SAF的示意圖如圖所示，其中來自13個(gè)不同位置的98個(gè)樣本跨越11個(gè)采樣會(huì)話。1。僅采集了地面樣本，因?yàn)榇舜尾蓸踊顒?dòng)沒有可用的飛行硬件。
　　如前所述，需氧細(xì)菌孢子負(fù)荷為每平方米36個(gè)孢子，約占異養(yǎng)可培養(yǎng)細(xì)菌總數(shù)的20%[23]。對98個(gè)樣本中NSA分離株的全長16S rRNA基因進(jìn)行桑格測序，得到130個(gè)分離株，屬于16屬49種（圖2）。97%的這些分離物（126/130）屬于芽孢桿菌、短芽孢桿菌、Cohnella、Graciliabacillus、Oceanobacillus、Paenibacillus，Psychrobacills、Rummelibillus、Sporosarcina、Streptomyces、Terribacillus和Virgibacillus的種類，它們通常被認(rèn)為是孢子形成菌。芽孢桿菌占該種群的大多數(shù)，有73個(gè)分離株，屬于21種。NSA培養(yǎng)的剩余約3%的分離物（4/130）是非孢子形成細(xì)菌，由黃體短桿菌（Brevibacterium lutolum）、聯(lián)合馬西利亞菌（Massilia consociata）、云南微球菌（Micrococcus yunnanensis）和溶血葡萄球菌（Staphylococcus溶血葡萄球菌）組成。當(dāng)重新測試這些分離物的耐熱性時(shí)， 在80℃熱沖擊15分鐘后，它們再次顯示出在電鍍后的存活。
　　當(dāng)進(jìn)行空間分析時(shí)，49個(gè)已識別物種中的36個(gè)物種并不普遍，并且在給定的SAF位置僅分離一次。空間上最豐富的分離物是枯草芽孢桿菌，在SAF的13個(gè)采樣位置中的9個(gè)位置發(fā)現(xiàn)了枯草芽孢桿菌（圖2a）。當(dāng)在11個(gè)采樣期內(nèi)對分離物進(jìn)行時(shí)間分析時(shí)，大多數(shù)物種（30/49，約61%）在給定采樣期內(nèi)的6個(gè)月采樣期內(nèi)僅分離一次。時(shí)間上最豐富的物種是泛熱腸桿菌（Virgibacillus panthonthenticus）（17個(gè)分離株）和枯草桿菌（14個(gè)分離株，它們在7個(gè)單獨(dú)的采樣階段從SAF地板上分離出來（圖2a），其次是在6個(gè)采樣階段發(fā)現(xiàn)的短小芽孢桿菌（14種分離株）。培養(yǎng)的分離物之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系如圖所示。2a， 其中四個(gè)分離物代表潛在的新物種，因?yàn)樗鼈兣c任何有效描述的物種的16S rRNA序列具有≤98.7%的序列相似性。在已鑒定的16個(gè)屬中，3個(gè)屬也在16S rRNA基因Illumina擴(kuò)增子測序分析中被鑒定，所有樣本的讀數(shù)均超過100。在這兩種方法鑒定的3個(gè)屬中，一個(gè)屬是芽孢形成菌（Bacillus），而另外兩個(gè)屬（Massillia和Staphylococcus）是非芽孢形成菌，但耐熱。
