒素机制，这有助于人类更好地了解该超级细菌的自我演化进程，从而开发出新的抗生素。
金黄色葡萄球菌，是医院交叉感染的主要原因，也是普通人群中常见的感染源之一。在北美，每年有超过50万人因此类感染入院，所消耗的医疗费用高达60亿美元。金黄色葡萄球菌中，含有的致命超级抗原，会引起免疫系统大规模的有害应急反应，从而导致毒性休克综合征。这种病症死亡率很高，也没有特效药。而让科学家们疑惑不已的是：人的身体直接接触毒性休克综合征毒素，数小时内置人死地，但携带能产生这种毒素的葡萄球菌的人却不会患病或者死去。
针对这种现象，该研究小组展开研究，结果发现，金黄色葡萄球菌具有自我控制毒素的机制：葡萄球菌细胞壁内的分子会与人体内免疫细胞上的一种叫作TLR2的受体绑定，从而产生一种称为IL-10的蛋白。这种蛋白具有抗炎作用，可有效防止毒性休克综合征的发生。这一发现，有助于人类更好地了解金黄色葡萄球菌的自我演化进程，从而开发出新的抗生素药物。（2）发现超级金黄色葡萄球菌的传染机理。2010年6月，加拿大麦克马斯特大学内森·马加维副教授主持的一个研究小组，在《科学》杂志上发表论文称，他们发现，超级金黄色葡萄球菌内部存在着控制其致病能力的“中央处理器”。所谓的“中央处理器”，其实是一种小化合物。
研究人员说，这种化合物由超级金黄色葡萄球菌以其抗药性的形式产生，由它决定了这种病菌的传染强度和传染能力。有关专家认为，该项发现为治疗这种致命的病菌感染提供了一条新的途径。
所谓超级病菌，通常指抗甲氧苯青霉素金黄色葡萄球菌。狭义上说，它是一种具有抗药性的金黄葡萄球菌。就广义而言，是指对一种或多种抗生素有抗性的金黄色葡萄球菌。该病菌具有致命性和传染性，虽然被认为流行性不强，但在多个国家出现了这种病例。
超级病菌能够引起各种感染，可以抵抗最有效力的抗生素及药物，多种抗生素都无法杀死它。超级病菌可在人体鼻腔内寄居繁殖。在正常情况下，它只会出现在皮肤与鼻腔内，通常都可以自我痊愈，而不需要进行抗生素的治疗。但若碰到手术后的患者或免疫力低下者，则可能引发体内感染，导致肺炎等疾病。
5．肠道菌群生理现象研究的新成果（1）破解肠道与细菌共处之谜。2009年11月，瑞士洛桑市全球健康研究所尼古拉斯·布冲领导的一个研究小组，在《基因与发育》杂志上发表论文认为，细菌大量存在于许多动物的肠道中，但是研究人员对宿主如何在这些细菌面前保持其组织完好性，却一直缺乏相关的了解。
对此，研究小组以黑腹果蝇为对象展开研究，他们发现在受外来细菌激发后，黑腹果蝇肠道上皮细胞的修复，需要一种氧化裂解，以及多条信号通道来完成。
由双氧化酶调控的一种氧化裂解，是黑腹果蝇肠道的免疫响应的一部分。这会使肠道壁受损，从而要求上皮细胞通过肠内干细胞的增殖来修复。
研究人员发现，在响应非共生细菌Ecc15的激发时，抗氧化剂能够减少黑腹果蝇的肠内干细胞增殖。而抑制双氧化酶，同样能够在Ecc15存在的前提下减少肠内干细胞的增殖，这意味着氧化裂解，在肠道组织增殖性修复的开始过程中扮演了一个重要角色。（2）发现人类有三种不同的肠道菌群类型。2011年7月，欧洲人类肠道宏基因组计划（MetaHIT）联盟中，法国国家农业研究院微生物基因研究部研究小组，在致力于肠道研究过程中发现，按照人类肠道菌群的主要类型，可将人群划分为3类，就像世上有4种主要血型一样。这样划分，有助于找到肥胖症和肠炎等病症的原因，也将有助于实施个体化医疗。
现在，科研人员越来越重视人类体表和体内的细菌。在美国，人类微生物组计划旨在给我们鼻子、口腔、皮肤、肠道、尿道以及生殖道的所有活细菌，进行分类。
法国的研究小组，利用基因筛查来鉴别排泄物中的微生物。他们将来自22个欧洲人的样本，与17个来自美国和日本的样本，进行对比后发现，肠道菌群只有3种类型，这些类型与年龄、性别、种族或饮食结构无关。
