图:2023年6月,由神舟十五号带回的中国空间站第四批空间科学实验样品顺利返回并交付实验科学家。
中国科研人员首次公布了在中国空间站发现的一个微生物新物种,并将其命名为“天宫尼尔菌(Niallia tiangongensis)”,相关科研成果已在线发表于国际权威期刊《International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology》上。中国载人航天工程日前表示,天宫尼尔菌由神舟十五号乘组(航天员费俊龙、邓清明、张陆)在轨采集所得,是一类革兰氏阳性的产芽孢细菌,具备卓越的“抗压”能力,堪称适应空间环境的“全能型选手”。
科研人员表示,其空间环境适应机制不仅能助力定向的微生物控制策略设计,为航天、农业、工业和医疗等领域提供精准的干预思路,其对一些有机物的利用能力,为这些物质的可持续利用开辟了全新路径。\大公报记者 刘凝哲北京报道
微生物是地球上最古老、最多样化的生命形式之一,体型微小却分布广泛。从空气悬浮颗粒到土壤深处,从深海高压环境到人体共生菌群,微生物构成了地球上庞大的“隐形”群落。空间站作为一个复杂、封闭、相对独立的生态系统,为微生物的滋生提供了有利条件。
样本采集自空间站舱内表面
据介绍,微生物新物种指从未被人类发现、研究和命名的微生物。空间站内微重力、辐射、密闭、寡营养等复杂条件相互交织,科学家对空间站中会否出现微生物新物种十分关注。科研团队聚焦空间站长期运营过程中环境微生物的动态变化和安全控制,设计了多批次、全舱段、全景式的居留舱微生物监测任务CHAMP(China Space Station Habitation Area Microbiome Program)。天宫尼尔菌正是在该任务支持下被发现的。
2023年5月,神舟十五号航天员乘组利用无菌采样擦巾对空间站舱内表面微生物进行在轨采集和低温储存。下行后,经过地面实验分析,科研人员发现了一种全新的微生物物种──天宫尼尔菌。研究综合运用了形态观察、基因组测序、系统发育分析和代谢分析等多学科手段,最终确认了这一独特物种。
专家表示,微生物凭借独特的生物学机制巧妙地适应着空间环境的压力,空间环境也通过选择压力反过来塑造微生物的代谢和生理特征。天宫尼尔菌是一类革兰氏阳性的产芽孢细菌,隶属于细胞杆菌科(Cytobacillaceae)尼尔属(Niallia)。与近缘物种相比,天宫尼尔菌在适应空间环境方面表现出色。
助力微生物控制策略设计
第一,天宫尼尔菌具备卓越的“抗压”能力,通过调控杆菌硫醇(BSH)的生物合成,精准应对空间环境中的氧化应激。这种机制维持了细胞内的氧化还原平衡,保障其在极端条件下也能稳健生长。第二,天宫尼尔菌在生物被膜形成、辐射损伤修复等方面表现出独特特征,这些能力集于一身,帮助其成为能够适应空间环境的“六边形战士”。
科研人员认为,天宫尼尔菌在空间站环境中展现出独特的生存与适应能力,带来了全新启示:其空间环境适应机制不仅能助力定向的微生物控制策略设计,为航天、农业、工业和医疗等领域提供精准的干预思路;在空间微生物资源利用方面,天宫尼尔菌对一些有机物的利用能力,为这些物质的可持续利用开辟了全新路径。