在 NASA 和 ESA 航天器潔淨室發現新的細菌生命形式

這種先前未知的微生物非常頑強,足以在兩個地點的嚴格消毒中存活下來。它能在前往火星的旅程中存活嗎?

在位於南美洲的歐洲航天局(ESA)發射場潔淨室平臺的高處,科學家們在計劃於2009年5月發射赫歇爾太空望遠鏡的阿麗亞娜5號火箭附近,一絲不苟地搜尋微生物。只有非常特殊的生物才能在潔淨室中反覆的消毒程式中存活下來,更不用說可利用的營養物質嚴重缺乏了。但是,科學家的仔細檢查取得了成果,發現了一種以前只見過一次的細菌。兩年前,同樣的細菌在4000公里外的美國宇航局肯尼迪航天中心潔淨室中出現,當時工程師們正在為發射火星著陸器鳳凰號做準備。*

在這兩項發現之後,兩個團隊聯手分析了這種細菌,發現它與已知的生物體如此不同,以至於它不僅構成了一個新物種,而且構成了一個新的屬。他們在7月發表在《國際系統與進化微生物學雜誌》上的一篇論文中描述了這一點。“這是首次報告在兩個不同的潔淨室中分離出的細菌,在其他地方都沒有發現,”美國宇航局噴氣推進實驗室的微生物學家帕拉格·瓦伊尚帕揚說,他領導了肯尼迪航天中心探測背後的團隊。

研究人員將這種細菌命名為Tersicoccus phoenicis。“Tersi”是拉丁語中“清潔”的意思,如潔淨室,“coccus”來自希臘語,描述了該屬細菌的漿果狀形狀。“Phoenicis”作為物種名稱,是為了向鳳凰號著陸器致敬。科學家們確定,T. phoenicis與其最接近的細菌親屬的基因序列相似度不到95%。這一事實,加上其細胞壁獨特的分子組成和其他特性,足以將Tersicoccus phoenicis歸類為一個新的屬——在用於生物體分類的系統中,屬是高於物種的下一個分類級別。德國雷根斯堡大學的克里斯汀·莫伊斯爾-艾辛格說,研究人員尚不確定這種細菌是否只生活在潔淨室中,還是在其他地方也能存活,只是到目前為止尚未被發現。她在位於法屬蓋亞那庫魯的歐空局蓋亞那航天中心鑑定了該物種。一些專家懷疑,Tersicoccus phoenicis在潔淨室以外的任何地方都不會表現良好。“我認為這些細菌的競爭力較弱,在正常條件下表現不佳,”康奈爾大學天體生物學家阿爾貝託·費倫說,他沒有參與對新屬的分析。“但是,當你在潔淨室中系統地消除幾乎所有競爭時,這個屬就開始流行起來。”


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只有最頑強的微生物才能在航天器潔淨室記憶體活,那裡的空氣經過嚴格過濾,地板用認證的清潔劑清洗,表面用酒精和過氧化氫擦拭,然後加熱到足以殺死幾乎所有生物的溫度。任何進入房間的人都必須從頭到腳穿著“兔子服”,戴著手套、靴套、帽子和口罩,因此唯一暴露的表面是眼睛周圍的區域。即使這樣,技術人員也只能在踩踏地板上的粘性膠帶以去除靴套鞋底的碎屑,並透過“氣淋室”吹走她身上其餘部分的灰塵後才能進入。“這是地球上最乾淨的地方,”瓦伊尚帕揚說。

科學家們花費如此多的精力是為了“行星保護”——這通常意味著保護其他行星免受來自地球的微生物的汙染。大多數航天國家都同意遵守國際科學理事會空間研究委員會的指導方針,以減少其飛行器將地球生物帶到其他行星的可能性。潔淨室程式還可以防止科學家將地球微生物誤認為是外星起源,如果它們在另一個星球上被發現,並且搭乘了人造航天器。“收集關於我們在航天器組裝設施中有什麼型別的細菌的資訊的全部想法是為了獲得基線資訊,以便將來,如果你在火星上發現它,你有一些理由排除它來自火星的可能性,”瓦伊尚帕揚說。

T. phoenicis這樣的細菌已被證明足夠頑強,可以在潔淨室中存活,但這並不一定意味著它們很可能汙染另一個星球。專家表示,像鳳凰號這樣的航天器將該物種誤認為是火星生命的可能性非常低。“考慮到航天器中實際屬於實驗或樣本收集裝置的部分都保持著非常乾淨,即使不是無菌的狀態,這風險是極小的,”鳳凰號首席研究員彼得·史密斯說。“火星表面的環境是超低壓、無水、高紫外線輻射和高宇宙射線輻射。換句話說,對於生命來說,這是一個糟糕的地方,即使是喜歡潔淨室的微生物也是如此。”

儘管如此,研究人員仍然想知道,這類生物是否能在從地球到火星的旅程中存活下來,並在到達紅色星球后繼續存活。為了回答這個問題,科學家們在2008年2月將枯草芽孢桿菌短小芽孢桿菌的孢子發射到國際空間站,並將它們安裝在軌道實驗室外部一年半的時間。這項名為PROTECT的實驗,使這些生物暴露在太空真空、極端溫度波動和大量輻射中。雖然許多孢子死亡,但仍有一些存活下來,證明某些細菌可以成功搭便車前往火星。最具破壞性的影響來自孢子在地球保護性大氣層之外經歷的紫外線輻射。瓦伊尚帕揚說,為了生存,“它們要麼必須躲藏起來,要麼想出一種巧妙的修復 DNA 損傷的機制”,他曾參與 PROTECT 實驗。

沒有證據表明T. phoenicis實際上伴隨鳳凰號前往火星,但這並非不可能。“這個屬肯定已經去過火星了,最近一次是在我們的一艘或多艘航天器上——它們在我們建造航天器的潔淨室裡舒適地生活,對吧?——甚至可能在數百萬或數十億年前搭乘隕石,”費倫說。“因此,如果這些細菌真的能在火星上生存,那麼它們一定已經在那裡了。”最終,發現像T. phoenicis這樣具有韌性的細菌只是表明生命是多麼頑強。華盛頓州立大學的德克·舒爾茨-馬庫奇說,這一發現表明,“一旦生命在一個星球上起源,它就具有強大的適應能力,並且能夠承受各種各樣的環境壓力”,他沒有參與對新屬的研究。“當然,價值百萬美元的問題是:生命最初在什麼條件下才能起源?”

*更正(2013年11月20日):本段最後兩句話在釋出後進行了編輯。早期版本宣告,新的細菌屬是在2011年在肯尼迪航天中心收集到的。實際上是在2007年,在鳳凰號火星著陸器於2007年8月4日起飛之前發現的。

Clara Moskowitz is a senior editor at 大眾科學, where she covers astronomy, space, physics and mathematics. She has been at 大眾科學 for a decade; previously she worked at Space.com. Moskowitz has reported live from rocket launches, space shuttle liftoffs and landings, suborbital spaceflight training, mountaintop observatories, and more. She has a bachelor's degree in astronomy and physics from Wesleyan University and a graduate degree in science communication from the University of California, Santa Cruz.

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