天宫尼尔菌

天宫尼尔菌（学名：Niallia tiangongensis），是厚壁菌门（英文：Firmicutes）芽孢杆菌纲（英文：Bacilli）芽孢杆菌目（英文：Bacillales）芽孢杆菌科（英文：Bacillaceae）尼尔菌属（英文：Niallia）下的一种革兰氏阳性、耐盐、需氧、产芽孢的细菌。该菌株于2022年首次从中国空间站 “天宫” 的核心舱（天和核心舱）内的表面环境样本中分离和描述，其种加词 “tiangongensis” 即意为“属于天宫的”。它的发现代表了空间环境微生物组研究的一个重要里程碑，为研究微生物在封闭载人航天环境中的定植、生存和演化提供了新模式菌株。

分离与命名

• 分离来源：菌株 T4T（模式菌株）分离自中国空间站 天和核心舱 的内部环境表面。

• 分离团队：由中国航天员科研训练中心和中国科学院微生物研究所等机构的研究人员共同完成。

• 发表：于2022年在国际微生物分类学期刊《International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology》（IJSEM）上正式描述发表。

形态与生理生化特征

• 形态：菌体呈杆状，可形成位于末端的椭圆形芽孢。

• 革兰氏染色：阳性。

• 生长条件：

  • 需氧生长。

  • 生长温度范围：15-45°C，最适温度约37°C。

  • 生长pH范围：6.0-10.0，最适pH约7.0-8.0。

  • 耐盐性：可在含0-15% (w/v) NaCl的培养基中生长，最适NaCl浓度为2-5%。表明它具有一定的耐盐/嗜盐特性。

• 生化反应：接触酶和氧化酶测试为阳性。能够利用多种碳源（如葡萄糖、麦芽糖、甘露醇）进行生长。

• 主要脂肪酸：细胞壁脂肪酸分析显示，其主要成分为 anteiso-C15:0，这是许多芽孢杆菌科细菌的典型特征。

系统分类学与基因组

• 属的变动：该菌最初被归入Bacillus（芽孢杆菌属），但随着基于全基因组序列的系统发育分析日益普及，许多原属于Bacillus的物种被重新分类至新划分的属中。Niallia属便是其中之一，其成员在系统发育树上构成一个独立的分支。

• 系统发育位置：基于16S rRNA基因序列和核心基因组的系统发育分析均表明，菌株T4T与Niallia circulans（原Bacillus circulans，环状尼尔菌）的亲缘关系最近，但平均核苷酸一致性 和数字DNA-DNA杂交 值均低于新物种的界定阈值，支持其为一个独立的新物种。

• 基因组：其全基因组草图已测序。基因组大小约为4.2 Mb，GC含量约为36.4 mol%。基因组分析有助于深入了解其在空间站环境下的代谢潜力、应激反应和潜在功能。

表1：天宫尼尔菌与近缘模式物种关键特征比较

科学意义与研究价值

天宫尼尔菌的发现和研究具有多重重要意义：

1. 空间微生物学：

   • 空间站微生物组普查：作为从中国空间站分离的首批新物种之一，丰富了我们对长期载人航天器内部微生物群落组成的认识。

   • 封闭环境微生物生存研究：它是研究微生物如何在微重力、空间辐射、有限资源、人造气体环境等复合空间环境胁迫下定植、存活、适应和演化的理想活体模型。

   • 航天器微生物安全评估：监测和研究此类微生物对于评估其对航天员健康（作为条件致病菌的可能性）和空间站设备材料（生物腐蚀）的潜在影响至关重要，是保障长期载人飞行任务安全的基础工作。

2. 天体生物学：其耐盐、产芽孢的特性，使其成为研究生命在地球极端环境以及地外天体（如火星等可能含盐环境）上生存潜力的类比研究对象。

3. 基础微生物学：作为一个新描述的物种，其完整的基因组和生理数据为芽孢杆菌科的物种多样性、系统进化和功能基因组学研究增添了新的宝贵资源。

生物安全与潜在应用

• 生物安全：目前被认为是安全等级1级的微生物，尚无致病性报告。但在空间站封闭环境中，需持续监测其种群动态。

• 潜在应用：其耐盐和特殊代谢特性可能在未来生物技术（如酶生产）或环境修复方面具有潜在价值，但尚待深入探索。

参考文献

1. Dong, X., et al. (2022). Niallia tiangongensis sp. nov., isolated from the Tiangong-2 space laboratory. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 72(10), 005566. （首次正式描述和命名该物种的原始论文）

2. Gupta, R. S., et al. (2020). Phylogenomic framework for the phylum Firmicutes and its taxonomic implications. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 70(11), 5488-5503. （提出了厚壁菌门，特别是芽孢杆菌类的系统发育新框架，为Niallia属的划分提供了背景）

3. Checinska Sielaff, A., et al. (2019). Characterization of the total and viable bacterial and fungal communities associated with the International Space Station surfaces. Microbiome, 7, 50. （关于国际空间站表面微生物群落的经典研究，为理解空间站微生物环境提供了重要参考）

4. National Center for Biotechnology Information (NCBI). Genome assembly of Niallia tiangongensis T4. （存放其基因组序列数据的公共数据库条目）

5. 中国载人航天工程办公室. （关于中国空间站“天宫”和天和核心舱的官方介绍，提供了其来源环境的背景信息）