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航天員在軌進(jìn)行微生物采樣

近日，科研人員首次公布在我國(guó)空間站發(fā)現(xiàn)的一個(gè)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(guó)際權(quán)威期刊《International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology》上。

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(gè)神秘的寶藏，每發(fā)現(xiàn)一個(gè)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(jiǎn)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(yíng)養(yǎng)等復(fù)雜條件相互交織，其中蘊(yùn)藏著多少未知的微生物新物種呢？科學(xué)家們對(duì)這些充滿了好奇和想象。

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(yàn)項(xiàng)目支持下實(shí)現(xiàn)的。研究團(tuán)隊(duì)聚焦于我國(guó)空間站長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中環(huán)境微生物的動(dòng)態(tài)變化和安全控制，設(shè)計(jì)了多批次、全艙段、全景式的居留艙微生物監(jiān)測(cè)任務(wù)CHAMP（China Space Station Habitation Area Microbiome Program）。

2023年5月，神舟十五號(hào)航天員乘組利用無菌采樣擦巾對(duì)空間站艙內(nèi)表面微生物進(jìn)行在軌采集和低溫儲(chǔ)存。下行后，經(jīng)過地面實(shí)驗(yàn)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(yùn)用了形態(tài)觀察、基因組測(cè)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(dú)特物種。

天宮尼爾菌有哪些獨(dú)特性？

微生物憑借獨(dú)特的生物學(xué)機(jī)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(duì)空間環(huán)境中的氧化應(yīng)激。這種機(jī)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(zhǎng)。

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(dú)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

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(dú)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(jī)制不僅能助力定向的微生物控制策略設(shè)計(jì)，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(duì)一些有機(jī)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(tái)為微生物新物種的發(fā)現(xiàn)和研究提供了獨(dú)一無二的條件。隨著空間站的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)，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(jī)遇。

來源：中國(guó)載人航天微信公眾號(hào)