航天器洁净室放线菌Tersicoccus phoenicis的休眠机制及其对行星保护的启示

这篇研究首次揭示了航天器装配洁净室(SAC)分离的放线菌Tersicoccus phoenicis（微球菌目）在营养胁迫下进入休眠态(VBNC)的特性，通过复苏促进因子(Rpf)成功复苏休眠细胞，为行星保护中微生物检测提供了新视角。研究证实非孢子形成菌可通过休眠策略耐受SAC极端环境，对NASA火星任务的前向污染防控具有重要指导意义。

　　

航天器装配洁净室(SAC)作为行星保护的第一道防线，其微生物控制关乎地外生命探测的准确性。近期研究发现，在OSIRIS-REx和火星2020任务洁净室中反复检出的放线菌Tersicoccus phoenicis（微球菌目）展现出惊人的环境适应能力。这项突破性研究首次系统揭示了该菌株在营养胁迫下的休眠机制及其复苏规律。

ABSTRACT

航天任务对火星、欧罗巴等敏感天体的探索需严格防范前向污染。尽管SAC采用严格灭菌措施，某些微生物仍能存活。传统认知中，洁净室幸存者多为芽孢杆菌，但本研究聚焦非孢子形成的放线菌Tersicoccus phoenicis。通过乙酸最低培养基(AMM)模拟洁净室寡营养环境，发现该菌在培养4天后菌落形成单位(CFU)下降7个数量级，而光密度(OD₆₀₀)保持稳定，呈现典型"可存活但不可培养"(VBNC)状态。

INTRODUCTION

行星保护指南要求SAC维持极端条件：控温、贫营养、空气过滤、消毒剂持续使用等。尽管这些措施能清除多数微生物，但以芽孢杆菌为主的特殊群落仍能存活。值得注意的是，微球菌目放线菌在多个SAC中被持续检出，包括国际空间站(ISS)和制药洁净室。这类微生物的存活机制长期未被阐明。

研究团队发现，T. phoenicis与模式菌株Micrococcus luteus具有相似的复苏促进因子(Rpf)基因。已知Rpf能通过裂解细胞壁促进休眠菌复苏，这为探究SAC放线菌的休眠机制提供了突破口。

RESULTS

在AMM培养实验中，T. phoenicis的CFU在第2天达到峰值5×10⁷ CFU/mL后急剧下降，至第8天减少7个数量级。而OD₆₀₀稳定在0.7左右，证实细胞未死亡但进入休眠。透射电镜显示休眠细胞形态无显著变化。

干燥实验更令人震惊：48小时空气干燥使T. phoenicis可培养性下降99.9%，而M. luteus需7天才达到相同效果，表明航天器分离株对干燥具有更强预适应能力。添加M. luteus来源的Rpf粗提物后，休眠细胞的复苏时间缩短50%：在AMM中，未处理组需58小时恢复生长，而Rpf处理组仅需31小时。

DISCUSSION

这项研究首次将放线菌休眠机制与行星保护实践相联系。T. phoenicis通过快速进入VBNC状态规避SAC灭菌措施，其Rpf依赖的复苏特性解释了为何常规培养方法会低估洁净室微生物负荷。研究建议将Rpf补充纳入NASA标准孢子检测(NSA)流程，以提高非孢子形成菌的检出率。

MATERIALS AND METHODS

实验采用T. phoenicis DSM 30849标准菌株，通过AMM诱导休眠状态。Rpf基因从M. luteus NCTC 2665克隆，在E. coli BL21中表达。采用24孔微孔板培养系统，每15分钟自动记录OD₆₀₀。三维全息成像技术(Tomocube HT-X1)用于细胞形态分析。

该发现不仅为行星保护提供了新技术思路，更启示我们：在极端环境微生物研究中，那些"看不见"的休眠菌可能是最顽强的生存者。随着人类深空探测步伐加快，理解这类微生物的潜伏机制将变得愈发重要。