火星任务会让人类生病吗？太空环境可能会让某些细菌变得特别难缠

凯特·鲁宾斯(Kate Rubins)，美国国家航空航天局(NASA)人，正在国际空间站进行一项生物分子测序实验。未来的Tai 空DNA测序仪可以识别微生物，诊断疾病，甚至探测太阳系其他星球的DNA生命形式。照片由美国国家航空航天局的寺田拓哉·奥尼西拍摄

据《国家地理》(作者Nadia Drake，编译林)报道:虽然我们还不知道火星上是否存在微生物，但根据科学家对地球细菌的研究，too 空环境可能会让一些细菌变得特别困难。

没有人希望在Tai 空被感染，因为返回地球的任务可能会变得棘手。在医疗物资有限的框架下，机组人员无法治疗每一个可能出现的并发症，感染者更有可能危及整个任务。

对于未来人类的火星任务来说更是如此。如果too 空人不幸开始流鼻涕，最近的药店至少有5300万公里远！虽然在让Tai 空人进入Tai 空之前，我们已经做了很多预防措施来降低患病风险，但是如果到达红色星球后发现了一个全新的传染源，怎么办？

现在没有人知道火星上是否存在微生物。但如果这个星球上的“居民”不仅仅是人类的探测车和着陆器，那么这些生物很可能是隐藏在地下的单细胞生物。地下环境不仅可以躲避强辐射，还可以有水、养分和能量让深层地热系统附近的生物繁衍生息。

问题是，太多踏上火星的人[/k0/]如果想利用这个星球的地下资源，可能会暴露在火星细菌的潜在威胁下。更令人担忧的是，之前科学家对地球微生物的研究表明，有些细菌在Tai 空中的行为特别奇怪。在Tai 空长时间飞行过程中，了解宿主与病原体之间的反应如何变化是非常重要的。毕竟人类的火星任务需要几个月到几年的时间。

亚利桑那州立大学(Arizona State University)的谢丽尔·尼克森(Cheryl Nickerson)说，“在我们把人送上火星的长途飞行之前，最好先搞清楚微生物对太空的反应是什么空。」

检测感染

在20世纪60年代和70年代，至少有两次阿波罗任务受到了生病的Tai 空人的影响。1968年，阿波罗7号的指挥官沃利·希拉在发射15小时后感冒了。很快，他就把这种寒冷传播给了其他伙伴，躁动不安的Tai 空人甚至在Tai 空发起了“迷你叛乱”。

后来，在1970年，在臭名昭著的阿波罗13号任务发射之前，至少有一名预定的船员因接触麻疹患者而被替换。然后，在飞行过程中，机组成员弗雷德·海瑟出现了尿路感染的症状。他很痛苦，但无法得到治疗，并发展为长期肾脏感染。

现在，为了降低Tai 空人在地球之外罹患疾病的风险，Tai 空机构将首先隔离Tai 空人。根据美国宇航局现行规定，发射前七天，Tai 空人将进入隔离室空，只能与经过批准的家人和支持人员接触。然而，萨曼莎·克里斯托弗雷蒂，阿泰空说，仍有40到50人会真正接触到。

“仍然有许多人和我们一起度过隔离的日子，”她说。“我们偶尔会和其他人互动——但我们应该避免身体接触，他们会戴口罩。」

隔离期间，医生会定期评估泰空人和接触者的感染症状，如发热或咽喉痛等。

“虽然这听起来可能不有趣，但我们担心一些常见的传染病，如感冒或流感，因为这是最常见的病原体。美国宇航局詹森中心的医生罗伯特·马尔卡希(Robert Mulcahy)在一封电子邮件中写道，“我们不希望感冒等常见疾病在发射和对接等关键操作期间影响飞行人员的表现。」

从哈萨克斯坦发射到联盟号Tai 空飞船的Tai 空人也要经历类似的过程。然而，mulcahy和他的同事们目前正在更新NASA健康稳定计划中的检疫规定，以满足未来商业机组人员和从美国发射的NASA任务的要求。

他们提出的修正案包括将隔离期从7天延长至14天，增加对台空人与访客直接接触的限制，要求在隔离设施工作的非台空人额外接种疫苗。

“我们发现麻疹等疫苗可预防的疾病开始在美国卷土重来，”马尔卡希说。“因此，确保你在隔离期间没有接触到这些疾病是非常重要的。」

感到压抑

保护Tai 空人不暴露在飞行前患病的风险是一回事，但是如果是藏在人体内或者是藏在Tai 空船上，后面是Tai 空的微生物怎么办？

几十年来，科学家们一直在研究人类和微生物如何应对微重力，这可能对我们未来在低重力环境下的火星之旅也非常重要。虽然科学家并不完全了解这些反应的确切机制，但研究结果表明，too 空飞行会改变传染性微生物和免疫系统之间的对抗机制，原本微妙的平衡可能会转变为更有利于感染。

根据这项研究，低重力环境会削弱人体的免疫系统，使我们更容易感染疾病。同时，微重力似乎改变了微生物在压力下的反应。在某些情况下，它甚至可以增强致病性和耐药性。在太空空和地球上模拟微重力环境进行的数十项研究表明，太空空飞行会影响某些细菌对环境的反应。

