本周华盛顿州的一小部分被炸入太空

肯尼迪航天中心 DynaMoS 研究团队的一部分:(LR) Kim Hixson、Janet Jansson、Yuliya Farris、Marcia Garcia。 图片来源:Andrea Starr,太平洋西北国家实验室

7 月 14 日星期四,华盛顿州的一小块乡村地区——以及它的一些“居民”——从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。

居民是生活在华盛顿州普罗瑟土壤中的细菌。科学家们将研究细菌在微重力环境中的作用,以了解更多关于土壤微生物群落在太空中的作用。 这是科学家在太空或另一个天体上种植食物所需的信息。

这项由美国宇航局资助的实验被称为 DynaMoS,或空间微生物组动力学。 该研究由能源部太平洋西北国家实验室的研究人员进行。

前往国际空间站的土壤微生物群落由 8 种细菌组成,PNNL 科学家从华盛顿州立大学普罗瑟的一个科学领域中分离出这些细菌。 这些微生物将成为美国宇航局 SpaceX CRS-25 补给任务的有效载荷之一。

太空中的庄稼?

PNNL 科学家将研究微生物在太空中的行为与它们在地球上的行为相比。 为什么有些物种在某些条件下会繁盛,而在其他条件下却在挣扎? 谁需要哪些合作伙伴才能茁壮成长,谁可能是消耗品? 微生物会像在地球上一样在太空中工作,以帮助我们种植食物并循环碳和其他营养物质吗?

PNNL 首席科学家和实验室研究员、DynaMoS 负责人珍妮特·詹森 (Janet Jansson) 说:“关于微生物在地球上的行为,我们还有很多需要了解。” “如果我们要在太空中种植食物,例如在月球表面或长期执行火星任务,还有更多问题需要解决。例如,微生物在微重力环境中的表现怎样?”

Jansson、Ryan McClure 和其他 PNNL 科学家花费了数年时间研究微生物群落在地球土壤中的行为方式。

“植物需要有益的土壤微生物来帮助它们生长。微生物可以提供营养并保护植物免受干旱、病原体和其他类型的压力,”麦克卢尔说。 “了解微生物怎样相互作用是建立微生物群落的第一步,这些微生物群落可以支持月球、火星或空间站等地方的植物生长。”


来自华盛顿州普罗瑟的土壤及其微生物正前往国际空间站,这是一项旨在了解更多关于微重力下微生物行为的实验的一部分。 图片来源:太平洋西北国家实验室的 Eddie Pablo III

在家里,甚至在太空中

该实验利用了一些最先进的技术来研究像土壤这样常见的东西。 仅仅一杯土壤通常就含有数千种不同的微生物物种——太多了,一次无法理解。 通过在普罗瑟的研究,PNNL 团队已经进化出一个由八种物种组成的自然互动群落,将用于太空任务。

细菌将在他们的家庭环境中生长,土壤是从 Prosser 收集的。 在发射前几天,科学家们将在土壤中接种八种细菌:Dyadobacter、Ensifer、Neorhizobium、Rhodococcus、Sinorhizobium、Shingopyxis、Streptomyces 和 Variovorax。

土壤将含有几丁质,这是一种在全世界土壤中常见的微生物食物。 吃几丁质的能力,或吃其他物种在分解几丁质时释放的副产品的能力,是微生物群落生存的关键。

“原生土壤微生物组非常复杂,有数千种物种和数百万种相互作用。因此,我们选择首先关注来自自然进化群落的八种物种进行研究,”麦克卢尔说,他称该分组为“降低复杂性”社区。

该实验将包括 104 个装有土壤和选定微生物的试管。 一半将被送往空间站,另一半将在佛罗里达州肯尼迪航天中心的实验室中在相似条件下生长——重力和大气除外。

每个试管将包含 20 克土壤,其中含有几丁质和数亿种细菌,每种细菌中的每一种都有数亿个。 在 12 周内,将在四个不同的时间对试管进行取样。 然后将空间样本送回肯尼迪航天中心,所有样本和微生物将通过冷藏车从肯尼迪运送到 PNNL 进行深入分析。

回到陆地

科学家们将测量每个物种的数量以及它们的蛋白质、其他称为转录物的分子信使以及称为代谢物的副产品。 测量将告诉谁是最丰富的,谁是稀有的,更重要的是每个人都在做什么以及他们怎样相互作用。 测量将在美国能源部环境分子科学实验室 EMSL 进行 Office PNNL 的科学用户设施。

“我们需要了解谁和谁玩得好,谁不想和谁在一起,等等。需要一个微生物村来创造一个繁荣的社区并提高作物产量。任何地方的农业生产都是如此,无论是在太空中。或在地球上,”Jansson 说,他是生物学家小组的成员,参加了 2023-2032 年空间生物和物理科学研究十年调查。

土壤任务的大部分基础工作已经通过 由 PNNL 科学家进行的土壤微生物组研究,由美国能源部资助.

船上的其他实验将着眼于伤口愈合、免疫细胞、生物传感器、混凝土和地球尘埃。