面包酵母不仅在厨房里大有用武之地——它或许还能适应太空环境。研究人员发现，酵母细胞能够承受类似火星环境下的强烈冲击波和有毒化学物质。这些细胞通过形成特殊的应激反应结构来保护自己，从而帮助它们抵御极端条件。这种耐受性可能使酵母成为天体生物学和未来太空任务的重要研究模型。
来自印度科学研究所（IISc）生物化学系（BC）的研究人员与艾哈迈达巴德物理研究实验室（PRL）的合作者共同发现，酵母能够存活于类似火星的环境压力之下。他们的研究结果表明，即使是简单的生命形式，对地外环境的适应能力也可能比以前假设的更强。
用冲击波和有毒土壤模拟火星环境
为了测试酵母的生存能力，研究团队让活细胞承受强烈的物理和化学压力。实验包括暴露于与火星上陨石撞击产生的冲击波相当的强冲击波，以及已知存在于火星土壤中的有毒化合物——高氯酸盐。
冲击波是使用位于PRL的Bhalamurugan Sivaraman实验室中的高强度天体化学激波管（HISTA）生成的。这些冲击波的速度最高可达5.6马赫。此外，酵母细胞还分别接受了单独100 mM高氯酸钠处理，以及与冲击波暴露相结合的联合处理。
克服实验挑战
设置这些实验遇到了重大的技术困难。据研究人员称，此前从未有人尝试过将活酵母细胞暴露于如此强度的冲击波下。
该研究的主要作者、生物化学系副教授Purusharth I Rajyaguru实验室的项目助理Riya Dhage解释说："最大的障碍之一是如何设置HISTA管，将活酵母细胞暴露于冲击波下——这是以前从未有人尝试过的——然后以最小污染的方式回收酵母，用于后续实验。"
酵母如何在极端压力下存活
尽管条件恶劣，但酵母细胞在经受冲击波、高氯酸盐甚至两者联合作用后仍然存活。虽然它们的生长速度减慢，但存活率仍然很高。
研究人员认为，这种适应能力来自于酵母形成核糖核蛋白（RNP）凝聚体的能力。这些是无膜的微小结构，有助于细胞在受到压力时保护和重新组织信使RNA。冲击波暴露导致酵母细胞形成两种类型的RNP凝聚体，称为应激颗粒和P小体。当仅暴露于高氯酸盐时，细胞会形成P小体。缺乏形成这些结构能力的酵母菌株存活的可能性要低得多。
地外环境下的生命生物标志物
研究结果表明，RNP凝聚体可以作为地外环境中细胞应激的生物标志物或生物学指标。这为科学家们提供了一种潜在的工具，用于识别生命如何应对地球以外的极端环境。
Dhage说："这项工作的独特之处在于，它将冲击波物理学、化学生物学与分子细胞生物学相结合，来探究生命如何应对这类类似火星的压力因素。"
对天体生物学和太空探索的意义
这项研究突显了面包酵母作为印度日益增长的天体生物学研究工作的强大模式生物的价值。通过检查酵母在承受机械和化学压力时如何重新组织其RNA和蛋白质，科学家们可以深入了解生命形式如何在其他行星上生存。
这些见解也可能有助于指导设计能够承受太空中极端环境的生物系统。
该研究的通讯作者Rajyaguru说："我们惊讶地观察到，酵母在实验中使用的类似火星的压力条件下存活了下来。我们希望这项研究能推动未来太空探索中携带酵母的努力。"