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      為什么細(xì)菌在空間中“變形”
      
			
      
				2019-05-28 09:15:56
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      在國(guó)際空間站(ISS)近乎失重的情況下用常見抗生素治療的細(xì)菌細(xì)胞以一些可能幫助它們存活的聰明形狀變化作出反應(yīng)，這些結(jié)果對(duì)宇航員和地球上的人都有影響。
      

      為什么細(xì)菌在空間中“變形”
      

      來自CU Boulder的BioServe Space Technologies的研究人員設(shè)計(jì)了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在ISS上培養(yǎng)常見的大腸桿菌，并用幾種不同濃度的抗生素慶大霉素硫酸鹽(一種在地球上殺死它們的藥物)對(duì)其進(jìn)行治療。主要研究作者，BioServe研究員Luis Zea表示，與地球?qū)φ战M相比，培養(yǎng)細(xì)菌的反應(yīng)包括細(xì)胞數(shù)量增加13倍，細(xì)胞體積減少73%。
      

      “我們知道細(xì)菌在太空中的表現(xiàn)不同，需要更高濃度的抗生素來殺死它們，”Zea說。“最新消息是，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中細(xì)菌物理外觀的變化進(jìn)行了系統(tǒng)分析。”
      

      關(guān)于這一主題的論文發(fā)表在微生物學(xué)前沿。CU Boulder的共同作者包括BioServe主任Louis Stodieck，航空航天工程科學(xué)教授David Klaus和前研究生Frederico Estante。
      

      Zea表示，由于浮力和沉淀等空間沒有重力驅(qū)動(dòng)力，因此ISS細(xì)菌攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或藥物的唯一途徑就是通過自然擴(kuò)散?？臻g中細(xì)菌細(xì)胞表面的大量減少也降低了分子 - 細(xì)胞相互作用的速率，這可能對(duì)更有效地治療宇宙中具有細(xì)菌感染的宇航員有影響。
      

      Zea說，這項(xiàng)新的研究還表明，細(xì)菌細(xì)胞的包膜 - 基本上是細(xì)胞壁和外膜 - 變得更厚，可能更能保護(hù)細(xì)菌免受抗生素的侵害。Zea說，在太空中生長(zhǎng)的大腸桿菌細(xì)菌也傾向于形成團(tuán)塊，可能是一種防御性的機(jī)制，可能涉及保護(hù)內(nèi)部細(xì)胞免受抗生素影響的外層細(xì)胞殼。
      

      Zea說，此外，一些大腸桿菌細(xì)胞也產(chǎn)生了外膜囊泡 - 在細(xì)胞壁外形成的小膠囊，充當(dāng)細(xì)胞相互通訊的信使。當(dāng)具有這種囊泡的細(xì)胞達(dá)到臨界質(zhì)量時(shí)，它們可以同步以啟動(dòng)感染過程。
      

      Zea說：“細(xì)胞包膜厚度的增加和外膜囊泡的增加都可能表明航天飛行樣本中的藥物抗性機(jī)制被激活。”“而這個(gè)實(shí)驗(yàn)和其他類似實(shí)驗(yàn)讓我們有機(jī)會(huì)更好地了解細(xì)菌如何在地球上對(duì)抗生素產(chǎn)生抗藥性。”
      

      BioServe實(shí)驗(yàn)于2014年在商業(yè)軌道科學(xué)天鵝座宇宙飛船上發(fā)射到國(guó)際空間站。宇航員在兩天的時(shí)間內(nèi)使用BioServe制造的硬件(包括高科技孵化器和試管)手動(dòng)啟動(dòng)并結(jié)束了在ISS上的實(shí)驗(yàn)。幾個(gè)月后，該實(shí)驗(yàn)被送回地球進(jìn)行商業(yè)SpaceX Dragon太空船的分析。
      

      “空間的低重力為開發(fā)新技術(shù)，產(chǎn)品和工藝提供了獨(dú)特的試驗(yàn)平臺(tái)，不僅可以使宇航員受益，還可以使地球上的人受益，”Ann和HJ Smead航空航天工程科學(xué)研究教授Stodieck說。“例如，在太空中，科學(xué)家可以更多地了解地球上的重力可能掩蓋的各種細(xì)胞和生物的生化變化。”
      

      大腸桿菌細(xì)菌細(xì)胞的聚集可能與生物膜形成有關(guān) - 多細(xì)胞群落由自生基質(zhì)結(jié)合在一起。地球上的生物膜的例子包括乙烯基浴簾上的浮渣，牙菌斑，甚至可以在諸如導(dǎo)管的醫(yī)療設(shè)備中粘附到硅上的細(xì)菌集合。Zea說，生物膜也可以形成在太空飛行器的各個(gè)表面上，使它們對(duì)太空旅行者構(gòu)成潛在的健康威脅。
      
			

			
        
      
			
      
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