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举个栗子:太空中的细菌有什么意义?

日报 举个栗子 2年前 (2017-11-16) 277次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:太空中的细菌有什么意义?

微生物无处不在,宇宙飞船中也是如此。进入太空后,菌落的结构发生了什么变化呢?研究太空中的细菌对于我们又有什么意义呢?

 举个栗子:太空中的细菌有什么意义?

不论人类走到哪里,都会发现细菌的踪迹。一旦人们身处太空,不论时间长短,细菌都会以欣欣向荣之姿茁壮生长。因此,我们很高兴看到,已经有研究人员开始研究太空飞船中的环境是如何影响细菌群落的。有关浮游菌落的研究表明,一旦离开地球,这些浮游生物的毒性会增强,增长速度也会加快。但更为有趣的是,在飞船航行期间,细菌菌落——生物膜也发生了改变。

生物膜是物体表面形成的大量细菌群落。这是医疗领域特别让人头痛的问题,因为生物膜底部的菌落往往能够躲避抗生素的抑菌作用。浮游细菌通过自由移动聚集成群、定居,然后用粘液将自己包裹起来,形成生物膜。

亚特兰蒂斯航天飞机上的研究人员在飞行期间培养了铜绿假单胞菌的生物群落,并研究了其菌落特性。他们发现在太空中培养出的细菌形成了更大更厚的生物结构,具有更多的活性细胞。他们同时发现,生物膜的结构也发生了改变。地球上的生物膜不是呈蘑菇状(如上图),就是呈层状结构。但在太空里,生物膜似乎形成了一系列“茎-盖”结构。

下面的图片分别为地球(左图)和太空中(右图)的生物膜的三个部分。绿色的部分为细菌。太空中生长的细菌菌落在底部呈散点状分布,而在中间部分和顶部形成了稠密的顶盖。左图为地球上生长的菌落,每一部分生长的细菌数量基本一致。相较于在地球生长的细菌,太空中生长的生物膜更为庞大。

 举个栗子:太空中的细菌有什么意义?

这些茎-盖结构的形成取决于细菌的运动性。当他们在柱形结构周围自由移动(以触手型的鞭毛推进)。去除鞭毛后,细菌的运动性能也受到阻碍,不会再形成柱形结构,细菌会像在地球上的无运动细菌一样,形成层状结构。研究人员提出,茎-盖结构是由蘑菇状菌落顶部在低重力环境下延伸形成的单层平面结构,而不是分散的帽状结构。他们同时也提出,氧气浓度在决定生物膜的形状中也起到了一定的作用。

生物膜在太空中的表现非常重要,因为人们在太空飞船已经发现大量由生物膜引起的腐蚀和堵塞。宇航员在太空中免疫能力会下降,这使得任一细菌的出现都极其危险。研究人员对于生物膜结构如何适应外太空环境非常有兴趣,但是我确信,他们也会对如何彻底去除太空生物膜感兴趣。

(作者:S.E.古尔德是一位热爱微生物学的生物化学家;翻译:徐琴;审校:沈添怿)


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