TSU 发现细菌如何从体内去除铜和铁

托木斯克国立大学的科学家正在研究农场动物的肠道微生物组，这是一项旨在寻找新的微生物生产者（可用于农业和工业）的大型项目的一部分。在一些动物的胃肠道中发现了铜矿石、黄铜矿的纳米颗粒。研究表明，其出现的“罪魁祸首”是硫酸盐还原菌，它们将铁和铜结合成一种不溶性矿物质，并将这些元素排出体外。这个过程会破坏人体内酶的工作。

研究结果发表在《微生物》杂志上。从生理学的角度来看，人和动物是亲近的，所以对后者的研究提供了很多关于一个人的重要信息。TSU 微生物学家使用现代宏基因组测序技术研究农场动物的微生物群：牛、猪、鸡、羊、骆驼。研究对象是动物的粪便，相当充分地反映了生活在胃肠道中的微生物的生物多样性。

微生物学家已经检查了不仅在西伯利亚而且在整个俄罗斯收集的 3,500 多个样本。来自全国各地的志愿者帮助科学家采集样本。在研究过程中，研究了来自两个种群的骆驼粪便样本。其中之一位于 Chuysky 地区的尽头，自丝绸之路时代以来骆驼就在那里繁育，第二个位于外贝加尔地区。动物被驯化，在草地上自由地吃草。

“当我们研究自然系统中的细菌时，我们也会研究它们的矿物成分，”TSU 生物学研究所植物生理学、生物技术和生物信息学系主任、项目负责人 Olga Karnachuk 说。– 在这种情况下，我们也决定进行这样的分析。于是，在动物的粪便中发现了一种我们最意想不到的矿物质——黄铜矿。这是铜、铁和硫 (CuFeS2) 的化合物，以前称为黄铁矿——主要的铜矿石之一。突然间，我们在骆驼的肠道中发现了它，而且在许多情况下，超过 60% 的研究样本都存在。”

骆驼放牧区研究样本采集

在少量样本中，在托木斯克地区农场收集的牛粪、腐殖质和堆肥中也发现了黄铜矿。众所周知，金属硫化物可以形成硫酸盐还原菌。它们生活在人类和动物的肠道中。以前，人们认为这些微生物会结合铁并将其转化为硫化铁。

微生物学家在RFBR 项目的研究过程中，在分析自闭症谱系障碍 (ASD) 儿童的粪便样本时，发现了硫化铁和硫酸盐还原菌。据推测，自闭症儿童缺铁是因为硫酸盐还原菌大量存在于他们的胃肠道中——它们将铁结合成不溶性矿物质并将其从体内排出。

为奶牛放牧区的研究收集样本

“在这些研究中，我们发现这不是黄铁矿，而是黄铜矿。此外，铜的结合发生得非常快 - 已经在第五天， - Olga Karnachuk 指出。“这意味着我们在动物胃肠道中发现的细菌很可能与自闭症儿童肠道中发现的细菌相同，它们属于脱硫弧菌属。”

它们不仅结合铁，而且最有可能结合铁和铜，它们以矿物质的形式沉淀并随粪便排出体外。因此，身体缺乏对正常功能非常重要的元素。

“我们的情绪和身体状态可能取决于哪些微生物生活在胃肠道中。事实证明，微生物群会影响许多病理，包括神经系统疾病、精神障碍和身体的免疫状态，”Olga Karnachuk 解释道。– 还已经证明，肠道微生物群失衡与神经退行性疾病（如自闭症、阿尔茨海默病、帕金森病、痴呆症等）之间存在关联。因此，我们的偶然发现可能对纠正这种情况很有价值。但需要更详细的研究来了解这种机制是如何工作的。”

TSU 微生物学家确定的另一个有趣事实是，骆驼可能是某种铜、铁和其他金属的浓缩物。这一假设的基础是骆驼奶成分分析的结果。事实证明，与牛奶相比，它含有更多的铜、铁、锌。此外，在对科学文章的分析过程中，研究人员发现了一个有趣的事实：关于自闭症儿童在阿拉伯国家接受骆驼奶治疗这一事实的描述。还有一个事实——二战期间，德国士兵患了痢疾，用骆驼粪治疗。阿拉伯人也采用了同样的“民间医学”方法。

据科学家称，铜和铁的缺乏可以通过适当的营养来补充，特别是通过限制硫酸盐的摄入，这有助于激活结合，因为硫酸盐还原菌以它们为食。与此同时，微生物学家指出，人们对硫酸盐和亚硫酸盐的消耗量有所增加，因为它们被广泛用于防腐剂中。

在该项目的下一阶段，科学家们计划研究黄铜矿的形成。为此，他们将使用从患有 ASD 儿童和动物的生物材料样本中分离出的细菌。该研究将与俄罗斯科学院西伯利亚分院（克拉斯诺亚尔斯克）L. V. Kirensky 物理研究所的材料科学家联合进行。