中国空间站首次发现全新微生物！

近日，中国载人航天工程办公室正式宣布，中国科研团队在空间站内首次发现并鉴定出一种全新的微生物物种 ——“天宫尼尔菌”（Niallia tiangongensis）。这是中国空间站首次发现的新物种，拓展了人类对太空环境微生物多样性的认知边界。

相关研究在线发表于国际权威期刊 International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology，题为“Niallia tiangongensis sp. nov., isolated from the China Space Station”。

天宫尼尔菌在空间站环境中展现出独特的生存与适应能力。其空间环境适应机制有望助力定向微生物控制策略设计，为航天、农业、工业和医疗等领域提供精准的干预思路；在空间微生物资源利用方面，其对一些有机物的利用能力，将为这些物质的可持续利用开辟了全新路径。

此次微生物新物种的发现始于 2023 年 5 月的“居留舱微生物监测任务”（CHAMP）。作为中国空间站长期运营的重要科学目标之一，该任务旨在通过多批次、全舱段的微生物监测，解析太空环境中生命的动态变化与适应机制。

神舟十五号航天员乘组执行了关键的在轨采样任务：他们使用无菌采样擦巾，对空间站舱内表面 23 个关键区域进行细致擦拭，将采集到的样本密封于低温储存装置，历经太空微重力环境的考验后，随返回舱安全抵达地球。地面实验室的科研团队随即展开多手段对样本进行了检测。

研究发现，天宫尼尔菌隶属细胞杆菌科尼尔属，为革兰氏阳性的产芽孢细菌。与其近缘物种环状尼尔菌相比，该菌在基因组结构、特征蛋白表达和代谢路径上存在显著差异，基因组分析显示两者的相似度仅为 83.3%，远低于物种界定标准（95%），证实了它的确是一个全新的物种。

此外，值得注意的是，天宫尼尔菌展现出了卓越的太空环境适应能力，它在微重力、强辐射、密闭寡营养的太空环境中演化出了一套独特的生存策略。

独特的代谢学特性。研究人员发现，天宫尼尔菌具备水解明胶的能力，能在营养匮乏的太空环境中将明胶分解为氨基酸和多肽，作为碳源与氮源维持生存。这种代谢灵活性使其在空间站的寡营养条件下占据生存优势。生理特性方面，它可以很好地适应极端环境——能在 15-45℃ 宽温域、pH 6-8 及最高 8% 盐浓度环境中生长，尤其适应空间站内周期性温变和密闭环境，芽孢的动态休眠机制更使其能在极端条件下长期存活，等待环境改善后复苏。

抗辐射、抗氧化应激特性。天宫尼尔菌含有两个关键的保守特征插入序列（CSIs），分别位于 GAF 结构域蛋白和 DNA 连接酶 D 蛋白中，这些特征性序列是尼尔菌属的特有标记。但令人惊奇的是，研究人员还发现蛋白质 BshB1 和 SplA 的结构和功能差异，这可能增强生物膜形成、氧化应激反应和辐射损伤修复，从而有助于其在太空环境中生存。

图 | 天宫尼尔菌 BshB1 和 SplA 蛋白现了显著变异,可能与其太空环境适应能力密切相关

其中，BshB1 蛋白的 N 端存在 19 个氨基酸差异，导致其三维结构与近缘物种相比，核心 β-折叠区域更紧凑，推测增强了对氧化应激的响应能力。这种酶通过调控杆菌硫醇（BSH）的合成，可高效清除太空辐射产生的自由基，维持细胞内氧化还原平衡。实验显示，其太空辐射条件下的存活率比近缘物种高 300%；SplA 蛋白含有多个极性氨基酸变异，优化了蛋白间相互作用界面，使其能更精准地识别并修复紫外线诱导的 DNA 损伤，修复效率达到地球同类菌株的 2.5 倍。

天宫尼尔菌的存在证实，即使在人类构建的封闭太空环境中，微生物也能通过基因组变异与代谢调整实现快速适应，这为地外生命探测提供了关键参考。

尼尔属成员广泛分布于土壤、污水、食品及人类排泄物等环境。目前该属包含 5 个有效发表物种：Niallia circulans、N.endozanthoxylica、N.nealsonii、N.oryzisoli 及 N.taxi。其模式物种 N.circulans 以商业化生产 β-葡聚糖酶著称，已有多项研究揭示了该属在木质纤维素水解、生物肥料生产及生物修复等生物技术领域的应用潜力。

值得注意的是，N.nealsonii 首株分离自 NASA 航天器装配设施，或为天宫尼尔菌的应用带来启发。

随着中国空间站进入常态化运营，以 CHAMP 计划为代表的长期监测项目将持续展开，天宫尼尔菌的发现仅是冰山一角，相信随着更多太空微生物的发现，人类对生命极限和太空生存的理解将继续不断深化。

参考文献：

1.https://www.microbiologyresearch.org/content/journal/ijsem

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