在 NASA 和 ESA 航天器洁净室发现新的细菌生命形式

这种先前未知的微生物非常顽强,足以在两个地点的严格消毒中存活下来。它能在前往火星的旅程中存活吗?

在位于南美洲的欧洲航天局(ESA)发射场洁净室平台的高处,科学家们在计划于2009年5月发射赫歇尔太空望远镜的阿丽亚娜5号火箭附近,一丝不苟地搜寻微生物。只有非常特殊的生物才能在洁净室中反复的消毒程序中存活下来,更不用说可利用的营养物质严重缺乏了。但是,科学家的仔细检查取得了成果,发现了一种以前只见过一次的细菌。两年前,同样的细菌在4000公里外的美国宇航局肯尼迪航天中心洁净室中出现,当时工程师们正在为发射火星着陆器凤凰号做准备。*

在这两项发现之后,两个团队联手分析了这种细菌,发现它与已知的生物体如此不同,以至于它不仅构成了一个新物种,而且构成了一个新的属。他们在7月发表在《国际系统与进化微生物学杂志》上的一篇论文中描述了这一点。“这是首次报告在两个不同的洁净室中分离出的细菌,在其他地方都没有发现,”美国宇航局喷气推进实验室的微生物学家帕拉格·瓦伊尚帕扬说,他领导了肯尼迪航天中心探测背后的团队。

研究人员将这种细菌命名为Tersicoccus phoenicis。“Tersi”是拉丁语中“清洁”的意思,如洁净室,“coccus”来自希腊语,描述了该属细菌的浆果状形状。“Phoenicis”作为物种名称,是为了向凤凰号着陆器致敬。科学家们确定,T. phoenicis与其最接近的细菌亲属的基因序列相似度不到95%。这一事实,加上其细胞壁独特的分子组成和其他特性,足以将Tersicoccus phoenicis归类为一个新的属——在用于生物体分类的系统中,属是高于物种的下一个分类级别。德国雷根斯堡大学的克里斯汀·莫伊斯尔-艾辛格说,研究人员尚不确定这种细菌是否只生活在洁净室中,还是在其他地方也能存活,只是到目前为止尚未被发现。她在位于法属圭亚那库鲁的欧空局圭亚那航天中心鉴定了该物种。一些专家怀疑,Tersicoccus phoenicis在洁净室以外的任何地方都不会表现良好。“我认为这些细菌的竞争力较弱,在正常条件下表现不佳,”康奈尔大学天体生物学家阿尔贝托·费伦说,他没有参与对新属的分析。“但是,当你在洁净室中系统地消除几乎所有竞争时,这个属就开始流行起来。”


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只有最顽强的微生物才能在航天器洁净室内存活,那里的空气经过严格过滤,地板用认证的清洁剂清洗,表面用酒精和过氧化氢擦拭,然后加热到足以杀死几乎所有生物的温度。任何进入房间的人都必须从头到脚穿着“兔子服”,戴着手套、靴套、帽子和口罩,因此唯一暴露的表面是眼睛周围的区域。即使这样,技术人员也只能在踩踏地板上的粘性胶带以去除靴套鞋底的碎屑,并通过“气淋室”吹走她身上其余部分的灰尘后才能进入。“这是地球上最干净的地方,”瓦伊尚帕扬说。

科学家们花费如此多的精力是为了“行星保护”——这通常意味着保护其他行星免受来自地球的微生物的污染。大多数航天国家都同意遵守国际科学理事会空间研究委员会的指导方针,以减少其飞行器将地球生物带到其他行星的可能性。洁净室程序还可以防止科学家将地球微生物误认为是外星起源,如果它们在另一个星球上被发现,并且搭乘了人造航天器。“收集关于我们在航天器组装设施中有什么类型的细菌的信息的全部想法是为了获得基线信息,以便将来,如果你在火星上发现它,你有一些理由排除它来自火星的可能性,”瓦伊尚帕扬说。

T. phoenicis这样的细菌已被证明足够顽强,可以在洁净室中存活,但这并不一定意味着它们很可能污染另一个星球。专家表示,像凤凰号这样的航天器将该物种误认为是火星生命的可能性非常低。“考虑到航天器中实际属于实验或样本收集装置的部分都保持着非常干净,即使不是无菌的状态,这风险是极小的,”凤凰号首席研究员彼得·史密斯说。“火星表面的环境是超低压、无水、高紫外线辐射和高宇宙射线辐射。换句话说,对于生命来说,这是一个糟糕的地方,即使是喜欢洁净室的微生物也是如此。”

尽管如此,研究人员仍然想知道,这类生物是否能在从地球到火星的旅程中存活下来,并在到达红色星球后继续存活。为了回答这个问题,科学家们在2008年2月将枯草芽孢杆菌短小芽孢杆菌的孢子发射到国际空间站,并将它们安装在轨道实验室外部一年半的时间。这项名为PROTECT的实验,使这些生物暴露在太空真空、极端温度波动和大量辐射中。虽然许多孢子死亡,但仍有一些存活下来,证明某些细菌可以成功搭便车前往火星。最具破坏性的影响来自孢子在地球保护性大气层之外经历的紫外线辐射。瓦伊尚帕扬说,为了生存,“它们要么必须躲藏起来,要么想出一种巧妙的修复 DNA 损伤的机制”,他曾参与 PROTECT 实验。

没有证据表明T. phoenicis实际上伴随凤凰号前往火星,但这并非不可能。“这个属肯定已经去过火星了,最近一次是在我们的一艘或多艘航天器上——它们在我们建造航天器的洁净室里舒适地生活,对吧?——甚至可能在数百万或数十亿年前搭乘陨石,”费伦说。“因此,如果这些细菌真的能在火星上生存,那么它们一定已经在那里了。”最终,发现像T. phoenicis这样具有韧性的细菌只是表明生命是多么顽强。华盛顿州立大学的德克·舒尔茨-马库奇说,这一发现表明,“一旦生命在一个星球上起源,它就具有强大的适应能力,并且能够承受各种各样的环境压力”,他没有参与对新属的研究。“当然,价值百万美元的问题是:生命最初在什么条件下才能起源?”

*更正(2013年11月20日):本段最后两句话在发布后进行了编辑。早期版本声明,新的细菌属是在2011年在肯尼迪航天中心收集到的。实际上是在2007年,在凤凰号火星着陆器于2007年8月4日起飞之前发现的。

Clara Moskowitz is a senior editor at 大众科学, where she covers astronomy, space, physics and mathematics. She has been at 大众科学 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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