科普

藻类可以在高温、低温和宇宙辐射中生存

2019-11-15 51藻类

藻类可以在高温、低温和宇宙辐射中生存。他们活着!尽管存在极端的温度波动和空间真空,以及相当大的紫外线和宇宙辐射,两个藻类在国际空间站的外部生存了16个月。这是波茨坦弗劳恩霍夫细胞治疗与免疫学研究所的Thomas Leya博士与德国和国际合作伙伴合作进行的一项实验得出的惊人结果。这个劳动密集型的实验是大规模生物学和火星实验(BIOMEX)的一部分,这是一个由德国航空航天中心(DLR)的Jean-Pierre de Vera博士协调的项目。Leya博士自己分离出了挪威斯瓦尔巴群岛Sphaerocystis sp.的绿藻菌株CCCryo 101-99,并将其与南极蓝藻Nostoc sp. (CCCryo 213-06)结合起来。CCCryo代表培养收集嗜冷藻类。Nostoc和Sphaerocystis是嗜冷或嗜冷菌株的例子。它们有特殊的适应策略来抵御寒冷和干燥,使它们能够在极端条件下生存。

研究背景

Leya博士是德国波茨坦弗劳恩霍夫生物分析与生物处理研究所(Fraunhofer's Bioanalytics and Bioprocesses IZI-BB)极端微生物研究与生物库CCCryo工作组的负责人。在过去的18年里,该小组一直在研究极地地区发现的喜冷藻类、蓝藻、苔藓、真菌和细菌的生存策略。研究人员在实验室中已经证实,藻类对长期干旱、极端温度或紫外线辐射基本不敏感。然而,在实验室里无法完全模拟近地轨道的极端条件。

“我们稍微干燥了藻类,为它们在太空中的时间做准备,”Leya博士说。2014年7月23日,“进步”号宇宙飞船将这些微生物送入太空,“联盟”号太空舱将这些藻类培养物送回地球。总之,他们不得不在国际空间站外忍受大约16个月的时间——只有中性密度的过滤器来减少辐射的影响。传感器测量并记录了温度变化和宇宙辐射量。

研究人员不仅想知道藻类是否能在近地轨道上生存;他们还研究了真空环境下的微生物对UVA、UVB和UVC辐射的反应。“我们希望这些微生物能在真空环境、零下20到50摄氏度的温度波动以及UVA和UVB辐射下存活。但我们惊讶地发现,藻类可以在高温、低温和宇宙辐射中生存,这些藻类没有受到紫外线辐射的伤害。更重要的是,这些绿藻在干燥的环境中竟然存活了下来。

ISS藻类DNA检测

藻类可以在高温、低温和宇宙辐射中生存。研究人员现在将仔细研究蓝藻和绿藻的适应策略。由于紫外线辐射会损害人类DNA,柏林科技大学和德国陆军部正在研究国际空间站藻类的DNA,以确定它是否受到了损害,如果受到了损害,损害到什么程度。他们还利用光谱技术分析藻类中类胡萝卜素的生物标记。专家们使用“生物标记”一词来指任何生物分子及其可测量的特征。这些发现在很多方面都意义重大——包括某天去火星的任务。如果人类在遥远的将来殖民这颗红色星球,在火星上生产食物将是生存所必需的。藻类产生氧气和蛋白质,使它们成为良好的食物来源;特别耐寒的品种可以在特殊的温室或半透明的帐篷中种植。

研究人员也很想知道,数百万年前,来自太空的生物或早期生命形式是否可能在地球上产生了生命。早期的生命形式可能是通过陨石到达地球的。由于国际空间站的藻类实验,这种众所周知的生源说可能会复兴。

藻类的营养补充品和防晒成分

各个行业也将同样受益于ISS藻类实验的发现。化妆品制造商可能很快就能生产出含有藻类成分的防紫外线面霜。对食品工业来说,藻类含有丰富的营养物质,这得益于它们高效的修复机制和高含量的-3脂肪酸,如二十碳五烯酸(EPA)。适当的制造方法仍然非常昂贵,但在不久的将来应该在商业上可行。Leya博士在全球极地和其他极端地区收集了近500种藻类和其他生物。但专家们认为,地球上存在着超过10万种物种,其中只有一小部分已被确认。这意味着这些被低估的生物很有可能会带来另外一两个惊喜。

引用

Fraunhofer-Gesellschaft. "Algae survive heat, cold and cosmic radiation." ScienceDaily. ScienceDaily, 7 February 2017.
www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170207104231.htm.

上一篇下一篇