01太空微生物威脅

在探索太空的過程中， 宇航員在太空面臨傳統(tǒng)健康挑戰(zhàn)及微生物組變化導致的新威脅，后者可能引發(fā)未知健康問題，如骨密度下降、肌肉萎縮以及某些心理困擾?？茖W家們最近發(fā)現，伴隨宇航員進入太空的地球微生物，也可能成為一種新的健康隱患。太空環(huán)境與地球截然不同，其高輻射和微重力的特性可能引發(fā)宇航員體內微生物組的意想不到的改變，甚至可能導致一系列健康問題。特別是在進行長途太空旅行，例如前往火星等星球時，這些潛在風險可能更加不容忽視。

今年2月，英國諾森比亞大學的環(huán)境微生物學教授戴維·皮爾斯發(fā)表了一篇論文，深入探討了“火星之旅對腸道微生物可能產生的影響”。他指出，受影響的微生物組可能引發(fā)一系列難以預測的疾病。然而，目前關于這一領域的直接研究仍然非常有限。盡管已有大約600人曾進入太空，但他們的太空旅行通常持續(xù)時間較短，例如國際空間站旅行的平均時長僅為6個月。因此，許多研究者，包括皮爾斯在內，都在努力揭示宇航員在太空環(huán)境中的微生物組狀況，以弄清其是否會如預期般受到干擾并導致失衡。皮爾斯特別強調：“在長時間的火星之旅中，微生態(tài)失調（即微生物組受擾失衡）一旦發(fā)生，將對宇航員的健康造成損害和機能削弱?！?/p>

? 微生物組變化研究

南極，這片被稱作地球的“第五大陸”，其極端環(huán)境竟與太空有著異曲同工之妙。正因如此，有學者提出了一種創(chuàng)新的“平替”方案：若能讓人體在地面歷經與太空相似的環(huán)境，這將為我們研究太空對人體帶來的影響提供一種新的途徑?；谶@一設想，美國克雷格·文特爾研究所的傳染病和基因組醫(yī)學小組展開了一項關于宇航員微生物組的研究項目。該項目的焦點目前集中在南極洲工作站員工的微生物組上。在這些站點，工作人員身處一個黑暗、封閉且與外界接觸有限的環(huán)境，這恰恰與宇航員在太空中的處境頗為相似。 由于太空環(huán)境獨特性，研究微生物組變化尤為重要，尤其是長時間任務中健康風險加劇。

? 腸道菌群影響

初步研究結果顯示，腸道微生物組在這些站點工作人員的體內確實發(fā)生了顯著變化。目前，團隊正聚焦于免疫學數據，并預計在今年年底前公布詳細的研究結果。然而，僅僅模擬太空環(huán)境還不足以全面揭示太空對人體帶來的影響。為了更深入地了解真實太空環(huán)境的影響，科學家們還需要進行更為直接的研究。在這方面，2019年的一項重要工作顯得尤為突出。科學家們對比了宇航員斯科特·凱利與他雙胞胎兄弟馬克的微生物組。斯科特曾在2015年前往國際空間站并駐留了將近一年，而這一經歷對其微生物組產生了深遠的影響。

斯科特·凱利的微生物組變化顯示出腸道菌群失衡可能帶來健康風險，具體變化影響消化、免疫和骨骼健康。在太空中，斯科特的微生物組經歷了顯著的變化。具體而言，擬桿菌（Bacteroidetes）的數量出現了減少，而厚壁菌（Firmicutes）的數量則有所增加。擬桿菌的失衡與神經、免疫系統(tǒng)以及代謝方面的問題緊密相關，而厚壁菌則是一種能夠分解某些淀粉和纖維的細菌，對人體的消化系統(tǒng)有著重要的影響。

? 皮膚和微生物

皮膚微生物在太空減少，可能導致宇航員皮疹和過敏，胃腸道菌群變化也影響整體健康。在太空中，斯科特所面臨的微生物組變化不僅局限于某個特定區(qū)域，而是全身性的。這種變化不僅影響了他的腸道健康，還對他的皮膚狀況產生了不良影響。