　　每個(gè)樣本的讀取計(jì)數(shù)在不同類型的樣本中有所不同（Kruskal-Wallis P<0.0001，KW=93.15），其中PMA未處理的樣本的計(jì)數(shù)高于PMA處理的樣本（P<0.00001）和對照組（無論處理如何）[PMA-（P<0.001）和PMA+對照組（P<0.001]（圖3a）。微生物豐富度在不同類型的樣品中也存在差異（Kruskal-Wallis P<0.0001，KW=84.31），PMA未處理樣品的豐富度高于PMA處理樣品和對照（P<0.00001）（圖3b）。PMA處理的樣品或?qū)φ战M之間的豐富度沒有差異。UniFrac未加權(quán)（圖3c）和加權(quán)（圖3d）分析顯示PMA處理的差異β多樣性。與PMA處理相關(guān)的特征（1250個(gè)總屬中的180個(gè)）的熱圖表示如圖所示，該熱圖表示是使用Calour（一種以微生物為中心的交互式分析工具[53]）中基于等級的差異豐度測量計(jì)算的。3e， 顯然PMA處理去除了大部分死亡微生物。當(dāng)從給定采樣日期和地點(diǎn)的PMA和非PMA樣本中檢測和比較序列時(shí)，平均約33%的OTU豐度被確定為來自活細(xì)胞或由于加工過程中的背景污染而存在。
　　除了對RPCA產(chǎn)生的Aitchison距離進(jìn)行PCA外，還通過未加權(quán)和加權(quán)UniFrac上的PCoA評估16S rRNA基因擴(kuò)增子測序組成的變化。PMA處理和收集時(shí)間點(diǎn)導(dǎo)致了微生物群的顯著差異（圖3f），并導(dǎo)致了解釋的總效應(yīng)大小的大部分（表S1）。PMA處理導(dǎo)致的β多樣性的這些變化部分歸因于假單胞菌（目）相對于Bacilli（類）的對數(shù)比率的降低（圖3g）。使用假單胞菌（順序）與Bacilli（類別）的對數(shù)比率來理解微生物多樣性的變化，因?yàn)榕c假單胞菌相關(guān)的讀數(shù)在采樣環(huán)境中沒有增加，而Bacilli讀數(shù)在入口與設(shè)施內(nèi)部之間有所增加。
　　為了解釋數(shù)據(jù)的重復(fù)測量結(jié)構(gòu)（即時(shí)間），CTF用于探索SAF位置之間的微生物群落變化。CTF而非RPCA、加權(quán)或未加權(quán)-UniFracβ多樣性距離揭示了SAF房間位置之間的顯著差異（表S2）。房間中的差異部分由根瘤菌（變形桿菌）與芽孢桿菌（厚壁菌）的對數(shù)比率來解釋（圖S1a；圖S1b）。隨著設(shè)施入口半徑的增加，還觀察到根瘤菌（變形桿菌）與芽孢桿菌（厚壁菌）的對數(shù)比率降低。我們進(jìn)一步假設(shè)，鑒于已知的芽孢形成能力，芽孢的彈性可能是SAF房間位置之間觀察到的變化的驅(qū)動(dòng)因素。根瘤菌和芽孢桿菌通常都存在于環(huán)境中，因此很容易從外部來源帶入。但根瘤菌是非孢子形成的，在遠(yuǎn)離入口的地方很可能是不存活的， 注意并計(jì)算了兩者之間比率的變化。
　　使用Deutsche Sammlung von Mikrooorganismers und Zellculturen（DSMZ）BacDive數(shù)據(jù)庫的祖狀態(tài)重建，通過SEPP插入樹預(yù)測孢子形成能力（平均精度=0.83；圖S2）。預(yù)測的非孢子形成微生物和孢子形成微生物的位置平均對數(shù)比率與距SAF設(shè)施入口的徑向距離相關(guān)（Pearson相關(guān)（r=0.61，P=0.027；圖4a），表明與非孢子形成菌相比，孢子形成菌的數(shù)量隨著遠(yuǎn)離入口而減少。使用AGP和EMP源數(shù)據(jù)集對每個(gè)房間隨時(shí)間的微生物源進(jìn)行跟蹤，揭示了SAF污染細(xì)菌的可能來源。隨著入口半徑的增加，動(dòng)物表面（AGP；皮膚）的貢獻(xiàn)減少，土壤（EMP；非鹽水）來源的貢獻(xiàn)增加（圖4b）。非鹽水表面（EMP） 也有助于作為源環(huán)境，但除了在800像素的半徑處的尖峰之外保持穩(wěn)定。
