这些美图居然 是微生物“长”出来的

(受访者提供图纸)

谈到微生物，你首先想到的是什么？它是导致死亡的疾病还是有益于肠道健康的菌群？在科学家看来，微生物还有另一个用途:“绘画的好材料”。

五颜六色的月亮女神图片，春夏秋冬的季节变换场景……最近，在老师的指导下，沈阳药科大学生命科学与药学院的学生完成了以培养皿为画布，微生物为“颜料”的精美艺术作品——事实上，这些绚丽的色彩是微生物自己“生长”出来的。

不要低估这幅小小的微生物画，它连接着科研链的两端，不仅能培养学生学习本专业的兴趣，而且在高达的论文中也起着重要的作用。

不同的菌株产生不同的颜色。

一个直径9厘米的培养皿，实验设备按程序灭菌，稀释土壤样品...准备好这些材料，开始画一幅“画”。最近，沈阳药科大学生命科学与生物制药学院举办了一个特别展览:微生物绘画。

在培养皿中，各种各样的菌株在摇摆，或者是散落在地上的白色冰花，或者是盛开的春花，或者是一片模仿秋叶的金黄色。除了风景，九色鹿，蒙娜丽莎，甚至校园的大门...红色红球菌、黄色黄杆菌、橙色黄单胞菌、白色芽孢杆菌、带绿色绒毛的青霉菌、链霉菌和其他能产生各种颜色色素的微生物等。，充分展示它们的艺术美。

该校负责此次比赛的穆老师介绍说，微生物绘画的原理实际上就是菌种的培养，从自然环境中寻找合适的菌种，并利用无菌操作等方法，使菌种根据不同的颜色生长成美丽的图画。

菌株想要长成一幅画，最大的困难是提纯“色素”。一旦混入其他细菌或纯化程度不够，就无法获得预期的颜色。要解决这个问题，我们必须按照科学研究的规律和实验规范来操作。

"实验室每一步的无菌操作是学生的第一要求."沈阳药科大学生命科学与药学学院副院长、教授张逸轩表示，参加本次展览的每个学生都严格遵守实验要求。首先，实验中使用的培养皿和竹签应在121℃高温、高压和湿热条件下灭菌30分钟。其次，工作台空间内的微生物应在操作前进行30分钟的紫外线照射，操作过程中应避免微生物的侵入。最后，工作台在点燃酒精灯以形成无菌区的同时，应始终吹入过滤后的无菌空气。在无菌的三重保证下，美丽的作品可以一件接一件地诞生。

花了一个多月的时间来指导学生学习操作规则，选择菌种，提纯培养，一个个带着彩色斑点长大，最后成长为一个多彩的作品。来自沈阳药科大学的生物工程专业本科生、参赛选手王爽说:“看着这些菌株一点一点长大，最后按照我们的想法长成一幅图画，这种感觉特别美妙，充满乐趣。”。

小细菌背后的大学问题

细菌分为许多种类。如何选择和处理有用的细菌是整个微生物研究过程的第一步。以本次展览为例，绘画中使用的“原材料”是细菌，它主要来自原始森林植物根部的土壤和一些传统中药。学生们在暑假参观大别山时带回了许多菌株。

从大别山采集后，采用梯度稀释包衣法处理灵芝、天麻、西洋参等药用植物的根际土壤。接下来，通过三区划线法进行纯化和扩增，每个“色素”被单独挑选出来，逐层分离，纯化和扩增。只有经过这些重复的步骤，才能获得各种单一颜色的“颜料”。

那么，这些作品的设计是如何形成的呢？

尽管细菌很小，但它们的生长总是更有规律。它们在接种的地方生长。给他们一条线，他们就会成长为一条路。给它们一个区域，它们就会长成一座山峰。然而，这种真菌相对较大，它的孢子可以飞到任何地方，但无法控制。它们落在这里形成一朵花，然后落在那里形成一片。结果，菌株通常被用来画线，而真菌孢子形成花簇或波涛汹涌的云海。

学会收集、分离和处理菌株

对于那些自己制作微生物作品的学生来说，这场比赛有着更深的意义。“我们的初衷是让学生学习更多的知识，对科学研究感兴趣，并让他们知道科学研究实际上是如何进行的。”张逸轩说。

张逸轩介绍说，收集、分离和处理细菌菌株本身就是学院的一项重要工作。由于学院建立了沈阳药科大学医用物质资源库——微生物资源中心，并主持了国家自然基金项目和科技部“自然科技资源平台——医用微生物资源中心”子项目，保存的各种微生物菌种数量已超过1万种，共鉴定出280属1240种。菌株来自土壤、水、洞穴、药用植物的内生菌、肠道和各种极端环境，用于科学研究。

张逸轩告诉《科学日报》，自从微生物资源中心成立以来，已经取得了许多重要的成就，其中维生素C产生菌就是其中之一。

中国维生素C发酵工业年产量超过16万吨，占世界总产量的90%。它是国内医药领域的支柱产业之一，也是辽宁医药产业现代化的标志之一。依托微生物资源库，张逸轩带领团队优化了维生素生产过程中的关键步骤，升级了传统方法中的微生物菌株，完成了不同发酵阶段混合菌系统的全基因组测序、蛋白质组学分析和转录组学分析，阐明了混合菌系统中一系列生理活性物质在菌株相互作用和代谢物相互作用过程中的作用和机制。新工艺为企业每年节约运营成本1000多万元。

通过进一步的研究，张逸轩的团队还利用微生物资源中心从土壤中分离出SPU_B003，一种能够独立生长并产生酸而不伴随大细菌的小细菌，并通过在菌株体内进行碳代谢流修饰以及敲除、补充和增强一系列关键功能基因来增强候选菌株的发酵能力，这有望提高两步发酵效率，降低生产成本，从而创造可观的效益。

“菌株的筛选实际上是微生物资源中心这些科学研究活动的一部分。通过这次展览，学生不仅可以学到知识，对微生物学科产生兴趣，还可以参与深入的科学研究，使学生有很强的参与意识。如果他们中的一些人愿意参与科学研究，那将会更有回报。”张逸轩说。