一項(xiàng)新的研究表明，太空中的失重環(huán)境會(huì)影響細(xì)菌的遺傳物質(zhì)，使之繁殖能力變得更強(qiáng)。而適應(yīng)太空的細(xì)菌回到地球表面的重力環(huán)境當(dāng)中后，這種優(yōu)勢(shì)仍然存在。
科學(xué)家們多年來(lái)一直在研究細(xì)菌進(jìn)入太空后的表現(xiàn)。宇航員的免疫系統(tǒng)在太空中會(huì)減弱，因此評(píng)估長(zhǎng)時(shí)間飛行的感染風(fēng)險(xiǎn)是很重要的工作。此前的研究發(fā)現(xiàn)，太空中失重的環(huán)境可以讓細(xì)菌聚集成獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，說(shuō)明太空對(duì)微生物有著獨(dú)特的影響。
在最新的研究當(dāng)中，美國(guó)休斯頓大學(xué)的 Madhan Tirumalai 和同事將大腸桿菌放置在模擬失重的旋轉(zhuǎn)機(jī)器當(dāng)中，并使之繁殖超過(guò) 1000 代，比此前的研究長(zhǎng)得多。
模擬失重環(huán)境的旋轉(zhuǎn)儀器，圖像 Hammond/《腎臟生理學(xué)》
當(dāng)突變的細(xì)菌離開(kāi)失重環(huán)境，并和普通的大腸桿菌在同一個(gè)培養(yǎng)皿上生長(zhǎng)時(shí)，前者長(zhǎng)出的菌落是后者的三倍多。并且在繁殖超過(guò) 30 代后，這種優(yōu)勢(shì)還能保持 72%。這意味著基因的突變是永久性的，而不僅僅是臨時(shí)性的調(diào)整。
研究人員分析了得到細(xì)菌的遺傳物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了 16 個(gè)突變。目前還不知道這些突變是單打獨(dú)斗還是團(tuán)結(jié)協(xié)作，但它們的作用很明顯——讓大腸桿菌的繁殖能力顯著提高。
一些突變與形成生物膜的能力相關(guān)，這種保護(hù)性的外膜是有組織的細(xì)菌群體，可以把內(nèi)部的細(xì)菌包裹起來(lái)，讓細(xì)菌變得更強(qiáng)。研究中所選取的大腸桿菌是相對(duì)無(wú)害的細(xì)菌，Tirumalai 計(jì)劃用其它細(xì)菌做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，以評(píng)估長(zhǎng)期太空任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)不僅提示了太空旅行中的健康風(fēng)險(xiǎn)，也警示我們對(duì)太空旅行回到地面的細(xì)菌保持警惕。但好消息是，除了標(biāo)準(zhǔn)的消毒措施，太空中沒(méi)有抗生素濫用，Tirumalai 實(shí)驗(yàn)中的突變細(xì)菌與普通細(xì)菌一樣能被抗生素重挫。也就是說(shuō)，人類仍然有辦法對(duì)付這些太空歸來(lái)的微生物，抗生素仍然是一道有力的防線。
空間微生物學(xué)一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)。MERCCURI 項(xiàng)目一直在將地球上的細(xì)菌與國(guó)際空間站上的微生物進(jìn)行比較。一項(xiàng) 2007 年的研究表明沙門氏菌在太空中毒性變得更強(qiáng)了。2013 年的研究發(fā)現(xiàn)綠膿桿菌在太空中生長(zhǎng)速度更快，且形成了正常重力環(huán)境中沒(méi)有的生物膜、柱子和傘蓋的結(jié)構(gòu)。
盡管微生物沒(méi)有頭和腳，但重力仍然對(duì)它的生活影響巨大。養(yǎng)分和水進(jìn)出細(xì)胞依賴擴(kuò)散作用，在失重環(huán)境下，細(xì)菌形成生物膜等結(jié)構(gòu)，減少了細(xì)胞的表面積，從而影響水和養(yǎng)分的擴(kuò)散。
此外，科學(xué)家們也在研究宇航員腸道中的微生物。他們收集飛行前后和過(guò)程當(dāng)中的糞便，其中一位機(jī)組人員還將與他地球上的雙胞胎兄弟做腸道菌群的比較。
有人的地方就有細(xì)菌。無(wú)論人類的步伐邁向多遠(yuǎn)，都會(huì)攜帶細(xì)菌一同前往。空間微生物學(xué)還有很多問(wèn)題等待解答，只有不斷的深入研究，才能有效控制細(xì)菌對(duì)太空任務(wù)的影響。
參考文獻(xiàn) DOI：10.1038 / s41526-017-0020-1
題圖 《異星覺(jué)醒》劇照
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