超狂抗輻射細菌撐過實驗,在國際太空站艙外設施存活整整一年

作者 | 發布日期 2020 年 11 月 11 日 15:42 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


隨著人類活動範圍正在往整個太陽系擴展,了解分子在外太空的生存機制也變得越來越重要。雖然人體仍無法長時間處於失重環境,但這不包括某些極端的地球微生物,比如抗輻射奇異球菌。根據國際太空站上最新實驗結果,抗輻射奇異球菌居然在艙外設施健康地生活了整整一年。

如果想知道人類離開地球去外太空晃一圈後回來會變怎樣,可以參考看看 NASA 太空人 Scott Kelly。他在國際太空站(ISS)工作了 1 年,回到地球後出現了骨質流失、DNA 端粒改變等症狀,過了 3 個月雙腳依然痠痛,而這還只是多數時間待在太空站內活動的下場。

如果離開國際太空站保護、僅靠著防護衣暴露在外太空,我們還要面對宇宙射線、太陽輻射、真空、劇烈溫差、微重力等種種艱鉅挑戰。

然而對「抗輻射奇異球菌(Deinococcus radiodurans)」來說,這只是不痛不癢的小事情。抗輻射奇異球菌是一種免疫輻射的嗜極生物,可承受的輻射量是人類致死劑量的 3,000 倍、蟑螂抵抗極限劑量的 15 倍。

從 2015 年時,科學家就在國際太空站的艙外設施 Kibo 實驗模塊中執行 Tanpopo 任務,脫水的抗輻射奇異球菌被放在能阻擋波長低於 190 奈米紫外線的玻璃窗後,科學家想知道這種頑固的細菌如何在極端環境中生存。

在經歷 1 年的輻射轟炸、劇烈溫度變化與失重環境的低地軌道太空實驗後,科學家帶回這些脫水細菌並重新補水,將之與地球上的細菌樣本比較,發現實驗組細菌的存活率和對照組相比雖然低了許多、外形也變得明顯不同,但它依然活著。根據論文圖片(見下圖),可以看到實驗組細菌的表面出現許多小隆起,這些囊泡可啟動快速壓力反應,引發多種修復機制,且某些蛋白質與 mRNA 變得更豐富。

▲ 抗輻射奇異球菌實驗組(左)與對照組(右)。(Source:擷取自論文

研究人員認為,外膜囊泡可能含有對營養獲取、DNA 轉移、清除毒素等功能相當重要的蛋白質,比如觸發 UvrABC 核酸內切酶的切除修復機制以應對 DNA 損傷,過氧化氫酶豐度伴隨著腐胺增加,也反映出對活性氧的防禦機制。

這項研究有助於了解哪些分子能應對外空環境變化,並了解這些極端微生物有可能在哪些天體上生存。新論文發表在《Microbiome》期刊。

(首圖為示意圖,來源:pixabay