　　對所比較的所有設(shè)施的詳細(xì)描述和解釋超出了本報(bào)告的范圍，但我們提供了當(dāng)前時(shí)間序列SAF數(shù)據(jù)與之前的100拭子KatharoSeq JPL-SAF數(shù)據(jù)、一個(gè)新生兒重癥監(jiān)護(hù)室、一個(gè)鮑魚飼養(yǎng)設(shè)施、，以及三個(gè)國際空間站（ISS）環(huán)境數(shù)據(jù)，用于表征一系列低生物量環(huán)境并將其相互關(guān)聯(lián)（圖4c，d）[1]。在五個(gè)環(huán)境中的每一個(gè)環(huán)境中，極其清潔的鮑魚養(yǎng)殖設(shè)施都表現(xiàn)出與其他設(shè)施樓層完全不同的微生物特征。盡管所有其他設(shè)施在微生物多樣性方面看起來相似（圖4c）， 加權(quán)Unifrac分析的詳細(xì)特征表明，與JPL-SAF時(shí)間序列樣本相比，新生兒重癥監(jiān)護(hù)室和ISS表面的微生物多樣性組成存在差異。與之前的JPL KatharoSeq研究相比，本次JPL時(shí)間序列數(shù)據(jù)點(diǎn)的微生物群落組成有所不同（圖4d）。
　　在PMA處理的樣品中，所有樣品的總讀數(shù)超過100，共鑒定出46個(gè)非孢子形成屬和8個(gè)孢子形成屬（圖5）。在非對照PMA處理的樣品中，讀數(shù)分解為4.28%（NSA孢子形成物）、9.66%（非NSA孢子生成物）和86.05%（非孢子形成物。在PMA處理的樣品中鑒定出的十個(gè)最主要的屬是鞘氨醇菌屬、假單胞菌屬、糞桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、不動(dòng)桿菌屬、偶氮螺旋菌屬、芽孢桿菌屬，Deinococcus屬，不動(dòng)桿菌和節(jié)桿菌屬。在十個(gè)最突出的總屬中，只有兩個(gè)屬（梭狀芽孢桿菌屬和芽孢桿菌屬）是孢子形成菌。這八個(gè)孢子形成屬分別是梭狀芽孢桿菌、芽孢桿菌、放線菌屬、地芽孢桿菌屬、放線酵母屬、多力子菌屬、微孢子菌屬和分枝桿菌屬。
　　芽孢桿菌屬和放線菌屬是PMA樣品中檢測到的唯一兩種NSA孢子形成菌。芽孢桿菌是時(shí)間上最頻繁的NSA孢子形成菌，在第2、3、4、5、6、7、10和11次采樣中，其讀數(shù)比放線菌多?；蛘?，在PMA樣品中檢測到總共六種非NSA孢子形成物（放線菌、梭狀芽孢桿菌、多力子菌、地芽孢桿菌、微孢子菌、分枝桿菌）。土芽孢桿菌是時(shí)間上最豐富的非NSA孢子形成體，在第一次采樣過程中非NSA的孢子形成體讀數(shù)最多。在PMA樣品中共檢測到46種非孢子形成物。每個(gè)采樣階段最豐富的非孢子屬各不相同；然而，不動(dòng)桿菌在第二次和第四次采樣中的讀數(shù)最多。
　　NSA孢子、非NSA孢子形成物和非孢子形成物的比較沒有顯示出任何一致的微生物種群模式（圖5a）。然而，與非NSA孢子形成劑相比，采樣階段4、6和8的NSA孢子讀數(shù)更高。在其他每一次采樣過程中，非NSA孢子讀數(shù)都大于NSA孢子的讀數(shù)。此外，非孢子形成物的讀數(shù)大于NSA孢子和非NSA孢子類別在每個(gè)采樣階段的總讀數(shù)。