NASA 驚見「裝死細菌」──而且它可能早就偷偷搭上火星任務

根據最近發表於《微生物學光譜》（Microbiology Spectrum）期刊的研究，科學家終於揭開了這種狡猾細菌的祕密：T. phoenicis 能進入一種極深層的休眠狀態，讓研究人員幾乎無法偵測到它的存在。

「它不是死了──而是在裝死，」休士頓大學的微生物學家、該研究的共同作者馬德罕．帝魯馬萊（Madhan Tirumalai）解釋說：「它只是進入了休眠狀態而已。」

自從發現T. phoenicis以來，研究人員在各太空機構的無塵室中陸續發現了更多神秘的微生物，仍有些未知的種類可能正悄悄潛伏其中。「其中有一些可能會帶來麻煩。」該研究的另一位作者、同樣來自休士頓大學的生物學家兼生化學家威廉．維傑（William Widger）表示。

無塵室的極限

並非所有太空船都需要做到完全無塵無菌。例如，那些用來觀測遙遠行星或搜尋近地小行星的太空望遠鏡，工程師只需穿上全身包覆的防塵「兔子裝」（bunny suit）即可。偶爾有幾粒灰塵或少數細菌，也不太可能影響任務。

但如果你正在打造的是一臺即將在火星上搜尋外星微生物的探測車，那麼地球上微生物的「搭便車」就可能造成大問題。同樣地，前往太空的太空人也不希望在太空艙內遇到致病的細菌、黴菌或病毒。因此，某些無塵室被設計得極為乾淨──幾乎達到地球上最極限的無菌狀態。

無塵室裡的空氣過濾系統會持續去除灰塵與微粒，而室內的氣壓略高於外界，確保空氣始終向外流動，防止外部汙染進入。為了維持無菌環境，工程師會使用殺菌液、紫外線、放射線束以及各種能殺死微生物的氣體來滅菌。長時間以略高於水沸點的高溫乾熱處理，則能去除那些微生物賴以生存的潮溼微環境。

然而，就算採取了這些嚴密措施──即使沒有任何養分、即便被各種殺生手段猛攻──某些微生物仍能倖存下來。

在無塵室中頑強生存

事實上，無塵室的嚴苛環境可能反而促使微生物演化出嶄新的求生技巧。因此，太空機構會定期檢測無塵室內的微生物，研究人員會在表面取樣，將樣本放入富含養分的培養液中，觀察是否有任何細胞生長的跡象。有時，即使沒有細胞繁殖，他們仍會檢測樣本中是否殘留微生物的基因物質。

過去幾年，美國航太總署與歐洲太空總署（ESA）在他們經過最嚴格消毒程序的太空船組裝與測試室中，已發現數百種細菌──其中許多是科學界前所未知的新物種。光是在今年，科學家就從兩間無塵室的拭子樣本中，發現了26種全新的細菌。

「即使在無塵室和太空船上，依然存在多樣的微生物生態系統。」未參與這項研究的佛羅里達大學太空生物學家尼爾斯．阿維雷施（Nils Averesch）表示。甚至是暴露在宇宙極高輻射與真空環境的國際太空站外部，也曾發現過微生物的蹤跡。

有些細菌甚至能分解原本用來殺死它們的清潔劑而存活，其他細菌則能透過形成孢子來長期存活。孢子是一種堅韌、如同盾牌般的生物結構。「細菌在孢子形態下，可以在類似休眠的狀態中維持長達數百萬年，直到再次遇到適合萌發的條件。」帝魯馬萊解釋道。

另一條生存之路是進入休眠狀態。「這些傢伙很狡猾，它們就像在睡覺一樣。」帝魯馬萊說。許多細菌在重新獲得養分後，會甦醒並開始繁殖。當這種情況發生時，科學家就能採集樣本，並在實驗室中將細菌培養到足以被偵測的程度。

但也有些細菌即使得到養分，依然保持沉默、靜止不動。這種「深層休眠」使它們能長期隱藏。「我們採樣並放到培養皿上，但它們卻完全不生長。」該研究共同作者維傑說。這正是問題所在。

T. phoenicis 就是這種細菌。

微型鳳凰的誕生

2007年，美國航太總署工程師在佛羅里達州甘迺迪太空中心為「鳳凰號」火星著陸器做準備時，曾對無塵室的地板進行拭子採樣。透過這些樣本與後續的DNA分析，科學家在 2013年宣布，他們確認並命名了一種全新的細菌──T. phoenicis。更令人驚訝的是，它同時出現在美國與距離約4000公里外、位於法屬圭亞那的歐洲太空總署無塵室中。這是科學史上首次在兩個相隔遙遠的無塵室中發現相同新種微生物。

