對(duì)于宇航員來說，探索太空途中需面對(duì)諸多已知的健康問題，包括骨密度下降、肌肉萎縮和某些心理困擾。

除此之外，科學(xué)家逐漸發(fā)現(xiàn)，跟隨宇航員進(jìn)入太空的地球微生物，似乎也是一種潛在威脅。

太空環(huán)境迥異于地球，高輻射而微重力。雖然科學(xué)界還遠(yuǎn)未有確鑿論斷，但有理由認(rèn)為這些巨大差異可能導(dǎo)致宇航員的微生物組發(fā)生意想不到的變化，甚至誘發(fā)一系列健康問題，尤其在長(zhǎng)途的太空旅行（例如前往另一個(gè)星球）中，這些問題可能更為嚴(yán)重。

英國(guó)諾森比亞大學(xué)的環(huán)境微生物學(xué)教授戴維·皮爾斯（David Pearce）于今年2月發(fā)表論文，探討了“火星之旅對(duì)腸道微生物可能產(chǎn)生的影響”，“受影響的微生物組可能導(dǎo)致難以預(yù)測(cè)的疾病”。

目前這方面的直接研究相當(dāng)有限，因?yàn)橹挥写蠹s600人去過太空，而且通常不會(huì)停留很長(zhǎng)時(shí)間；國(guó)際空間站旅行的平均時(shí)長(zhǎng)約為6個(gè)月。

包括皮爾斯在內(nèi)的許多研究者都試圖搞清楚宇航員微生物組在太空環(huán)境里的狀況，會(huì)否如他們猜測(cè)的那樣受擾失衡。

皮爾斯如此說道：“他們將旅行相當(dāng)一段時(shí)間，微生態(tài)失調(diào)（即微生物組受擾失衡）如果發(fā)生了，會(huì)導(dǎo)致宇航員健康受損和機(jī)能削弱嗎？”

南極猶如太空，菌群確遭變故

在一部分學(xué)者看來，如果能讓人體在地面經(jīng)歷類似于太空的環(huán)境，那也不失為一種研究太空對(duì)人體影響的好方法。

“平替”方案產(chǎn)生了。

諾貝托·岡薩雷斯-華爾貝（Norberto González-Juarbe）是美國(guó)克雷格·文特爾研究所傳染病和基因組醫(yī)學(xué)小組的成員，負(fù)責(zé)宇航員微生物組研究項(xiàng)目，目前正聚焦于南極洲工作站工作人員的微生物組。

在華爾貝等人看來，這些站點(diǎn)的工作環(huán)境在一定程度上類似于宇航員身處的太空環(huán)境——黑暗、封閉、人類接觸有限。

華爾貝團(tuán)隊(duì)計(jì)劃分析來自這些工作人員的樣本，了解其胃腸道微生物組成如何變化，以及其免疫系統(tǒng)如何響應(yīng)類似宇宙空間站的環(huán)境。

根據(jù)華爾貝的說法，早期結(jié)果顯示腸道微生物組確實(shí)發(fā)生了變化，他們目前正在關(guān)注免疫學(xué)數(shù)據(jù)。預(yù)計(jì)今年年底會(huì)公布結(jié)果。

當(dāng)然，僅模擬太空是不夠的，研究者需要直接觀察真實(shí)太空的影響。

在2019年的一項(xiàng)工作中，科學(xué)家比較了宇航員斯科特·凱利（Scott Kelly）和他雙胞胎兄弟馬克（Mark）的微生物組，前者于2015年前往國(guó)際空間站并駐留將近一年。研究結(jié)論是——

斯科特的微生物組確實(shí)在太空中發(fā)生了變化，包括擬桿菌（Bacteroidetes）數(shù)量減少和厚壁菌（Firmicutes）數(shù)量增加。

前者的失調(diào)與神經(jīng)、免疫系統(tǒng)和代謝問題有關(guān)，后者是一種有助于分解某些淀粉和纖維的細(xì)菌。

皮膚和胃腸道都出現(xiàn)問題

2019年，克雷格·文特爾研究所的另一個(gè)項(xiàng)目調(diào)查了9名在國(guó)際空間站上度過6~12個(gè)月的宇航員，從他們皮膚、鼻子和舌頭的不同部位采集樣本，還收集其糞便、血液和唾液，以及空間站和站內(nèi)水系統(tǒng)各處表面的樣本。

回到地球后，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從樣本中提取DNA并對(duì)其測(cè)序，以了解宇航員的微生物組如何隨時(shí)間變化。

結(jié)果顯示，包括γ-變形菌（Gammaproteo bacteria）在內(nèi)的各種皮膚微生物數(shù)量減少。團(tuán)隊(duì)成員推測(cè)這可能是導(dǎo)致宇航員在太空中時(shí)常出現(xiàn)皮疹和皮膚過敏現(xiàn)象的原因。

此外，他們發(fā)現(xiàn)宇航員的胃腸道微生物組也發(fā)生了變化：阿克曼氏菌（Akkermansia）和瘤胃球菌（Ruminococcus）——兩種在維持消化道黏液完整性和分解碳水化合物方面發(fā)揮重要作用的細(xì)菌——似乎減少至原來的1/5。

華爾貝表示，腸道微生物組的變化會(huì)影響食物的新陳代謝、骨骼健康甚至認(rèn)知。在太空中停留更長(zhǎng)時(shí)間——比如往返火星18個(gè)月——可能會(huì)使這些問題更復(fù)雜。

