由奧爾登堡大學的微生物學家Ralf Rabus教授和他的博士生Patrick Becker領導的小組在理解一種廣泛的環境細菌的細胞過程方面取得了重大進展。該團隊對細菌菌株Aromatoleum aromaticum EbN1T的整個代謝網絡進行了廣泛的分析，並利用這些發現構建了一個代謝模型，使他們能夠預測這些微生物在各種環境條件下的生長。

一個機器人從凝膠層中衝出針頭大小的碎片。狹窄的藍色帶子包含來自細菌培養物的蛋白質。隨後，這些微小的凝膠碎片中包含的蛋白質將被更詳細地分類。資料來源：奧爾登堡大學/Mohssen Assanimoghaddam

對新陳代謝的全面了解能夠預測一種關鍵環境微生物的生長。

根據他們在《mSystems》雜誌上的報告，研究人員發現了驚人的機制，使細菌能夠適應波動的環境條件。這些結果對生態系統的研究至關重要，其中芳香菌菌株作為一個重要的環境細菌群體的代表，可以作為一個模型生物體。這些發現還可能對污染場地的清理和生物技術應用產生影響。

所研究的細菌菌株擅長利用難以分解的有機物質，一般在土壤和水生沉積物中發現。這種微生物在各種條件下茁壯成長，包括氧氣、低氧和無氧層，而且在營養物質的攝入方面也非常多變。它們可以代謝40多種不同的有機化合物，包括高度穩定的天然物質，如木質素的成分，這是木材中發現的主要結構材料，以及長壽命的污染物和石油的成分。

博士生帕特里克-貝克爾通過仔細的實驗室研究，獲得了對芳香菌的新陳代謝的整體理解。資料來源：奧爾登堡大學

一種具有特殊能力的微生物

特別是由六個碳原子組成的苯環的物質，被稱為芳香族化合物，可以被這些微生物生物降解–無論是否有氧氣的幫助。由於這些能力，Aromatoleum在將土壤和沈積物中的有機化合物完全降解為二氧化碳方面發揮著重要的環境作用–這一過程在生物土壤修復方面也很有用。

目前研究的目的是全面了解這種單細胞生物體的功能。為此，研究人員使用五種不同的營養基質，在氧化和缺氧條件下（即有氧和無氧）培養微生物。對於這十種不同的生長條件，他們分別培養了25個培養物，然後使用分子生物學方法（技術術語：多組學）對各種樣品進行了檢查，這些方法能夠同時分析一個細胞中的所有轉錄基因、產生的所有蛋白質以及其所有代謝產物。

芳香菌的相互作用

Aromatoleum aromaticum EbN1T細菌（底部的黑色輪廓）以多種方式與生物和非生物環境相互作用：人為的輸入、其他微生物的活動和自然界的過程產生不同的有機物質（不同顏色的點），細菌將其作為食物。同時，這些物質也被其他微生物所利用（食物競爭）。

細菌細胞內的代謝網絡通過不同的途徑轉換和降解這些物質（左邊）。細胞反過來產生建築材料，如DNA、蛋白質、醣類化合物或脂類（右圖），它需要這些材料來生長。根據環境條件，細胞在氧氣或硝酸鹽（NO3-）的幫助下獲得能量–顯示在圖像的最左邊。資料來源：Ralf Rabus和Patrick Becker/奧爾登堡大學

系統生物學方法

拉布斯解釋說：”通過這種系統生物學方法可以深入了解一個生物體的所有內部運作。你把細菌分解成它的各個組成部分，然後你可以把它們重新組合起來–在一個模型中，預測一個培養物將以多快的速度生長，以及它將產生多少生物量。”他是奧爾登堡大學海洋環境化學和生物學研究所（ICBM）普通和分子微生物學研究小組的負責人，

通過他們細緻的工作，研究人員獲得了對這種細菌菌株的代謝反應的全面了解。他們發現約有200個基因參與了降解過程，並確定了哪些酶可以分解作為營養物加入的物質，以及各種堅果是通過哪些中間產物產生的。