他们按主导类型，将其命名为类杆菌属（Bacteroides）、普氏菌属（Prevotella）和瘤胃球菌属（Ruminococcus）。类杆菌属已知擅长于分解碳水化合物，所以这种类型的人可能会抵抗肥胖；普氏菌属擅长于分解肠道黏液，这种黏液会增加肠道疼痛；而某些瘤胃球菌属有助于细胞吸收糖分，使体重增加。
研究小组对此给出3种可能的解释：一是人的肠道微生物构成取决于血型；二是认为这由新陈代谢所决定，人们清除结肠内由食物发酵而产生的过多氢气的化学路径有3种，肠道微生物可能与此有关；第三种解释是，由婴儿出生后接触的第一种微生物决定，这种微生物引发了免疫系统，由此形成了不同类型。（3）研究表明某些益生菌可缓解婴儿肠绞痛。2014年1月，芬兰广播公司报道，芬兰图尔库大学科学家安娜·佩尔蒂等人组成的研究小组说，他们在研究肠道菌群组成与婴儿肠绞痛关系时，发现某些益生菌，可有效缓解婴儿常见的肠绞痛。
研究人员随机选择了30名不到6周大，并患有肠绞痛的婴儿，给一部分婴儿喂服一种名为鼠李糖乳杆菌（LGG）的益生菌，同时给另一部分婴儿喂服安慰剂。结果表明，服用了益生菌的婴儿因肠绞痛导致的哭闹明显减少。
此外，该研究还表明，益生菌对早产儿的肠绞痛也有效。94名孕期为32～36周的早产儿参与了该研究，研究人员跟踪研究这些早产儿至其年满一周岁。研究显示，服用益生菌或益生元的早产儿中，因肠绞痛而哭闹的仅有19%，而服用安慰剂的早产儿因肠绞痛引起的哭闹的比例则高达47%。
佩尔蒂说：“研究结果表明，我们所用的这种益生菌（LGG），有助于缓解婴儿因肠绞痛引起的哭闹。但目前来说，直接将益生菌用于治疗肠绞痛为时尚早。”
尽管医学界对婴儿肠绞痛的研究，已有50多年的历史，但肠绞痛的确切原因及长期后果仍不明确，也缺乏有效的治疗手段。图尔库大学这项研究的目的，是探讨肠道菌群的组成和婴儿肠绞痛之间的关联，有关成果为今后使用益生菌和益生元预防和治疗婴儿肠绞痛开辟了新前景。（4）发现肠道菌群的组成不只由饮食决定。2014年7月29日，美国得克萨斯大学奥斯丁分校丹尼尔·伯尼克领导的一个研究小组，在《自然·通讯》上发表研究成果显示，肠道菌群的组成，不仅仅取决于吃的东西，而是饮食与性别以及两者相互作用的结果。由此科学家建议，任何试图通过改变肠道菌群治疗胃肠道疾病的手段，应考虑加入“性别”这一因素。
肠道菌群即人体肠道的正常微生物，其中超过99%都是细菌。这些微生物群落特别的丰富且多样化，并且对宿主的发育、营养吸收和免疫功能都有促进作用。已知饮食会改变肠道菌群的组成，这意味着饮食治疗可能会缓解由微生物组成改变而导致的疾病。不过，饮食治疗的作用，是普遍的还是取决于宿主的基因型，这一点尚不清楚。
伯尼克研究小组，此次研究了性别和饮食在脊椎动物肠道菌群组成上的影响。他们分别使用了野生鱼类（棘鱼和河鲈）、人工养殖棘鱼、实验室小鼠和人类的数据。在每一个例子中，饮食对于雌性和雄性肠道菌群的影响都是不一样的。
尽管该结果背后的机理还需要被确认，但是研究人员认为，这可能和不同性别在激素或者免疫功能上的区别有关。他们同时提出，今后进行肠道菌群的研究，应考虑“性别”因素，任何试图通过改变肠道菌群治疗胃肠道疾病的医学手段，也应该考虑到患者的性别差异。（5）研究发现母乳影响婴儿肠道菌群的发育。2015年5月11日，瑞典歌德堡大学弗莱德里克·伯克荷德领导的一个研究小组，在《细胞宿主与微生物》期刊上发表研究成果称，他们针对98个瑞典婴儿的排泄物样本分析发现，儿童肠道菌群的发育和生育方式之间存在联系。那些经由剖腹产出生的婴儿，肠道菌群明显少于顺产的婴儿。这项研究还发现，营养是婴儿肠道微生物发育的主要驱动因素，母乳喂养还是奶瓶喂养的决定尤为重要。
伯克荷德说：“我们的发现证明，停止母乳喂养，而非引进固体食物，是驱动成人样微生物群发展的主要因素。不过，生命初期改变微生物群落，对青春期和成人期健康和疾病的影响，尚不明确。”
这项新研究，支持了此前的研究结论：婴儿大部分肠道细菌，最初来源于母亲。研究人员还发现，虽然剖腹产出生的婴儿从母亲那里接收到的微生物较少，但他们仍能通过皮肤和口腔吸收微生物。
