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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、研究和命名的微生物。空間站內微重力、輻射、密閉、寡營養(yǎng)等復雜條件相互交織，其中蘊藏著多少未知的微生物新物種呢？科學家們對這些充滿了好奇和想象。
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天宮尼爾菌是如何被發(fā)現的？
此次微生物新物種發(fā)現是在空間站工程航天技術試驗項目支持下實現的。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，設計了多批次、全艙段、全景式的居留艙微生物監(jiān)測任務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表面微生物進行在軌采集和低溫儲存。下行后，經過地面實驗分析，科研人員發(fā)現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科手段，最終確認了這一獨特物種。
航天員在軌進行微生物采樣
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天宮尼爾菌有哪些獨特性？
微生物憑借獨特的生物學機制巧妙地適應著空間環(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)現的天宮尼爾菌是一類革蘭氏陽性的產芽孢細菌，隸屬于細胞桿菌科(Cytobacillaceae)尼爾屬(Niallia)，與近緣物種相比，天宮尼爾菌在適應空間環(huán)境方面表現出色：
第一，天宮尼爾菌具備卓越的“抗壓”能力，通過調控桿菌硫醇(BSH)的生物合成，精準應對空間環(huán)境中的氧化應激。這種機制維持了細胞內的氧化還原平衡，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、輻射損傷修復等方面表現出獨特特征，這些能力集于一身，幫助其成為能夠適應空間環(huán)境的“六邊形戰(zhàn)士”。
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發(fā)現天宮尼爾菌帶來哪些啟示？
天宮尼爾菌在空間站環(huán)境中展現出獨特的生存與適應能力，這一發(fā)現為科研人員帶來了全新的啟示：其空間環(huán)境適應機制不僅能助力定向的微生物控制策略設計，為航天、農業(yè)、工業(yè)和醫(yī)療等領域提供精準的干預思路；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、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研究和應用帶來了新的發(fā)展機遇。
素材來源/中國空間技術研究院總體部 航天神舟生物科技集團有限公司
來源：“中國載人航天”微信公眾號
