為什麼細菌在太空中存活

2020-12-07 騰訊網

在休斯頓大學喬治福克斯教授的實驗室裡,科學家正在研究可能汙染其他行星的地球細菌。儘管進行了極端的淨化努力,來自地球的細菌孢子仍然設法進入宇宙飛船的外太空。福克斯和他的團隊正在研究一些孢子如何以及為何無法消除汙染。他們的研究發表在BMC微生物學。

為了進入美國國家航空航天局位於馬裡蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心,世界上最大的潔淨室或加利福尼亞州加州理工學院噴氣推進實驗室的超級清潔潔淨室,員工可以通過一系列遊說活動。其中一個是粘性地板墊,可以捕獲鞋子上的汙垢。另一個,大約相當於舊電話亭的大小,提供強制風淋浴,數十架噴氣式飛機可以吹掉汙垢和碎屑。只有在這些消毒措施之後,他們才能穿上緊身衣,頭套和其他消毒的標誌。

然而,細菌仍存活並被載運到國際空間站並在火星探測器上發現。細菌在極端條件下存活的能力可能會導致一種稱為「前向汙染」的過程。

「在其他地方尋找生命受到可能從地球運輸到太陽系感興趣的物體的影響,」UH,Moores生物學和生物化學與生物分子工程教授福克斯說。福克斯對微生物學並不陌生。在二十世紀七十年代,他與科學家Carl Woese一起,通過發現古生物是一個獨立的生命領域,徹底改變了這個領域。

與自然選擇一樣,潔淨室內的清潔過程最終會殺死較弱的細菌,同時更強的應變適應並且清潔劑未分階段。

福克斯實驗室的博士後生物學家Madhan Tirumalai說:「無論我們做什麼,一些細菌孢子似乎都在尋找逃避去汙的途徑。」 「我正在努力了解是什麼讓這些孢子在其基因組水平上如此特別,並將這些特徵與它們逃避去汙措施的能力聯繫起來。」

它從排序開始

Fox團隊研究了屬於芽孢桿菌屬的非致病性(非致病性)細菌,並產生高度抗性的孢子。它們與噴氣推進實驗室的潔淨室和太空飛行器裝配設施隔離開來。

他們對兩種對過氧化物和輻射具有抗性的菌株的完整基因組進行了測序:B。safensis FO-36bT和B.pumilus SAFR-032。然後他們比較了這些菌株的基因組和另一個菌株B. safensis JPL-MERTA-8-2的基因組,其中已知細菌產生易受過氧化物和輻射影響的孢子,如菌株短小芽孢桿菌ATCC7061T。B. safensis JPL-MERTA-8-2菌株是從火星奧德賽太空飛行器和噴氣推進實驗室的相關設施中分離出來的,之後在2004年發射之前也在火星探索者漫遊者(MER)上發現。

「基因組藍圖為我們提供了有機體可能藏匿的基本線索,」Tirumalai說。通過比較四種菌株的藍圖,他們發現了10種FO-36b獨有的基因,這些基因在任何其他生物(包括其他芽孢桿菌菌株)中都沒有發現。這是10個功能未知的基因 - 或者10個懷疑為什麼B. safensis FO-36bT的孢子對過氧化物和輻射具有抗性,儘管任何特定基因或基因組合的存在與否都不是立即顯而易見的。負責看到的阻力變化。

「很可能基因調控中的區別可以改變關鍵蛋白質的表達水平,從而改變生物體的抗性,而不會獲得或喪失特定基因。這些是關於該菌株孢子抗性的潛在感興趣的基因。 「蒂魯瑪萊說。

事實證明,這些基因中有四個是在細菌菌株的噬菌體元件上發現的。噬菌體是噬菌體的縮寫,是一種感染細菌的病毒。噬菌體是在微生物之間轉移基因的主要促進因素。

Tirumalai說:「消除潔淨室中的微生物,太空飛行器組裝或太空飛行器上的微生物將繼續成為NASA和其他航天機構面臨的挑戰。」

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