一旦细菌进入婴儿的肠道，菌群数量的变化就开始依赖儿童的饮食情况。研究人员认为，停止母乳喂养对微生物发育而言是一个重要时刻，原因是某些细菌类型以母乳提供的营养盐为食。一旦不再摄入母乳，其他在成年人体内更常见的细菌便开始出现。
6．人体细菌生理现象研究的新成果（1）发现女性手上细菌种类多于男性。2008年11月3日，美国科罗拉多大学博尔德分校生态学和生物进化学部助教诺厄·菲勒、罗布·奈特等人组成的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》网络版上发表研究报告称，他们发现，与男性相比，女性手上细菌种类更多，而且每个人手上的细菌种类超过预期的想象。
研究小组从51名大学生的手上提取样本，运用聚合酶链反应技术，放大细菌脱氧核糖核酸（DNA），同时使用焦磷酸测序技术给基因物质排序。
研究人员共从102只手上，检测出分属4742类的33.2万个细菌。平均每名学生手上携带分属150种的3200个细菌。但是，在每只手上都能发现的细菌只有5种。不仅个体之间手上细菌种类差异大，同一个人左右手上的细菌种类也只有17%相同。对此，奈特说，让我们感到惊奇的不仅是个体间的差异，还有同一个体两只手之间的差异。
菲勒对发现的细菌种类和数目也感到惊讶。他说，让我们吃惊的结果之一，是发现女性手上细菌的种类多于男性。
研究人员表示，目前，尚无法确认女性手上细菌种类比男性多的原因，但菲勒猜测这也许与皮肤酸碱度有关。酸性环境不利于微生物多样性。奈特说，通常男性皮肤酸性高于女性。此外，差异可能与汗水和油脂腺分泌、涂抹保湿霜或化妆品、皮肤厚度，以及荷尔蒙分泌量有关。研究人员发现，在皮肤表层下无法清洗的部分，女性携带的细菌更多。
当被问及男性是否会因此在与女孩握手时犹豫，奈特答道，我认为，每个女孩情况都不同……人身上大部分细菌没有危害，也没有益处……病原菌只是其中很小一部分。
尽管研究人员强调日常勤洗手的重要性，但他们在研究报告中指出，洗手无法彻底消灭细菌。洗手后细菌群体能迅速复原，而洗手无法清除皮肤表面大部分菌群。虽然通常女性洗手次数多于男性，但还是女性手上细菌种类更多。研究人员随后挑选8个人在洗手后跟进测试，结果发现洗手后细菌群体需要时间恢复，但一些细菌喜欢干净的手。至于左右手上细菌的差异，菲勒猜测可能与外部环境有关。例如任意一只手碰到了油性、含盐分或者潮湿的环境表面。
考虑到不同国家居民有不同的用手习惯，研究人员希望在其他国家开展同类实验。
菲勒说，今后或许可以通过检测物品上的细菌，确认谁摸过这一物品。（2）绘制成功人体细菌分布图。2009年11月，美国科罗拉多大学博尔德分校的一个研究小组，在《科学特快》杂志发表研究报告称，他们成功绘制出人体细菌群落分布图，为临床医学研究提供重要帮助。
研究小组对9名健康志愿者身上27个部位的细菌群落，进行长达3个月的深入观察分析。在3个月内，研究人员分别对每名志愿者做了4次细菌采样。采样工作一般在志愿者洗澡1～2小时后进行。
运用最新计算机技术及基因序列，研究人员绘制出了人体不同部位细菌分布的概况和轮廓。结果显示，不仅人与人之间菌群分布有别，同一个体不同部位菌群分布也不相同。此外，人体同一部位在不同时间菌群分布也有变化。
尽管如此，菌群分布还是呈现一定模式。人体腋窝及脚底菌群分布变化不大，研究人员推测可能是这两处潮湿避光环境所致。头部几个部位，如额头、鼻孔、耳朵及头发等部位主要由一种特殊类型的细菌占主导，躯体和四肢则由另一种不同菌群“霸占”。口腔菌群分布变化最小。（3）发现人体细菌可能存在时差。2014年10月16日，以色列魏兹曼科学中心，免疫与微生物学家艾然·厄里奈夫领导的一个研究小组，在《细胞》杂志上发表论文称，根据一项对大鼠和少数人类志愿者的研究，他们发现，居住在消化道里的细菌，它们的生物钟与其寄主具有同步性。
