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聪明的细菌:太空中会“变形”应对抗生素攻击

北京时间10月9日消息,据国外媒体报道,在国际空间站(ISS)接近失重状态下,对细菌细胞施用广谱抗生素,它们会以一些聪明的变形方式应对抗生素,这样将增大其存活概率。科学家指出,这项发现对于太空宇航员和地面人群具有重要意义。 聪明的细菌 美国科罗拉多

北京时间10月9日消息,据国外媒体报道,在国际空间站(ISS)接近失重状态下,对细菌细胞施用广谱抗生素,它们会以一些聪明的变形方式应对抗生素,这样将增大其存活概率。科学家指出,这项发现对于太空宇航员和地面人群具有重要意义。

 
聪明的细菌:太空中会“变形”应对抗生素攻击

聪明的细菌

美国科罗拉多大学波尔特分校生物服务太空技术中心研究人员设计了一项实验,用于在国际空间站培养大肠杆菌,并使用不同浓度抗生硫酸庆大霉素进行杀菌,通常在地面上这种药物足以杀死大肠杆菌。研究报告作者、该研究中心副研究员路易斯·齐娥(Luis Zea)称,与地面控制组实验数据相比,国际空间站培养细菌出现了一些变化,细菌细胞数量增加13倍,细胞体积减小73%。

 

路易斯说:“我们知道太空环境下细菌行为会出现变化,需要更高浓度抗生素来杀死它们,在实验中,我们对细菌外表特征变化进行了系统分析。”

 

这项最新研究报告发表在近期出版的《微生物学前沿》杂志上,研究报告合著作者包括:科罗拉多大学波尔特分校路易斯·斯托迪克(Louis Stodieck)、航天工程科学教授大卫·克劳斯(David Klaus)和硕士研究员弗雷德里科·埃斯坦特(Frederico Estante)。

 

路易斯指出,由于太空环境不会产生漂浮和沉降的引力驱动作用力,生活在国际空间站的细菌摄取营养和药物的唯一方法是通过自然扩散。在太空中细菌细胞表面大幅减小,同时分子细胞交互速率也减少,这可能对太空环境中治疗宇航员细菌感染产生重要影响。

 

同时,这项最新研究显示,细菌细胞被膜变得更厚,本质上讲,细胞被膜是细胞壁和外膜,可以保护细菌免受抗生素的伤害。在太空环境中生长的大肠杆菌也将倾向于形成块状结构,这可能是一种防御性策略,涉及到细胞外壁保护内壁免遭抗生素“伤害”。

 

路易斯称,此外,一些大肠杆菌还能产生外膜囊——细胞壁外侧形成的小囊,其作用是细胞彼此之间通信的“传递员”。当具有这样囊泡的细胞达到一定临界质量时,它们可以同步启动感染进程。

 

细菌细胞被膜和外膜囊的厚度增加,可能表明太空飞行细菌样本的耐药机制被激活。这项实验和其它实验将为我们提供机会更好地理解地面上细菌对抗生素的耐药性。

 

据悉,这项太空生物实验样本是2014年由“天鹅座(Cygnus)”宇宙飞船发射抵达国际空间站的,宇航员在国际空间站上手动操作完成这项实验,他们使用了科罗拉多大学生物服务太空技术中心制造的硬件工具,其中包括:高科技培养器和实验试管。几个月之后,该实验样本通过SpaceX公司“龙(Dragon)”太空飞船运送至地面进行研究分析。

 

安妮和H.J。史密德航空航天工程科学中心研究教授路易斯·斯托迪克(Louis Stodieck)说:“太空低引力环境为研究新技术、新产品和实验进程提供一个独特测试平台,这不仅有益于太空环境工作的宇航员,还有益于地面生活的人类。例如:科学家可从太空环境中观察到不同细胞和微生物在地球引力作用下隐藏的生物化学变化。”

 

大肠杆菌细胞聚集可能与生物膜的形成有关,这种生物膜是自产基质结合在一起的多细胞群落。地球生物膜实例包括:乙烯浴帘上的浮垢、牙菌斑、附着在导尿管等硅胶医疗装置上的细菌群等。同时,生物膜还能形成在不同太空飞船表面,对太空旅行者构成潜在的健康威胁。

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