太空惡劣環(huán)境可能催生更強(qiáng)微生物

不過并非所有人都相信人類微生物組會(huì)在太空中發(fā)生變化。加州大學(xué)圣迭戈分校兒科學(xué)教授、斯克里普斯海洋研究所生物學(xué)部主任杰克·吉爾伯特（Jack Gilbert）表示，現(xiàn)有研究的主題太少，無法得出任何結(jié)論，“而且做任何具備統(tǒng)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)性的研究都非常困難”。（他對(duì)前文介紹的凱利雙胞胎研究也持懷疑態(tài)度。）

根據(jù)吉爾伯特的說法，太空中更令人擔(dān)憂的情況可能是微生物逃離人體。

2016年3月，國(guó)際空間站的宇航員從空間站餐桌上采集了樣本；6天后，樣本被帶回地球。吉爾伯特團(tuán)隊(duì)分離出樣本里的微生物，選出兩種尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum，一種世界性分布的土傳病原真菌）菌株，并對(duì)其進(jìn)行基因測(cè)序。

然后，研究人員將分離出的真菌樣本與62種其他菌株做比較，發(fā)現(xiàn)國(guó)際空間站樣本的遺傳學(xué)情況不同于陸地樣本。此外，他們還發(fā)現(xiàn)一些空間站微生物能殺死更多線蟲。

吉爾伯特指出，真菌可能因太空的嚴(yán)酷環(huán)境而變得更具致病性，他們團(tuán)隊(duì)正開展新研究以求闡明其中關(guān)聯(lián)。

微生物更喜歡溫暖潮濕的區(qū)域，例如人體內(nèi)環(huán)境；當(dāng)它們遷移至寒冷干燥的表面，同時(shí)經(jīng)受輻射和失重環(huán)境——新的生存技能就可能成功get，并世代相傳。

“不幸的是，其中一些技能與抗生素耐藥性或?qū)θ祟惖母鼜?qiáng)毒力等因素有關(guān)。”

宇航員一般都身體很健康，因此他們被黑化后的微生物感染的幾率很小。然而，如果有人在長(zhǎng)途太空旅行中因食物中毒或疲勞而致免疫系統(tǒng)減弱，“某些頑固且狂暴的幸存者”便可能侵襲得手。

普遍觀點(diǎn)：我們根本還搞不清楚狀況

專家普遍認(rèn)為，現(xiàn)有的太空人類微生物組研究仍存很多未知數(shù)。引用歐洲空間局SciSpacE項(xiàng)目負(fù)責(zé)人妮可·巴克利（Nicole Buckley）的觀點(diǎn)：

太空旅行中的疾?。ㄈ缡撸┦欠裼晌⑸鷳B(tài)失衡引發(fā)，還是說受到其推動(dòng)，又或者，微生物組變化其實(shí)是對(duì)疾病的反應(yīng)？我們無法就此下判斷。

皮爾斯也持類似觀點(diǎn)：我們還不清楚應(yīng)如何在太空里重新穩(wěn)定一個(gè)人的微生物組，以防止其失控致病。我們知道，糞便移植，通過將健康供體糞便里的有益細(xì)菌移植到患者體內(nèi)，可幫助后者恢復(fù)免疫功能，但微生物組實(shí)在太復(fù)雜了，這樣的方法“不像服用常規(guī)藥物”那般準(zhǔn)確，“你所管理的生物體可能會(huì)產(chǎn)生理想結(jié)果，也可能不會(huì)”。

面對(duì)可能的微生物組改變，采取一些簡(jiǎn)單措施或可提供幫助。華爾貝表示，攝入新鮮水果和蔬菜等高纖維食物，能培養(yǎng)在胃中產(chǎn)生短鏈脂肪酸的微生物，有助于支持免疫系統(tǒng)。巴克利指出，益生菌和益生菌食品也能在這方面發(fā)揮效用。

根據(jù)NASA高級(jí)食品技術(shù)項(xiàng)目首席科學(xué)家格蕾絲·道格拉斯（Grace Douglas）的說法，太空中的宇航員確實(shí)可以獲得凍干食品，這些食品具有“正常水平的食物相關(guān)微生物”，但經(jīng)過了加工，不含任何病原體。宇航員還可通過補(bǔ)給獲得少量新鮮水果和蔬菜。

母乳低聚糖被認(rèn)為對(duì)于在嬰兒體內(nèi)創(chuàng)造健康微生物組很重要。歐洲空間局目前正開展一項(xiàng)研究：他們將人類母乳中的低聚糖提供給在南極洲康科迪亞工作站駐留一年多的研究人員，作為其飲食的重要部分，旨在測(cè)試低聚糖對(duì)南極工作人員微生物組、免疫系統(tǒng)和情緒的影響。

另一方面，宇航員旅行時(shí)可能還會(huì)與機(jī)會(huì)病原體較量較量，例如肺炎鏈球菌和金黃色葡萄球菌。這些微生物通常是良性的，但能在人體免疫系統(tǒng)削弱時(shí)變得危險(xiǎn)。

飛往火星的旅途要比停留國(guó)際空間站漫長(zhǎng)得多，宇航員微生物組的變化就更難預(yù)測(cè)。不過鑒于NASA計(jì)劃在2030年代末或2040年代初才奔火，科學(xué)家們還有足夠時(shí)間了解“微生物組-宇航員健康關(guān)聯(lián)”。

用皮爾斯的話說，在那之前，科學(xué)家應(yīng)使用各種可用方法去認(rèn)知微生物——無論是模擬太空的地面研究，真實(shí)太空環(huán)境下的研究，還是常規(guī)的人類微生物組測(cè)試。

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