Microbiome：国际空间站表面的总细菌和真菌群落的分布特征
加州理工学院Kasthuri Venkateswaran等人于2019年4月8日在《Microbiome》上发表了题目为《Characterization of the total and viable bacterial and fungal communities associated with the International Space Station surfaces》的文章。该研究基于分子和培养的方法评估国际空间站表面上的微生物群落。
研究摘要
背景：空间站（ISS）是一个封闭的系统，其中的微生物主要来自生命维持系统，货物和机组人员，这些微生物暴露于微重力等独特的选择压力。迄今为止，已经通过传统培养方法对航天器和空间站进行了微生物监测和观测研究，尽管众所周知许多微生物不能用标准技术培养。为了充分了解在ISS中存活的微生物的真实数量和多样性，本研究使用基于分子和培养的方法评估ISS表面上的微生物群落。在跨越14个月的三次飞行任务期间，在八个预定位置采集样本，并在返回地球时进行分析。
结果：根据不同的位置，可培养的细菌和真菌种群的范围为104至109 CFU/m2，并且由各种细菌（放线菌，厚壁菌门和变形杆菌）和真菌（子囊菌和担子菌门）组成。与基于培养的分析相比，扩增子测序检测到更多的细菌门，但两种方法都鉴定出相似数量的真菌门。随着时间的推移观察每个地方细菌和真菌负荷的变化（通过培养和qPCR），但不是跨越位置。细菌群落组成随时间而变化，但不是在不同地点之间变化，而真菌群落在样本和地点之间保持不变。在单哌啶嗪样品处理后，群落组成和丰富度没有显著差异，表明分析的DNA是从完整/存活的生物体中提取的。此外，可培养约46％的完整/存活细菌和40％完整/存活真菌。
结论：结果显示，ISS环境表面上的细菌和真菌种类不同，随着时间的推移发生了变化，但各地之间仍然相似。优势生物与人类微生物组有关，可能包括机会性病原体。该研究提供了封闭空间系统表面上发现的完整和完整/存活细菌和真菌的第一个综合目录，可用于帮助制定符合NASA对人类深空居住要求的安全措施。这项研究的结果可能对我们对地球上其他受限建筑环境的理解产生重大影响，例如制药和医疗行业中使用的洁净室。
关键词：国际空间站，微生物组，16S rRNA，ITS，环境表面，建立微生物组，单砷化丙啶，微生物多样性
文中主要图片说明
图1 通过三次飞行在国际空间站上采样的八个位置的图示。a 国际空间站的美国模块示意图描绘了各种节点和模块。红色箭头指向本研究期间采样的位置。b蓝色框内所示每个位置采样区域的详细图像。
图2 国际空间站上8个地点的可培养细菌和真菌负荷，为期14个月。a 散点图表示三个飞行抽样事件中每个位置的细菌和真菌的CFU/m2。b基于位置表示的CFU/m2的条形图。
图3 通过PMA-qPCR估计的ISS上的完整细胞膜/活细菌和真菌群体。a在飞行1,2和3期间收集的PMA处理样品的多16S rRNA基因（细菌）和ITS区域（真菌）序列的比较。b比较不同位置16S rRNA基因和c ITS区域（真菌）序列的散点图。
图4 ISS环境样品中细菌污染的评估。典型对应分析（CCA）突出了从国际空间站（1-3号航班）和对照中收集的用PMA处理或未经处理的样品中发现的物种成分之间的差异。
图5 饼图显示国际空间站确定的分类群的相对丰度。
图6 ISS微生物组在14个月和8个地点的时空分布。
图7 ISS环境微生物组与地球微生物组的比较。
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