今日太空實驗室 | 首次公布！空間站內(nèi)發(fā)現(xiàn)微生物新物種

  近日，科研人員首次公布在我國空間站發(fā)現(xiàn)的一個微生物新物種，并將其命名為“天宮尼爾菌（Niallia tiangongensis）”，相關(guān)科研成果在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊《International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology》上。

  01

  什么是微生物新物種?

  微生物是地球上最古老、最多樣化的生命形式之一，體型微小卻分布廣泛。從空氣懸浮顆粒到土壤深處，從深海高壓環(huán)境到人體共生菌群，微生物構(gòu)成了地球上龐大的“隱形”群落。微生物的世界就像一個神秘的寶藏，每發(fā)現(xiàn)一個微生物新物種，就像打開了一扇通往未知世界的大門。

  什么是微生物新物種呢？簡單來說，就是那些以前從未被人類發(fā)現(xiàn)、研究和命名的微生物。空間站內(nèi)微重力、輻射、密閉、寡營養(yǎng)等復(fù)雜條件相互交織，其中蘊藏著多少未知的微生物新物種呢？科學(xué)家們對這些充滿了好奇和想象。

  02

  天宮尼爾菌是如何被發(fā)現(xiàn)的？

  此次微生物新物種發(fā)現(xiàn)是在空間站工程航天技術(shù)試驗項目支持下實現(xiàn)的。研究團隊聚焦于我國空間站長期運營過程中環(huán)境微生物的動態(tài)變化和安全控制，設(shè)計了多批次、全艙段、全景式的居留艙微生物監(jiān)測任務(wù)CHAMP（China Space Station Habitation Area Microbiome Program）。

  2023年5月，神舟十五號航天員乘組利用無菌采樣擦巾對空間站艙內(nèi)表面微生物進行在軌采集和低溫儲存。下行后，經(jīng)過地面實驗分析，科研人員發(fā)現(xiàn)了一種全新的微生物物種——天宮尼爾菌。該研究綜合運用了形態(tài)觀察、基因組測序、系統(tǒng)發(fā)育分析和代謝分析等多學(xué)科手段，最終確認(rèn)了這一獨特物種。

航天員在軌進行微生物采樣

  03

  天宮尼爾菌有哪些獨特性？

  微生物憑借獨特的生物學(xué)機制巧妙地適應(yīng)著空間環(huán)境的壓力，而空間環(huán)境也通過選擇壓力反過來塑造微生物的代謝和生理特征。此次發(fā)現(xiàn)的天宮尼爾菌是一類革蘭氏陽性的產(chǎn)芽孢細(xì)菌，隸屬于細(xì)胞桿菌科（Cytobacillaceae）尼爾屬（Niallia），與近緣物種相比，天宮尼爾菌在適應(yīng)空間環(huán)境方面表現(xiàn)出色：

  第一，天宮尼爾菌具備卓越的“抗壓”能力，通過調(diào)控桿菌硫醇（BSH）的生物合成，精準(zhǔn)應(yīng)對空間環(huán)境中的氧化應(yīng)激。這種機制維持了細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡，保障其在極端條件下也能穩(wěn)健生長。

  第二，天宮尼爾菌在生物被膜形成、輻射損傷修復(fù)等方面表現(xiàn)出獨特特征，這些能力集于一身，幫助其成為能夠適應(yīng)空間環(huán)境的“六邊形戰(zhàn)士”。

天宮尼爾菌與近緣物種之間蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)差異

（A）BshB1蛋白；（B）SplA蛋白

  04

  發(fā)現(xiàn)天宮尼爾菌帶來哪些啟示？

  天宮尼爾菌在空間站環(huán)境中展現(xiàn)出獨特的生存與適應(yīng)能力，這一發(fā)現(xiàn)為科研人員帶來了全新的啟示：其空間環(huán)境適應(yīng)機制不僅能助力定向的微生物控制策略設(shè)計，為航天、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域提供精準(zhǔn)的干預(yù)思路；在空間微生物資源利用方面也存在驚喜——其對一些有機物的利用能力，為這些物質(zhì)的可持續(xù)利用開辟了全新路徑。

  空間站平臺為微生物新物種的發(fā)現(xiàn)和研究提供了獨一無二的條件。隨著空間站的長期運營，圍繞微生物的活性物質(zhì)、基因資源和代謝功能的研究有望迎來一次“大豐收”，這也將為地球上的科學(xué)研究和應(yīng)用帶來了新的發(fā)展機遇。