“我们真的很惊讶微生物的致病性会因为too 空飞行而改变，”尼克松说。她的实验室已经证明存在一种特殊的鼠伤寒沙门氏菌(沙门氏菌enterica ssp。enterica系列。鼠伤寒杆菌(Typhimurium)，它会导致人类食物中毒，如果它在微重力状态下停留一段时间，它会变得更加致命。

2006年，他们让沙门氏菌跟随亚特兰蒂斯号航天飞机进入轨道。当Nixon和她的团队在地球上培养沙门氏菌的时候，Tai 空人也同时在Tai 空进行培养。当航天飞机Tai 空返回地球时，尼克松用沙门氏菌感染了地球上和Tai 空中的老鼠。

结果如何呢？Too 空飞行增加了沙门氏菌的毒性，让细菌以更低的剂量更快地杀死老鼠。然而，尼克松谨慎地指出，这种影响只是暂时的。

“这是一个短期实验，”她说。“我们看到的并不是永久的、可遗传的变化。细菌只是为了适应环境而变化。如果环境再发生变化，细菌也会改变适应方式。…这是细菌为了生存和感染世界各地的人类而必须做的事情。」

进一步的研究表明，微重力环境与沙门氏菌经常遇到的环境信号是一样的——即当液体在细胞表面移动并导致力减小时，它向细胞发出了可以开始感染的信号。在地球上，这样相对平静的状况可能出现在保护良好的肺囊或肠内，但在Tai 空，这样的环境无处不在。

“以前没有人证明过这一点，”尼克松说。“没有人认为物理状态可以改变生物体的毒性或致病性。」

全部封锁

但到目前为止，研究人员只在沙门氏菌中发现了这种飞行对活体动物诱发的微生物毒性增加的现象。然而，还有许多其他研究表明，too 空飞行改变了微生物的生长、大小、代谢、抗生素抗性和其他特性。

其中一些实验是在Tai 空进行的，另一些实验是在模拟微重力条件下进行的。测试对象中包含了许多众所周知的微生物，如大肠杆菌、鼠疫杆菌、变形链球菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念珠菌，这些都是可以感染酵母菌的真菌。有研究表明，在微重力环境下，一些微生物变得毒性更强，而另一些则相反，或者没有变化。

“过去50年的许多实验表明，Tai 空飞行过程中的微生物培养会产生独特的微生物反应，包括生长动力学、抗生素耐药性和生物膜形成的变化。美国宇航局的马克·奥特是这么说的。

值得注意的是，生物膜的变化可能会对人类健康和环境系统造成重大问题。这些微生物聚集并附着在表面共同生长，形成复杂的层状结构，增强对免疫防御和不良环境的抵抗力。所以这样的情况如果发生在人体内部，治疗起来会非常困难，而且如果是在Tai 空站上，会阻断和破坏Tai 空站的重要基础设施。

伦斯勒理工学院的辛西娅·柯林斯(Cynthia Collins)和她的同事在最近的一篇论文中报告说:“在自然界中，绝大多数细菌生长在附着于表面的微生物群落中。“在俄罗斯的和平号空间站上，发现了大量的生物膜，导致设备腐蚀，水质净化。」

2011年，科林斯和她的同事将泰空当地人弗雷德·海瑟飞行疾病的罪魁祸首绿脓杆菌送入了泰空亚特兰蒂斯号航天飞机。他们发现，与地球环境相比，Tai 空中的铜绿假单胞菌很容易形成更厚更大的生物膜。科学家还发现，这些细菌形成了“地球上从未见过的柱子-树冠结构”。

其他研究表明，在Tai 空中不仅有细菌生长，这些微生物的生长和行为的变化也使得我们更难杀死它们。1982年，在苏联Tai 空站的Salyut 7上进行的实验结果表明，特别是在地球轨道上，大肠杆菌对抗生素的耐药性会显著增加。

最近，泰空人特里·维尔茨和杰夫·威廉姆斯在国际空间站的八个地方——包括餐桌、泰空个人空房间，以及

“国际空间站不是一个无菌的环境，”马尔卡希说。“Taitai 空人们会像我们在家里一样定期打扫卫生。」

隶属喷气推进实验室的实验小组从这些样本中培养微生物，并对其基因进行测序。结果发现有9种致病生物和许多其他微生物，对包括青霉素在内的许多抗生素表现出耐药性。基因测序的结果也表明，这些微生物也可能对其他抗生素产生耐药性，但这一假设并未得到实验验证，无法证明too 空飞行是耐药性增加的罪魁祸首。

即使火星上寸草不生，没有生物，但保持未来人类生存环境的清洁仍然非常重要。同时，也要找出最佳对策，对抗可能在微重力环境下繁盛的地球细菌。

“我们能提前知道一切吗？不，我们甚至不知道为什么大多数病原体会在地球上引发疾病，”尼克松说。“但这很重要。微生物统治着我们的世界，而我们只是生活在微生物的世界里。」