空间站开展微生物陨石采矿研究
微生物能否从太空岩石中提取有价值的金属？在国际空间站开展的一项开创性实验中，研究人员测试了细菌和真菌在微重力环境下从陨石中浸出铂族元素的能力。
空间实验表明，真菌在微重力环境下能高效地从陨石中提取有价值的金属，这有助于推动小行星生物采矿及可持续资源利用的发展。
随着人类将目光投向深空旅行，有一类旅伴将不可避免地同行：微生物。
它们与我们密不可分，栖息于我们的皮肤表面、体内，以及日常接触的各类物体表面和食物上。理解这些微生物在太空环境中的响应机制至关重要。它们不仅被动随行，更有可能主动助力人类开展太空探索与长期驻留。
某些微生物，包括细菌和真菌，能够从岩石中提取重要矿物。这一能力有望在未来减少对地球运输大量原始材料的需求，为远离地球的航天任务提供一种更具可持续性的资源获取方式。
国际空间站生物采矿实验聚焦铂族金属
为探究这一潜力，康奈尔大学与爱丁堡大学的科学家合作开展了一项研究，考察微生物在微重力环境下从陨石材料中回收铂族元素的能力。该实验在国际空间站上进行。结果表明，用于生物浸出的真菌在提取钯（一种高价值金属）方面尤为高效。当去除真菌后，微重力条件下的非生物浸出效率明显降低。
迈克尔斯科特霍普金斯在国际空间站开展微重力实验。图片来源：康奈尔大学
该研究成果发表于《npj微重力》。农业与生命科学学院生物与环境工程助理教授罗莎桑托马尔蒂诺担任第一作者，微生物学研究助理亚历山德罗斯蒂尔佩为共同作者。
该研究作为BioAsteroid项目的一部分开展，由爱丁堡大学天体生物学教授、资深作者查尔斯科克尔（CharlesCockell）领衔，并联合该校其他研究人员共同完成。研究团队选用细菌鞘氨醇单胞菌（Sphingomonasdesiccabilis）和真菌简单青霉（Penicilliumsimplicissimum），测试其从L型球粒陨石类小行星物质中提取元素的能力。除识别可回收元素外，研究人员还旨在深入理解微生物在微重力环境下与岩石材料的相互作用机制。
微重力、代谢组学与微生物机制
这很可能是国际空间站上首次开展的针对陨石的微生物实验，桑托马蒂诺表示，我们希望在方法设计上既保持针对性，又兼顾普适性，以提升研究的科学价值。这两种微生物属于完全不同的物种，其代谢与提取能力也各不相同。因此，我们旨在探究它们在空间环境中具体如何作用、作用效果为何，同时确保研究成果具有更广泛的适用性，因为目前关于微生物在微重力等空间环境中的行为机制仍知之甚少。
微生物是资源提取的理想候选者，因为它们能产生羧酸类物质——一类可与矿物通过络合作用结合并促进其释放的含碳分子。然而，该过程的诸多细节仍不明确，桑托马尔蒂诺解释道。为深入探究这一机制，研究团队开展了代谢组学分析。他们采集了已完成实验样品的部分液体培养物，并检测其中存在的生物分子，重点关注次级代谢产物。
美国国家航空航天局（NASA）宇航员迈克尔斯科特霍普金斯在轨执行了该实验的空间部分，以评估微重力环境的影响。在地面，研究人员同步开展了常重力条件下的对照实验，以便进行结果比对。桑托马蒂诺和斯蒂尔佩随后处理了一个涵盖44种元素的大型数据集，其中18种元素为生物提取所得。
真菌钯提取与重力效应
我们把分析细化到单个元素层面，开始提出问题：例如，提取过程在太空环境中与在地球上的表现是否不同？当存在细菌、真菌，或两者同时存在时，这些元素的提取效率是否存在差异？这些差异是随机噪声，还是呈现出某种可解释的规律？我们并未观察到显著的差异，但确实发现了一些非常有趣的现象。
康奈尔大学农业与生命科学学院生物与环境工程助理教授罗莎桑托马蒂诺为送往国际空间站的样本做准备。
数据显示，微生物在轨道环境中的代谢活动发生了显著变化，尤其是真菌。在微重力条件下，其多种分子（包括羧酸类物质）的生成量增加，并增强了钯、铂及其他元素的释放。
对于许多元素而言，非生物浸出（即使用不含微生物的溶液提取元素）在微重力条件下的效果较地球重力条件下更差；相比之下，微生物提取在两种重力条件下的效果则相对稳定。
太空生物采矿在地球及更远空间的应用
在这些情况下，微生物本身并未提升萃取效率，而是使萃取效率在不同重力条件下保持相对稳定。桑托马尔蒂诺表示，这种现象不仅见于钯元素，也适用于多种其他金属，但并非所有金属均如此。事实上，另一项复杂却十分有趣的结果是：萃取速率会因所处理金属种类的不同而显著变化，同时也会随所用微生物种类及重力条件的不同而发生明显改变。
除支持航天任务外，相关研究成果还可惠及地球上的诸多产业。潜在应用包括在资源有限的环境中开展更高效的生物采矿、处理矿山废弃物，以及开发支持循环经济的可持续生物技术。不过，桑托马尔蒂诺指出，那些期待获得太空环境对微生物影响之简单解释的研究人员可能会感到失望，因为该系统涉及过多相互作用的因素。
依据微生物种类的不同、空间环境条件的差异，以及研究人员所采用方法的区别，结果都会发生变化。桑托马蒂诺表示，细菌与真菌彼此之间高度多样，而空间环境又极为复杂，因此目前尚无法给出一个统一的答案。或许我们还需进一步深入探索。我并非有意追求诗意，但在我看来，这恰恰体现了该领域的魅力所在——它极其复杂，而我正为此着迷。
国际空间站上利用微生物从小行星物质中进行生物采矿
该研究得到了英国科学与技术设施理事会、利华休姆信托基金、爱丁堡大学物理与天文学学院以及爱丁堡大学与莱斯大学战略协作资助项目的支持。
BY: Cornell University
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自： https://scitechdaily.com/microbes-mine-meteorites-in-groundbreaking-space-station-experiment/
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