圖5b，c中用NSA孢子和非NSA孢子的讀數(shù)計(jì)算的擴(kuò)增子測序讀數(shù)的熱圖清楚地表明，與孢子相關(guān)的讀數(shù)在對照組中少于100個(gè)讀數(shù)（1個(gè)現(xiàn)場對照組除外），并且在第8次采樣期間采集樣品時(shí)最為豐富。13個(gè)地點(diǎn)的活微生物種群（PMA處理的樣品）的空間和時(shí)間分布如圖所示。5d。位置#5、7， 和8顯示通過NSA方法可檢測到的孢子的存在高于非NSA孢子。在其他地區(qū)發(fā)現(xiàn)非NSA孢子形成物的發(fā)生率較高，這證實(shí)了NSA方法錯(cuò)過了大多數(shù)可能需要其他最佳培養(yǎng)條件才能生長的孢子形成物。此外，不能排除這些孢子形成微生物可能處于營養(yǎng)細(xì)胞狀態(tài)，并在80°C期間被殺死；NSA方法的15分鐘熱沖擊程序。值得注意的是，與孢子形成者相比，所有這些位置都有更多的非孢子形成成員。
　　芽孢桿菌是空間上最豐富的NSA孢子形成體，其NSA孢子生成體總量最高，位于位置12。地芽孢桿菌是空間上最常見的非NSA孢子形成體，位置1中非NSA的孢子形成體讀數(shù)最多?？臻g上最豐富的非孢子形成體是鞘氨醇菌，位置10的讀數(shù)較高（圖5c）。
　　在PMA現(xiàn)場對照中未檢測到NSA孢子形成物。在PMA陰性對照中僅檢測到芽孢桿菌（2個(gè)讀數(shù)）。對照組中最豐富的非NSA孢子形成物是PMA現(xiàn)場對照中的梭狀芽孢桿菌（136個(gè)讀數(shù)）和PMA陰性對照中的土芽孢桿菌（6個(gè)讀數(shù)）。PMA現(xiàn)場對照中最豐富的非孢子形成物是不動(dòng)桿菌（518個(gè)讀數(shù)）和PMA陰性對照中的Dorea（370個(gè)讀數(shù)）（圖5b，c）。
　　如Hendrickson等人（2017）之前所述，通過FACS分析了25個(gè)樣本，以估計(jì)活微生物的數(shù)量。通過FACS鑒定的活細(xì)胞被隨機(jī)分類到384孔微孔板中，從每個(gè)測試樣品中收集317個(gè)單獨(dú)的細(xì)胞（圖6a）。對于這項(xiàng)研究，樣本2016-07-12位置#1被選擇用于單細(xì)胞基因組學(xué)分析的原理證明，并且是唯一使用所有三種方法（NSA、擴(kuò)增子測序和單細(xì)胞基因組測序）進(jìn)行分析的樣本。選擇該樣本是因?yàn)樗挥诟拷鼭崈羰胰肟?img src="../uploads/230210/1-2302101436061H.png" title="PM2.5檢測儀（YT-HPC3000A）_PM10檢測丨家用" alt="PM2.5檢測儀（YT-HPC3000A）_PM10檢測丨家用">的位置，并且據(jù)證明具有更高的活生物負(fù)載（每平方米8.8 x 105個(gè)活細(xì)胞）進(jìn)行分析。此外，該樣品上的平均孢子數(shù)為每平方米表面積35個(gè)孢子，091 [23]. 其中一個(gè)微板的16S rRNA基因的基因組測序和PCR篩選的組合確定了317個(gè)產(chǎn)生的SAG中的78個(gè)的分類隸屬關(guān)系（圖6b）。在已鑒定的SAG中，72個(gè)被鑒定為不動(dòng)桿菌，3個(gè)被鑒定是鞘氨醇單胞菌，2個(gè)被鑒定成副球菌，1個(gè)被鑒定出銅三菌。通過對另外兩個(gè)SAG微板的16S rRNA基因PCR篩選，還發(fā)現(xiàn)了其他屬，包括Microvirga和Novosphinglobium。RedoxSensor Green陽性細(xì)胞的大小、花期和身份如圖所示。6b。
塵埃粒子計(jì)數(shù)