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科學報 科學文摘 宇宙

沒有地球生物能暴露在太空中生存?NO,來看看這種耐輻射球菌


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更新日期:2022510
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這種細菌在空間站外整整存活了一年

把一組(實驗組)的耐輻射D菌放進太空一年後與地球上的耐輻射D菌(對照組)的比較發現,實驗組的耐輻射D菌存活率要低一些,並且活下來的耐輻射D菌也與對照組不同,推測是太空環境使其基因改變。

在太空中度過一整年,可不是一件簡單的事。只要問問美國宇航員斯科特.凱利就知道了,他於2015年在國際空間站(ISS)呆了一年。

他在太空的長期停留,改變了他的DNA、染色體端粒和腸道微生物群,他的骨量流失、骨密度降低。回到地球三個月後,他的腳仍然在疼痛。

但在國際空間站的保護之外,裸露在太空中生存,那又更完全是另一回事了。太空裏,紫外線輻射、真空環境、巨大的溫差和失重,都是嚴重的威脅、傷害。

所以,當人類首次在一罐肉罐頭中發現一種細菌——耐輻射球菌,這種細菌在國際空間站加壓艙外,一個特別設計的平台上存活了一年後,仍然保持活性,實在是太令人驚訝了,這有著重大的意義!

研究人員已經對這些生命力超強的微生物,進行了一段時間的研究;早在2015年,一個國際團隊設立了Tanpopo項目,在日本實驗艙Kibo外,做太空暴露實驗,以測試高耐受力菌種。

而結果是:耐輻射球菌完美的通過了測試!

將細菌細胞脫水後的標本,送到國際空間站,並放置在一個無遮蔽的平台上,持續暴露在太空環境中;細胞位於玻璃窗後面,玻璃窗能阻擋波長低於190納米的紫外線。

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來自奧地利、日本和德國的研究團隊,在他們的新論文中寫道:“這項研究的成果,可能會提高人們對行星保護問題的關注意識。例如,火星大氣層,能夠吸收波長低於190-200納米的紫外線輻射。所以,為了模擬火星這種環境狀況,我們在國際空間站外的實驗平台上,把細胞置於一層二氧化矽玻璃窗後面。”

“其實,這並不是耐輻射球菌,在以上這樣的條件下保存的最長時間——早在八月份,我們就發表說:一組細菌樣本,被留在那裏整整三年。”

但研究團隊並沒有試圖創造新的時長紀錄,而是更想弄明白:耐輻射球菌,為什麼能在那樣的極端條件下保持良好的活性。

掃描電鏡照片:耐輻射球菌對照組(左),LEO暴露實驗組(右)。

(圖片來源:奧特等人,微生物學期刊《 Microbiome 》,2020年)

因此,在經歷了一年的輻射、極寒和極沸的溫度、以及失重的情況下,研究人員們讓這些經歷太空旅行的細菌,回到地球。兩組脫水的細菌樣本——一組“對照組”在地球環境經歷一年,另一組“實驗組”在地球低軌上暴露一年——再水化,然後觀察對比兩組之間的差別。

雖然,與對照組相比,實驗組細菌的存活率要低得多,但存活下來的細菌似乎表現良好。而且,它們經過太空暴露後,變得與地球上的同類有點不一樣了。

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研究團隊發現,實驗組細菌表面覆蓋著很多小突起或小泡,並觸發了某些細胞修複機制,一些蛋白質和信使核糖核酸,變得更多更加豐富。

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他們沒有把握確知,為什麼細菌表面會形成這些小泡(見上圖),不過,他們對此有一些推測、想法。

他們提到:“結束地球低軌道暴露,實驗組細菌回到地球環境恢複後,表面的眾多小泡,能產生快速的應激反應。通過減少應激產物,提高細胞存活率。另外,外膜囊泡可能含有蛋白質,這對於營養物質獲取、DNA轉移、毒素運輸和群體感應效應分子運輸,非常重要,能在太空暴露後,激發抵抗機制。”

這類研究有助於我們了解,細菌是否能在宇宙中的其他星球生存,是否能在星際旅行中生存。這變得越來越重要,因為我們以及我們攜帶的細菌微生物等,正在試圖駛向比月球更遠的太陽系,或者,未來某天,駛向宇宙更深處。

維也納大學的生物化學家特提亞納.米洛耶維奇說:“這些研究有助於我們了解,能在地球以外存活的生物,它們的生存機制和生命進程。讓我們學到:怎樣適應外太空的惡劣環境,並存活。比如,實驗結果表明,耐輻射球菌,由於其高效的分子反應系統,有可能在低軌太空環境中存活更長的時間,這意味著,具備這種能力的生物有機體,就可以實現更長、更遠的星際旅行。”

BY: JACINTA BOWLER

FY: 椒椒

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