AquaLab 4TE水分活度仪用于研究微生物的生命极限
斯坦福大学科学家领导的新研究预测，生命可以在极度含盐的环境中持续存在，超出了之前认为可能的极限。这项新研究是一项名为“跨时空海洋”的大型合作的一部分，该合作由康奈尔大学教授布兰妮·施密特领导，并由美国宇航局天体生物学计划资助，该计划汇集了微生物学家、地球化学家和行星科学家。他们的目标是：了解海洋世界和生命如何共同进化以产生可检测的过去或现在的生命迹象。了解海洋世界适宜居住的条件，并开发更好的方法来检测生物活动信号，是预测太阳系其他地方可能发现生命的步骤。这项研究与12月22日发表在《科学进展》上，基于对南加州海岸工业池塘盐水中发现的数千个单个细胞的代谢活动的分析，在那里，水从海水中蒸发以收获盐。对探测地球以外生命感兴趣的科学家长期以来一直在研究盐分环境，他们知道液态水是生命所必需的，而盐可以让水在更广泛的温度范围内保持液态。盐还可以保存生命迹象，就像盐水中的泡菜一样。
南湾盐厂，地球上*咸的水域，本次研究的样本就是在这收集的，沿着旧金湾飞行，可以看到地球上一些*活跃的微生物发出霓虹绿、铁锈红、粉红色和橙色的万花筒般的光芒。拼凑而成的颜色反映了适应在不同盐度水平瞎生存的水生微生物的排列，或者科学家所说的“水分活度”——可用于微生物生长的生物反应的水量。在这项研究中，研究人员预测了新的生命极限。他们估计生命在低至0.54的水平下就可能很活跃。斯坦福大学的科学家与来自国内各地的同事合作，从南湾盐场收集样本，该盐厂是地球上一些*咸水域的所在地。他们从盐厂不同盐度的池塘里装满了数百个瓶子，然后将他们运回斯坦福大学进行分析。现场的水分活度测试由美国METERGroup,Inc.公司的Aqualab4TE水分活度仪完成。
此前寻找生命水分活度极限的研究使用纯培养物来寻找细胞分裂停止的点，标志着生命的终点。但在这些极端的条件下，生命缓慢痛苦的翻倍。如果研究人员依靠细胞分裂来测试生命核实停止，他们将面临长达数年的实验室实验，而这对于巴黎这样的研究生来说是不切实际的。即使进行了细胞分裂研究，也无法表明生命何时停止。事实上，细胞可能具有代谢活性，并且即使在不进行复制时仍非常活跃。因此，帕里斯和德卡斯研究了露天盐池中的微生物，以确定不同的生命极限——细胞活动的极限。研究团队对之前的研究做出了三项关键改进。首先，他们没有使用纯培养物（这是科学家对哪种特定微生物物种或菌株*具弹性的标准*佳猜测），而是进入实际的生态系统。在盐厂，环境自然选择了*适合这些特定条件的复杂生物群落。其次，研究人员对生命使用了更灵活的定义。他们不仅认为细胞分裂，而且将细胞构建视为生命的标志。“这有点像观察一个人吃饭或成长。这是活跃生命的标志，也是复制的必要先驱，但观察速度要快得多”德卡斯说：在数百个盐水样本中（其中一些样本非常咸，像糖浆一样浓稠），他们确定了水分活度水平，以及盐水中的细胞中含有多少碳和氮。通过这种方法，他们能够检测到细胞的生物量何时增加了1%的一半。相比之下专注于细胞分裂的传统方法只能在细胞生物量大致翻倍后检测生物活性。然后，根据这个过程随着水分活动的减少而缓慢，科学家们预测它的活性将完全停止。第三，虽然其他科学家已经大量测量了盐水中碳和氮的掺入量，但斯坦福大学团队使用斯坦福大学一种名为nanoSIMS的罕见仪器进行了逐个细胞分析，该仪器是该国仅有的少数仪器之一。这种灵敏的技术使他们能够观察其他“腌制”细胞中单个细胞的活动，这些细胞的存在会掩盖批量分析中的活动信号，并达到较低的检测限。“环境样本的单细胞活性分析仍然相当罕见，”德卡斯说。“这是我们分析的关键，随着它的应用越来越广泛，我认为我们将看到微生物生态学方面的进展，从了解全球气候到人类健康，这些进展具有广泛的相关性。我们才刚刚开始在单细胞水平上了解微生物世界。”
