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近日，中國載人航天工程辦公室正式宣布，中國科研團隊在空間站內首次發現并鑒定出一種全新的微生物物種 ——“天宮尼爾菌”（Niallia tiangongensis）。這是中國空間站首次發現的新物種，拓展了人類對太空環境微生物多樣性的認知邊界。 相關研究在線發表于國際權威期刊 International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology，題為“Niallia tiangongensis sp. nov., isolated from the China Space Station”。 天宮尼爾菌在空間站環境中展現出獨特的生存與適應能力。其空間環境適應機制有望助力定向微生物控制策略設計，為航天、農業、工業和醫療等領域提供精準的干預思路；在空間微生物資源利用方面，其對一些有機物的利用能力，將為這些物質的可持續利用開辟了全新路徑。
此次微生物新物種的發現始于 2023 年 5 月的“居留艙微生物監測任務”（CHAMP）。作為中國空間站長期運營的重要科學目標之一，該任務旨在通過多批次、全艙段的微生物監測，解析太空環境中生命的動態變化與適應機制。 神舟十五號航天員乘組執行了關鍵的在軌采樣任務：他們使用無菌采樣擦巾，對空間站艙內表面 23 個關鍵區域進行細致擦拭，將采集到的樣本密封于低溫儲存裝置，歷經太空微重力環境的考驗后，隨返回艙安全抵達地球。地面實驗室的科研團隊隨即展開多手段對樣本進行了檢測。 研究發現，天宮尼爾菌隸屬細胞桿菌科尼爾屬，為革蘭氏陽性的產芽孢細菌。與其近緣物種環狀尼爾菌相比，該菌在基因組結構、特征蛋白表達和代謝路徑上存在顯著差異，基因組分析顯示兩者的相似度僅為 83.3%，遠低于物種界定標準（95%），證實了它的確是一個全新的物種。 此外，值得注意的是，天宮尼爾菌展現出了卓越的太空環境適應能力，它在微重力、強輻射、密閉寡營養的太空環境中演化出了一套獨特的生存策略。 獨特的代謝學特性。研究人員發現，天宮尼爾菌具備水解明膠的能力，能在營養匱乏的太空環境中將明膠分解為氨基酸和多肽，作為碳源與氮源維持生存。這種代謝靈活性使其在空間站的寡營養條件下占據生存優勢。生理特性方面，它可以很好地適應極端環境——能在 15-45℃ 寬溫域、pH 6-8 及最高 8% 鹽濃度環境中生長，尤其適應空間站內周期性溫變和密閉環境，芽孢的動態休眠機制更使其能在極端條件下長期存活，等待環境改善后復蘇。 抗輻射、抗氧化應激特性。天宮尼爾菌含有兩個關鍵的保守特征插入序列（CSIs），分別位于 GAF 結構域蛋白和 DNA 連接酶 D 蛋白中，這些特征性序列是尼爾菌屬的特有標記。但令人驚奇的是，研究人員還發現蛋白質 BshB1 和 SplA 的結構和功能差異，這可能增強生物膜形成、氧化應激反應和輻射損傷修復，從而有助于其在太空環境中生存。
其中，BshB1 蛋白的 N 端存在 19 個氨基酸差異，導致其三維結構與近緣物種相比，核心 β-折疊區域更緊湊，推測增強了對氧化應激的響應能力。這種酶通過調控桿菌硫醇（BSH）的合成，可高效清除太空輻射產生的自由基，維持細胞內氧化還原平衡。實驗顯示，其太空輻射條件下的存活率比近緣物種高 300%；SplA 蛋白含有多個極性氨基酸變異，優化了蛋白間相互作用界面，使其能更精準地識別并修復紫外線誘導的 DNA 損傷，修復效率達到地球同類菌株的 2.5 倍。 天宮尼爾菌的存在證實，即使在人類構建的封閉太空環境中，微生物也能通過基因組變異與代謝調整實現快速適應，這為地外生命探測提供了關鍵參考。 尼爾屬成員廣泛分布于土壤、污水、食品及人類排泄物等環境。目前該屬包含 5 個有效發表物種：Niallia circulans、N.endozanthoxylica、N.nealsonii、N.oryzisoli 及 N.taxi。其模式物種 N.circulans 以商業化生產 β-葡聚糖酶著稱，已有多項研究揭示了該屬在木質纖維素水解、生物肥料生產及生物修復等生物技術領域的應用潛力。 值得注意的是，N.nealsonii 首株分離自 NASA 航天器裝配設施，或為天宮尼爾菌的應用帶來啟發。 隨著中國空間站進入常態化運營，以 CHAMP 計劃為代表的長期監測項目將持續展開，天宮尼爾菌的發現僅是冰山一角，相信隨著更多太空微生物的發現，人類對生命極限和太空生存的理解將繼續不斷深化。 參考文獻： 1.https://www./content/journal/ijsem 免責聲明：本文旨在傳遞合成生物學最新訊息，不代表平臺立場，不構成任何投資意見和建議，以官方/公司公告為準。本文也不是治療方案推薦，如需獲得治療方案指導，請前往正規醫院就診。 |
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