人类所到之处,都能发现微生物的存在。这只是实际生活的一个事实而已,我们确实污染了我们接触到的一切。
远在地球上空几百公里的国际空间站也难免有微生物,据预测,多达几万亿的细菌生活在国际空间站。
至于如何鉴定这些微生物,美国国家航空和宇宙航行局(NASA)研究已经有一段时间了。
如果我们能够直接在太空中对这些微生物进行相关鉴定,那就会有很大帮助。首先这有助于诊断宇航员的疾病,其次还能研究微生物在微重力环境下如何生存,甚至如果这些微生物身上还漂浮有其他生物,还可能识别出外星生命。
现在,多亏了“太空3(Space-3)”项目的基因测序,NASA宇航员和生物化学研究人员已经做到了这一点,而且他们也第一次在太空站中发现微生物。
经验证,这些微生物很普通,通常存在于人类居住的地方。但是现在这项技术已经被证明可以直接在太空中进行,这为接下来宇航员的工作带来了很大的便利和前景,未来会发现什么谁也无法预料。
以前,在国际空间站上识别微生物的唯一方法就是将它们送回地球进行测试。虽然研究人员在微生物送回地球之前就已经对它们进行了排序,但是需要在地球上进行测试,无法直接在太空中从基因上直接识别出微生物的种类。
华莱士(Wallace)对《四月》(April)说:“其实在发现真菌的地方或者当生物材料从某个地方拿出来的时候,因为人类的存在,这些地方就已经被污染了,所以我们无法确定这些微生物,直到把样品带回实验室进行测试才知道。”
太空中微生物的无论在数目还是在种类上都比你想象的要多得多。
在发射前,我们已经竭尽全力对地球上的太空设备进行杀菌消毒操作,但是即使是最极端的技术,也只能将微生物数量减少到每平方米300个,无法完全清除掉所有的微生物。
考虑到现在微生物已经被证明具有在太空中生存的能力,如果能够快速识别出它们将有助于确认它们是否是地球上的微生物。
识别微生物的过程分为两步。第一步,生物化学家兼NASA宇航员佩吉·惠特森(Peggy Whitson)必须收集样本,并对它们进行聚合酶链反应(PCR),这是一项用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术,它可看作是生物体外的特殊DNA复制。
第二步则是对这些微生物进行排序和鉴定。
为了做到这一点,惠特森用培养皿从空间站周围的不同表面收集样本。然后让这些样本生长一周时间,再把它们放入微重力科学手套箱里的小试管中,这也是第一次在太空中完成。
当飓风“哈维”阻碍了微生物学家在约翰逊太空中心(Johnson Space Center)进行的实验时,地球上的天气对实验也有一定的威胁,这意味着他们必须找到一个解决办法。
最后,他们利用华莱士的个人手机和对方取得了联系,这样她就可以为惠特森的实验提供支持,因为她之前就已经用手持的迷你音序器对DNA进行了测试。
这是NASA宇航员凯特·鲁宾(Kate Rubin)在2016年首次在太空中对DNA进行测序,数据已经交给休斯顿的NASA团队进行分析。
华莱士表示:“我们看到一种微生物突然出现,然后马上就是另一种微生物。它们都是我们在空间站上发现的。”
测试结果显示,这次收集到的微生物都是普通的、已知的微生物,在人类居住和工作的地方都是很常见的(NASA没有具体说明它们是什么物种)。
但是为了确保结果是正确的,还必须等到样品返回地球后再进行重新测试才可以做最终确认。
这是第一次在专门设计的相关设备的帮助下在微重力环境下成功进行了聚合酶链式反应和DNA测序。
华莱士表示:“把这两种技术结合在一起其实很自然,它们各自都很有意义,同时也都能应用到非常强大的分子生物学。”
蝌蚪五线谱编译自sciencealert,译者 孙慧敏,转载须授权