航天器装配设施中耐盐微生物的丰度、分离与特性研究：对行星保护的启示

本期推荐研究聚焦行星保护核心问题，针对航天器装配设施（SAF）中可能污染外星环境的耐盐微生物开展系统性分析。研究人员通过最大或然数（MPN）法测定表面微生物丰度，分离出38株革兰氏阳性多极端微生物，揭示其对高盐（NaCl 30%、MgSO4 50%）、宽温（4–60°C）及宽pH（5–10）的强耐受性。该研究为评估火星等 hypersaline 天体上的微生物存活风险提供了关键数据。

　　

在探索外星生命的过程中，人类始终面临一个严峻挑战：如何避免地球微生物污染其他星球？航天器装配设施（Spacecraft Assembly Facility, SAF）作为星际探测器的“产房”，通过超净环境最大限度降低航天器的生物负载（bioburden）。然而，火星等天体上最可能存在液态水的环境往往是高盐卤水（如硫酸镁、高氯酸盐溶液），这些条件恰好可能让某些耐盐微生物“偷渡”成功。那么，SAF中究竟潜伏着多少能耐受外星严苛环境的微生物？它们有何特性？这些问题直接关系到行星保护政策的制定与地外生命探测的可靠性。

发表于《International Journal of Astrobiology》的最新研究给出了答案。研究团队通过系统采样与分析，发现SAF表面耐盐微生物占总微生物群落的1%–10%，并成功分离出38株具有多极端耐受性的革兰氏阳性细菌，为评估外星污染风险提供了关键依据。

关键技术方法

研究采用最大或然数（MPN）法量化SAF地板擦拭样本中耐盐微生物的丰度，使用添加不同盐类（10% NaCl、50% MgSO₄、5% NaClO₃/NaClO₄）的Salt Plains培养基进行富集培养；通过重复划线分离纯化菌株，结合革兰染色、孢子染色及酶活性检测进行表型表征；利用16S rRNA基因测序与系统发育分析鉴定菌种分类；通过测定菌株在不同盐度、pH、温度下的生长曲线评估其耐受范围。

研究结果

微生物丰度分析

MPN结果显示，SAF表面微生物总丰度约10⁵ cells/m²，其中耐50% MgSO₄或10% NaCl的微生物达10²–10⁴ cells/m²。高氯酸盐耐受菌比例较低（5% NaClO₃耐受菌为3.4×10⁵ cells/m²，NaClO₄耐受菌为7.1×10⁴ cells/m²），与既往研究一致。

SAF分离菌株特性

所有38株分离菌均为革兰阳性菌，主要属于芽孢杆菌科（Bacillus、Cytobacillus、Halobacillus、Virgibacillus）和葡萄球菌属（Staphylococcus）。耐受性实验表明：

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  盐度耐受：全部菌株在10% NaCl中生长，9株耐受30% NaCl（近饱和）；29株耐受50% MgSO₄；21株耐受50%蔗糖，8株甚至耐受70%蔗糖。
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  温度与pH适应：61%菌株生长温度范围达4–60°C；84%耐受pH 9，39%同时耐受pH 5和pH 10。
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  酶活性：所有菌株过氧化氢酶阳性，仅8株氧化酶阳性，2株具有淀粉酶活性。

结论与意义

本研究首次系统揭示SAF中耐盐微生物的丰度与多样性，证实其作为多极端微生物（polyextremophiles）对火星等高盐环境的潜在适应力。这些微生物可能以芽孢形式在干燥的SAF环境中长期存活，增加星际携带风险。研究结果强调需在行星保护协议中加强对耐盐菌的监测，并为未来火星生命探测任务中区分地球污染物与地外生命提供了生物学基线。此外，菌株的宽泛耐受性暗示地外盐环境可能成为微生物“避难所”，这一发现对拓展地外宜居性认知具有深远意义。