近日，化工与化学学院教授、城市水资源与水环境国家重点实验室成员韩晓军团队在人造细胞研究领域取得重要进展。相关成果以《环境溶液酸度(pH)振荡对合成群落系统物种代谢的调节》(Regulation of species metabolism in synthetic community systems by environmental pH oscillations)为题发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。该成果为复杂微生态系统的构建提供了基础。

人造细胞是具有部分(或全部)细胞和功能的结构。人造细胞与细胞可以构建合成群落，群落中的物种之间以及物种与环境之间可以相互交流，形成动态的微生态。当前，合成群落中的相互作用大多具有单向、缺乏动态反馈的特征，构建具有动态反馈功能的合成群落系统是该领域的巨大挑战。

基于上述挑战，韩晓军教授团队构建了多物种合成群落系统。在pH响应人造细胞和酵母构建的双物种合成群落中，人造细胞与酵母的动态双向相互作用导致了环境产生pH振荡行为。团队运用这个现象，在三物种合成群落系统中实现了物种间的互作，并调节了物种的代谢行为，模拟了自然界中的微生态系统。团队进一步运用磁阿基米德效应制备出空间编码的三物种合成群落，发现物种的空间分布影响了代谢行为。该成果为复杂微生态系统的构建及其物种与环境间的互作研究奠定了基础。

哈工大为论文第一通讯单位。韩晓军教授为论文第一通讯作者。浙江大学生物医学工程与仪器科学学院田良飞教授为共同通讯作者。化工与化学学院博士研究生李书彬为论文第一作者。化工与化学学院博士研究生赵英铭、张祥祥、杨博宇，浙江大学生物医学工程与仪器科学学院博士研究生吴舒淇参与部分研究工作。

该研究工作获国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金重点项目、黑龙江省头雁团队原创探索基金、中央高校基本科研专项资金等资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-43398-6

三物种合成群落系统pH振荡行为及其对物种的代谢调节