地球上的生命都与自然界24小时的太阳光明暗循环有关，作为生物节律之一，昼夜规律对植物、动物甚至是细菌等微生物的生物功能都有影响。人类可以自行调节生物钟，但是也要为此付出代价：比如昼夜规律经常被时差、倒班等扰乱的人，更容易患糖尿病、肥胖症、心脏病，以及癌症。
过去几年来，科学家对肠道细菌的研究兴趣产生了一次大爆发，这些微生物，似乎对从免疫力到新陈代谢，再到个人情绪等每件事情上，都有影响。尽管很多因为生物钟紊乱而产生的疾病，都存在肠道微生物被扰乱的情况，但两者之间的精确联系目前尚未明确。厄里奈夫十分好奇，这些微生物的生物钟，是否是其中丢失的一块拼图？
为了证明这项理论，他的研究小组，在24小时昼夜生活规律的实验室大鼠排泄物样品中，提取一些微生物进行分析。样品在两个24小时的周期内，每隔6小时提取一次。60%的微生物由各种细菌组成，这些细菌，在白天和晚上，会在整体数量和相互之间的干扰等方面，上下波动。光线较暗的夜间，是大鼠最活跃的时候，这些细菌会忙着消化营养物，修复它们的DNA，并不断增长；而在光线较强的时候，微生物则变为“管家”，比如排毒、感知它们周围的化学物质，生长出鞭毛或“尾巴”帮助微生物运行。而那些丧失生物钟功能的大鼠肠道细菌，无论在数量还是活性上，均没有出现相同的波动，并对光线产生相应的应答。这表明，动物自身的生物钟，在一定程度上控制着体内寄生细菌的生物钟。那些取自生物钟功能丧失的大鼠体内的微生物，被植入正常昼夜光照条件下健康的大鼠体内后，一周内这些微生物的生物节律也恢复正常。
厄里奈夫表示，这些结论让很多人感到惊奇。此前的研究发现，很多细菌确实存在基于光线应答的昼夜节律现象，比如蓝藻就通过光合作用获取能量。但是肠道内的微生物所有时间都待在黑暗中，它们怎么分辨时间呢？在寄主与这些细菌之间一定存在某种传递信号。
7．细菌生理现象研究的其他新成果（1）发现塑料垃圾成海洋细菌等微生物的避风港。2014年3月，在2014年的海洋科学会议上，与会者都是专门研究“塑料垃圾”问题的专家。这些垃圾，是指漂浮在海洋中的上百万吨的合成碎屑。美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所微生物学家特雷西·明瑟说：“这是由人类活动创造的新的生物栖息地。”
有研究显示，超过1000种海洋中的细菌和其他微生物，能够在塑料碎片中生存，而这些碎片通常还不及人类的手指甲大。明瑟说：“在中心海域，细菌等微生物一直在寻找一块‘容身之地’，且有一些栖息地要明显优于其他选择。”根据一项初步的遗传分析结果，弧菌类是其中的佼佼者，且大部分的弧菌能够发光。
实际情况也正是如此，在研究者夜间拖网打捞上来的塑料垃圾中，40%是发光的。此外，明瑟认为，这种发光的垃圾对鱼类，尤其是依靠光线觅食的鱼类吸引力极大。塑料垃圾对于鱼类来说是魔鬼，而对细菌等微生物来说却是天使——能使它们“逃离鱼口”。明瑟说：“微生物的基因，能使其以塑料垃圾为家，鱼类再想吞噬它们必须‘三思而行’。”（2）首次发现生存于健康胎盘中的细菌。2014年5月22日，美国得克萨斯州休斯敦市贝勒医学院，产科医师凯悦斯娣·埃格德和她的合作者组成的一个研究小组，在《科学·转化医学》杂志上发表研究成果称，一直被认为处于无菌环境中的人类孕妇胎盘，其实是一个细菌群落的家，就像科学家在人体口腔中发现的细菌群落一样。这些微生物通常是非病原性的，但根据科学家的此项研究，其构成的变化可能是一些人们知之甚少的妊娠疾病的共同根源，例如早产，大约每10名孕妇便会诞下1名早产儿。
细菌群落是细菌、病毒与真菌等的总称。2012年，该研究小组发现，孕妇阴道中最丰富的细菌，与那些没有怀孕女性阴道中的细菌并不相同，但却无法普遍代表新生儿在其降生后第一周所排粪便中最常见的细菌。为了搞清这些微生物从何而来，研究人员决定对胎盘展开研究。
在这项新的研究中，研究人员采集了320名刚刚分娩的产妇的胎盘组织样本，并从这些组织中提取了脱氧核糖核酸（DNA），同时对
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