ISME | 微生物驱动的化学生态学:过去、现在和未来
推荐：江舜尧
编译：药滴
编辑：十九
加拿大学者Ruth Schmidt 和日本学者Dana Ulanova等人于2019年7月9日在《The ISME Journal》上发表了题为《Microbe-driven chemical ecology: past, present and future》的综述。在这篇综述中，我们描述了影响特殊代谢物生产和运输的环境因素，评估了它们的生态功能，并讨论了应对微生物化学生态学（MCE）未来挑战的方法。
文章摘要
近年来，微生物生态学领域的研究揭示了不同生态系统中微生物群落的多样性和复杂性。微生物在生态系统功能中起着重要的作用，并对高等生物的健康和适应性做出了贡献。在分析这些复杂的自然微生物群落时，科学家们现在面临着许多技术和方法上的挑战。分析和组学技术的进步表明，微生物群落在很大程度上是由特定代谢产物(水溶性和挥发性)介导的化学相互作用网络形成的。然而，关于微生物化学相互作用的研究需要从多维度考虑生物和非生物因素，这需要开发模仿自然微生物栖息地的新工具和方法。在这篇综述中，我们描述了影响特殊代谢物生产和运输的环境因素。我们评估了它们的生态功能，并讨论了应对微生物化学生态学（MCE）未来挑战的方法。我们的目标是强调，未来在微生物化学生态学领域的发展将需要包括涉及所有级别生物体的整体研究，并考虑病毒、微生物和微生物在其自然环境中相互作用的机制。
主要内容
微生物化学多样性：体现在微生物对话也可能涉及挥发性和水溶性特殊代谢物(SMs)、小的无机分子，如HCN、氨等。
影响生产的因素：可溶性和挥发性特殊代谢物(SMs)的产生都受到各种环境生物和非生物因素的影响。如营养、光照、温度、pH值、水分、盐度等非生物因素， 种间相互作用和竞争对手感知被认为是影响特殊代谢物(SMs)生产的主要生物因素。
自然环境中的运输：为了产生效果，化学物质需要实际接触到潜在的接受者，即，需要在足够的浓度下变得可接近和可用。因此，化学信号的传输和可达性是化学生态学中一个重要且常被忽视的因素。
微生物天然产物的生态功能：代谢物浓度很重要，在一些模型系统中，我们只确定了一小部分自然通信系统，而这些模型系统通常没有对这些环境中存在的其他微生物进行分析。此外，生物合成过程中特定的配体类物质的丰度较低，难以识别。
新的工具解决方法上的挑战：理解介导生物体之间相互作用的天然代谢物是破译化学通讯和相互作用的关键。然而化合物的检测和鉴定仍然具有挑战性。核磁共振很难在生态环境中使用，新兴的MS成像(MSI)为研究环境相关代谢物提供了新的机会，有助于克服传统的基于ms的代谢组学技术的局限性。
未来趋势及展望：病毒在微生物化学传播中的作用却很少被研究。微生物化学生态学的未来方向将理想地涉及所有生物体水平的研究，并考虑其自然环境中的病毒、微生物和大生物体等通信机制。另一个重要方向是研究气候变化(如低温/高温和干旱/洪水)将如何影响特殊代谢物的生产及其在不断变化的自然环境中的功能。了解微生物及其植物宿主之间的各种化学相互作用为农业抵御干旱和增加病原体的压力也具有重要意义。最后，微生物化学生态学技术的进步将有助于揭示人类与微生物相互作用的机制，从而影响我们的健康。直到今天，只有一小部分在这种微生物栖息地进行的化学反应得到了表征。
文章中重要图片说明
图1 |微生物在陆地和水生生态系统中的传播模式。
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