太空中的微生物

任天

1998年，俄羅斯的和平號空間站（Mir）的軌道運行已到第12年，開始出現(xiàn)老化跡象，停電頻繁、電腦故障、氣候控制系統(tǒng)泄漏等等，都是時不時會遇到的問題。然而，當宇航員們展開研究，對與他們共享生活空間的微生物類型進行評估時，卻得到了十分意外的發(fā)現(xiàn)。

他們打開一個檢查面板，發(fā)現(xiàn)了幾個渾濁的水滴——每個都有足球那么大。后來的分析顯示，水滴中充滿了細菌、真菌和螨蟲。更讓人擔心的是，有些微生物大量繁殖，已經(jīng)開始侵蝕空間站窗戶周圍的橡膠密封件;還有的微生物會分泌酸性物質(zhì)，正慢慢地腐蝕電纜。

從地球向和平號空間站發(fā)射的每一個太空艙模塊都是近乎“無瑕”的，由戴著面罩和防護服的工程師在潔凈的房間里組裝而成。然而，來自各國的男女宇航員進駐空間站實驗室，也將眾多不受歡迎的生命帶到了軌道上。

我們與微生物共享身體，它們也伴隨我們一生。據(jù)估計，我們身體里一半以上的細胞都不是人類細胞，而是由各種微小生物組成，從腸道里的細菌，到啃噬我們死皮的螨蟲。大多數(shù)微生物不僅無害，而且是保障健康所必不可少的，使我們能夠消化食物并抵御疾病。無論去到哪里，我們都會帶著微生物群。到了太空中，它們也會像人類一樣，不斷學習并適應太空生活。

克里斯汀·莫伊斯爾-埃辛格是奧地利格拉茨醫(yī)科大學的微生物學家，于近期領(lǐng)導了歐洲空間局（ESA）的一項研究，利用宇航員在空間站上采集的樣品，對國際空間站（ISS）的微生物群落進行分析。“太空是一個非常緊張的環(huán)境，不僅僅對人類而言是如此，”她說，“太空飛行會給宇航員帶來壓力，而我們想知道這些微生物是否也會受到壓力，并做出不好的反應。”

她的研究很及時。2000年11月，首批宇航員登上國際空間站，到今年11月時，人類在國際空間站上的連續(xù)工作時間就將達到20年。當全世界都在對抗新型冠狀病毒疫情的背景下，這項研究提出了一個有趣的問題：如何使空間站免受有害微生物的侵害？

在和平號空間站的微生物研究之后，生物學家一直在擔心空間站上可能還生活著其他生物，特別是某些可能危及空間站甚至威脅宇航員生命的微生物。莫伊斯爾-埃辛格說：“我們希望看到微生物群落的基因組成及變化，因為它們必須經(jīng)歷適應的過程。”

科學家發(fā)現(xiàn)，國際空間站已經(jīng)穩(wěn)定地培養(yǎng)了大約55種類型的微生物。盡管沒有重力，但這些細菌、真菌、霉菌、原生動物和病毒都已經(jīng)很好地適應了太空環(huán)境。

“它們并沒有表現(xiàn)出對抗生素更強的抵抗力，也沒有其他對人類有潛在危害的特征，”莫伊斯爾-埃辛格說，“但我們確實發(fā)現(xiàn)它們適應了所有的金屬表面。”這些能夠吞噬金屬的微生物被稱為“嗜技術(shù)微生物”（technophile）。與和平號空間站上的微生物一樣，它們可能會對國際空間站的各個系統(tǒng)構(gòu)成長期風險。“從長遠來看，這可能會給空間站的合理和安全管理帶來困難，”莫伊斯爾-埃辛格說道。

宇航員需要幫助控制國際空間站的微生物種群。每周，宇航員都要用抗菌濕巾擦拭物體表面，并使用真空吸塵器吸走所有散落的碎片。這是最重要的日常“家務”，可以保持廚房區(qū)域清潔，并防止沾了汗液的運動裝備和實驗設備發(fā)霉。 “在一定程度上，我們要依賴宇航員來做家務，”歐洲空間局生命支持系統(tǒng)研究負責人克里斯多夫·拉瑟爾說，“但我們也通過技術(shù)手段來過濾空氣，保持水的清潔。”和平號的經(jīng)驗教訓已應用于國際空間站的設計和運作，包括讓環(huán)境更干燥（生命喜歡水），空氣更加流通，并且通過持續(xù)的微風將灰塵吹向過濾系統(tǒng)。

“在家里和在國際空間站的主要區(qū)別是，這里的灰塵不會沉積，而是會積聚在通風口，”拉瑟爾說，“而且，其他任何物體，比如鉛筆或眼鏡等，也會被吹向空氣過濾器。”事實上，任何沒有固著在墻上的東西都有移動的趨勢。

國際空間站的經(jīng)驗表明，人類可以與自身的微生物群共存，幾乎沒有不良影響。科學家們現(xiàn)在擔心的是，當我們離開相對安全的近地軌道，前往月球和火星時又會發(fā)生什么。“目前空間站位于范艾倫輻射帶內(nèi)，因此輻射暴露較少。”拉瑟爾說，“當我們穿過范艾倫輻射帶時，輻射暴露的程度就會更強，微生物（通過基因突變）的進化可能就會更快。”美國國家航空航天局（NASA）目前正在開發(fā)下一個空間站，作為前往火星等目的地的中轉(zhuǎn)站。這是一個月球軌道實驗室，稱為“門戶”，宇航員將在那里生活幾個星期，之后可能會將其空置幾個月。“我們必須確保宇航員在離開和返回時，不會留下有利于微生物生長的環(huán)境，”拉瑟爾表示，“因為后果可能會很嚴重。”

對火星探測而言，人類本身就成了一大難題。要清除宇航員體內(nèi)所有的微生物痕跡是不可能的，甚至可能是致命的。那么，我們應該如何阻止自己污染原始的火星環(huán)境，或者將火星微生物誤認為是我們從地球帶來的？歐洲空間局的行星保護官員格哈德·克米內(nèi)克說，“宇航員將穿著宇航服以維持生命，并將任何污染都留在宇航服內(nèi)。”

目前的挑戰(zhàn)是如何防止宇航服外的人類微生物污染火星環(huán)境。當然，更緊迫的問題是如何將火星上的微生物帶回地球。目前，一項將火星土壤和巖石樣品帶回地球的任務正在進行中，這些樣品中可能含有生命。對科學家來說，將太空微生物帶回地球確實存在著不可知的風險。盡管最新的研究表明，國際空間站上沒有任何危險的微生物，但了解空間站上微生物群的進化將有助于確保第一批從火星返回的宇航員的安全。

◎ 來源|新浪科技（有刪減）