2019年，克雷格·文特爾研究所開展了一項研究，對象是9名在國際空間站上駐留了6至12個月的宇航員。研究團隊采集了他們皮膚、鼻子、舌頭等部位的樣本，同時收集了糞便、血液和唾液，以及對空間站和站內水系統(tǒng)各處表面的樣本。

在返回地球后，這些樣本被用于提取DNA并進行測序，旨在揭示宇航員微生物組隨時間變化的規(guī)律。結果顯示，包括γ-變形菌在內的多種皮膚微生物數量在太空中有所減少。研究團隊推測，這可能是導致宇航員在太空中出現皮疹和皮膚過敏現象的原因之一。同時，研究還發(fā)現宇航員的胃腸道微生物組也發(fā)生了顯著變化。特別是阿克曼氏菌和瘤胃球菌這兩種對維持消化道黏液完整性和分解碳水化合物至關重要的細菌，它們的數量在太空中顯著減少，降至原來的五分之一左右。

02微生物影響研究與挑戰(zhàn)

? 空間站菌群實驗

盡管有研究顯示宇航員在太空中的微生物組會發(fā)生變化，但并非所有人都認同這一觀點。杰克·吉爾伯特教授，作為加州大學圣迭戈分校的兒科學權威和斯克里普斯海洋研究所生物學部主任，對現有研究持保留意見。他認為，由于研究主題有限，目前還無法得出確切結論，并且統(tǒng)計上的嚴謹性也面臨挑戰(zhàn)。此外，他對前文提及的凱利雙胞胎研究也持懷疑態(tài)度。然而，吉爾伯特教授也指出，太空環(huán)境中一個更值得擔憂的問題是微生物可能逃離人體，從而對太空環(huán)境造成潛在威脅。

研究國際空間站中真菌，顯示其致病性可能增強，威脅太空環(huán)境和宇航員健康。2016年3月，國際空間站的宇航員在餐桌上采集了樣本，并在6天后將其帶回地球。吉爾伯特團隊隨后從樣本中分離出微生物，并特別挑選出兩種尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）進行基因測序。這兩種真菌是世界上廣泛分布的土傳病原菌。通過與62種其他菌株的對比分析，研究人員發(fā)現國際空間站樣本的遺傳特征與陸地樣本存在顯著差異。更令人驚訝的是，他們還發(fā)現某些空間站微生物對線蟲的殺傷力更強。

? 潛在應對策略

通過飲食調整和益生菌維持宇航員微生物組健康，并在火星任務前進行深入研究。專家普遍認為，目前對于太空中的微生物組研究仍存在諸多未知。例如，太空旅行中的某些疾病是否由微生態(tài)失衡所引發(fā)，或是受到其推動，又或者是微生物組對疾病的自然反應，這些問題尚無定論。此外，如何有效穩(wěn)定宇航員的微生物組以預防潛在疾病，也是一個亟待解決的難題。盡管糞便移植等治療方法在某些情況下可能有效，但由于微生物組的復雜性，其效果并不總是如我們所愿。

面對這些挑戰(zhàn)，專家們提出了一些應對策略。攝入高纖維食物，如新鮮水果和蔬菜，可以培養(yǎng)有益微生物，從而支持免疫系統(tǒng)。同時，益生菌和益生菌食品也被證明在這方面具有積極效果。另外，NASA提供的凍干食品雖然不含任何病原體，但保留了正常水平的食物相關微生物，為宇航員提供了必要的營養(yǎng)支持。在太空旅行中，宇航員還可能面臨與機會病原體的斗爭，如肺炎鏈球菌和金黃色葡萄球菌。這些微生物在人體免疫系統(tǒng)正常時通常無害，但在免疫系統(tǒng)受損時可能變得危險。因此，保持免疫系統(tǒng)的健康對于宇航員來說至關重要。

飛往火星的旅程相較于國際空間站的停留時間要長得多，這也意味著宇航員微生物組的變化將面臨更大的不確定性。盡管如此，鑒于NASA計劃在2030年代末或2040年代初才啟動火星任務，科學家們仍有充足的時間來深入研究“微生物組與宇航員健康之間的關聯”。在這之前，科學家們可以利用各種手段，包括地面模擬太空的研究、真實太空環(huán)境下的實驗，以及常規(guī)的人類微生物組測試，來全面認知微生物的多樣性和特性。

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