麵包酵母（釀酒酵母）以其在烘焙、釀造和現代生物技術中的作用而聞名。然而，這種日常微生物也可能為一個更大的問題提供見解：生命如何承受地球以外的極端條件。
印度科學研究所 (IISc) 生物化學系 (BC) 的研究人員與艾哈邁達巴德物理研究實驗室 (PRL) 的合作者合作，發現酵母可以在類似於火星的環境壓力下生存。他們的發現表明，即使是簡單的生命形式也可能比之前想像的更能適應外星條件。
用衝擊波和有毒土壤模擬火星
為了測試酵母的存活率，研究小組讓活細胞承受強烈的物理和化學壓力。這些實驗涉及暴露於火星隕石撞擊產生的強大衝擊波，以及高氯酸鹽（已知存在於火星土壤中的有毒化合物）。
衝擊波是使用位於 PRL Bhalamurugan Sivaraman 實驗室的天體化學高強度激波管 (HISTA) 產生的。這些波的速度達到了 5.6 馬赫。此外，酵母細胞單獨用 100 mM 高氯酸鈉或結合衝擊波處理。
克服實驗挑戰
進行實驗涉及很大的技術困難。研究人員表示，將活酵母細胞暴露於如此強度的衝擊波中以前從未進行過。
“最大的障礙之一是建立一個 HISTA 管，將活酵母細胞暴露在衝擊波中——這是以前從未嘗試過的——然後在下游實驗中以最小的污染回收酵母，”不列顛哥倫比亞省副教授 Puruharth I Rajyaguru 實驗室的項目助理、主要作者 Riya Dhage 解釋道。
酵母如何經歷極端壓力
儘管條件惡劣，酵母細胞在暴露於衝擊波、高氯酸鹽和兩種壓力源後仍存活下來。雖然它們的生長速度放緩，但存活率仍然很高。
研究人員認為，這種彈性來自於酵母形成核糖核蛋白（RNP）縮合物的能力。它們是微小的非膜結構，有助於在細胞處於壓力下時保護和重新排列 mRNA。暴露於衝擊波導致酵母細胞形成兩種類型的濃縮 RNP，稱為應激顆粒和 P 體。當僅暴露於高氯酸鹽時，細胞形成P-體。沒有能力創造這些結構的酵母菌株的生存機會要低得多。
外來條件下生命的生物標誌物
研究結果表明，濃縮的 RNP 可以作為外星環境中細胞應激的生物標誌物或生物指示劑。這為科學家提供了一個潛在的工具來確定生命如何應對地球以外的極端條件。
“這項工作的獨特之處在於將衝擊波物理學、化學生物學與分子細胞生物學相結合，研究生命如何應對類似火星的壓力源，”達格說。
對天體生物學和太空探索的影響
該研究強調麵包酵母是印度不斷發展的天體生物學研究工作的強大模式生物。通過研究酵母在受到機械和化學壓力時如何重新排列其 RNA 和蛋白質，科學家可以了解生命形式如何在其他星球上生存。
這些見解可以幫助指導旨在承受太空極端環境的生物系統的開發。
該研究的通訊作者 Rajyaguru 表示：“我們驚訝地發現，酵母在我們實驗中使用的類似火星的應激條件下仍能存活下來。” “我們希望這項研究能夠鼓勵在未來的太空探索中遏制酵母的努力。”