研究團隊首先分析了它的基因組，以了解這種細菌如何能在彼此獨立、極度無菌的環境中長期存活。他們發現，T. phoenicis帶有一種名為Rpf（resuscitation-promoting factor，復甦促進因子）的蛋白質基因，而這種蛋白質能喚醒其他同樣帶有該基因的細菌。

然而，擁有這個基因並不代表細菌一定會啟用它。為了確認其功能，帝魯馬萊的團隊完全剝奪T. phoenicis的養分，並將其脫水至極度乾燥，使細胞進入休眠狀態。當研究人員重新提供養分時，多數細胞依然無法甦醒並恢復生長。但有少部分的細胞，會在富含營養的液體中緩慢形成聚集並增殖，不過這往往需要好幾天的時間。

這種「幾乎偵測不到的休眠能力」，正是它能在無塵室環境中長期躲過檢測的關鍵。「但只要加入Rpf，它就會──啪──突然活過來，」帝魯馬萊說：「它需要Rpf才能重新復活。」

Rpf並非無塵室中自然存在的物質，但許多細菌──包括常見於人類皮膚上的菌種──都會分泌它，因此它幾乎可說是無所不在。「你有，我也有。」維傑說。由於 Rpf 如此普遍存在，任何附著在超潔淨太空船上的T. phoenicis，只要在某處遇到Rpf，就能輕易甦醒並開始迅速繁殖，即便它在先前已經歷了非常長時間的休眠狀態。

我們真的把地球細菌送上火星了嗎？

這樣的休眠能力是否足以讓T. phoenicis在深空的惡劣環境中倖存，目前仍是未知數──但機率相當低。鳳凰號早已啟程前往火星北極地區，尋找古老的水與有機分子。而細菌在火星表面存活的可能性，更是微乎其微。（未來若真的在火星發現微生物，科學家也會將其與無塵室中的菌種比對，以避免誤判。）

更大的問題，其實是在地球上的無塵室本身，以及在其中工作的人們。T. phoenicis的出現提醒我們，不只是太空任務的無塵室需要小心，所有標榜「無菌」的環境——從農業與食品檢測實驗室，到製藥工廠與醫療機構──都應該更加留意。「休眠現象不僅與行星防護有關，也對人類生存的環境具有重要意涵。」帝魯馬萊表示。

如果某些致病細菌也能像 T. phoenicis 一樣進入類似的「隱身模式」，那麼它們可能在醫院或實驗室中悄然存在、難以察覺，並造成重大風險。迄今為止，科學家尚未發現這類危險的休眠致病菌──但那或許只是因為我們「還沒偵測到」。「真正可怕的，是那些我們還不知道的東西。」維傑說。

對抗「裝死」細菌

研究團隊建議，應在更多地方檢測潛伏微生物的DNA痕跡。另一種更違反直覺的方法，是讓它們根本沒有機會「入眠」。Rpf能喚醒T. phoenicis，讓它現蹤，進而被輕易清除。如果科學家找出喚醒其他類似休眠細菌的關鍵，「那麼原本就能殺死它們的抗生素，便能真正發揮作用，把它們一網打盡。」維傑解釋說。

短期太空飛行大多不太可能受到這類「裝死」細菌的威脅──畢竟到目前為止，國際太空站上的太空人仍未在軌道上罹患任何嚴重的傳染病。

然而，在前往月球或火星的長時間任務中，太空人在出發前通常會接受一段長時間隔離，以確保潛在感染能在起飛前被察覺。但這並不代表太空船內部就沒有悄悄潛伏的微生物在等待他們。

「裝死」只是細菌逃過偵測的眾多手段之一。最近，科學家讓某些細菌暴露於類似火星的環境之中，發現它們會因此改變形態與生理行為。同時，研究也證實太空飛行本身會干擾太空人的免疫系統。而當這兩種效應結合起來，可能讓我們自身的生物防禦能力降低，更難偵測並消滅潛在的細菌入侵。

對於想在月球或火星建立永久基地的人類，有一件事是毋庸置疑的──千萬別低估細菌王國的韌性。若要在外星建造基地，就勢必要在當地生產食物。「只要你帶上植物，就等於把整個微生物世界一併帶過去。」阿維雷施說；我們只能期待，這些微生物都是友善的。

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