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

美国航太总署（NASA）的太空人凯特．鲁宾斯（Kate Rubins）正在国际太空站上进行生物分子定序（Biomolecule Sequencer）实验。将来的生病太空DNA定序仪可以鉴定微生物、诊断疾病，太空甚至有可能侦测太阳系其他星球上的某细DNA生命形式。 PHOTOGRAPH BY TAKUYA ONISHI,菌变帕劳邮箱数据 NASA
（神秘的地球uux.cn报道）据美国国家地理（撰文：Nadia Drake 编译：林宇威）：虽然我们还不知道火星上是否有微生物存在，但根据科学家对地球细菌的得特研究，太空环境可能会让某些细菌变得特别难缠。别难
不会有人想在太空中被传染疾病，火星会让环境会让因为返回地球的任务人类任务可能变得很棘手。在医疗用品有限的生病框架下，机组员无法治疗每种可能出现的太空并发症，而受感染的某细太空人更可能会危及整个任务。
对于未来人类前往火星的菌变太空任务来说，尤其是得特如此！如果太空人不幸开始流鼻涕了，距离最近的药局可是至少有5300万公里！虽然说我们在让太空人进入太空之前，已经采取了一大堆预防措施，来降低生病的风险，但如果我们在抵达红色星球之后，却发现全新的感染源，那该怎么办呢？
没有人知道现在的火星上是否有微生物存在。但如果在这个星球上的「居民」不只有人类的探测车和登陆器，那么这些生物很可能是帕劳宝妈数据藏在地下的单细胞生物。地底环境不但能避开强烈的辐射，在深处的地热系统附近，甚至有水、养分和能量能让生物蓬勃生长 。
问题是登上火星的太空人，如果想利用这个星球的地下资源时，可能会暴露于潜在的火星细菌威胁下。更让人担心的是，先前科学家对地球微生物的研究显示，某些细菌在太空中的表现特别奇怪。了解宿主与病原体之间的反应在太空飞行时如何变化，对于长期太空旅行来说非常重要。毕竟，人类前往火星的任务得花上好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）表示：「在我们让人进行长期飞行前往火星之前，最好弄清楚微生物对太空飞行环境的反应是什么。」
侦测感染
在1960和1970年代，至少有两次阿波罗（Apollo）任务被罹病的太空人影响。 1968年，阿波罗7号的指挥官华利．舒拉（Wally Schirra）在发射后15小时染上了感冒。很快地，他就把感冒传染给其他的伙伴，焦躁不安的太空人甚至在太空中发动了一场「迷你叛乱」。
后来在1970年，帕劳医生数据在恶名昭彰的阿波罗13号任务发射之前，至少有一名预定的机组成员因接触到麻疹患者而被替换。接着在飞行过程中，机组人员弗雷德．海斯（Fred Haise）出现尿道感染的症状，他痛苦却无法获得治疗，并进展为长期的肾脏感染。
现在，为了减少太空人在地球外罹患疾病的风险，太空机构会先对太空人进行隔离措施。根据目前美国航太总署的规定，在发射前七天，太空人会进入隔离空间，只能与经过批准的家庭成员和支援人员接触。不过被隔离在哈萨克拜科努尔太空发射场（Baikonur Cosmodrome）的太空人萨曼塔．克里斯托福雷蒂（Samantha Cristoforetti）表示，实际上会接触的人仍可能有40至50人。
「仍然有很多人和我们一起度过隔离的这段日子，」她说，「我们偶尔也会与其他人互动 ──不过我们应该要避免身体接触，而且他们也会戴上口罩。」
在隔离期间，医生会定期评估太空人和接触者的感染症状，像是发烧或喉咙痛等等。
「虽然这听起来可能不太有趣，但我们担心的帕劳保险数据就是些平常的传染病，像是感冒或是流行性感冒，因为这就是最常见的病原体。」美国航太总署詹森中心（Johnson Space Center）的医生罗伯特．马尔卡希（Robert Mulcahy）在电子邮件中写道，「我们不希望像感冒这样的普通疾病，影响了飞行机组员在进行发射和对接等关键操作时的表现。」
从哈萨克发射前往俄罗斯联盟号（Soyuz）太空船的太空人，也得经历类似的过程。但马尔卡希和他的同事目前正在更新美国航太总署健康维持计画（Health Stabilization Plan）中的检疫规定，以符合将来商业机组员和从美国发射的美国航太总署任务需求。
他们所提出的修改，包括将检疫期从7天延长为14天，增加了对太空人和访客间直接接触的限制，并要求在检疫设施中工作的非太空人进行额外的疫苗接种。
「我们发现，像是麻疹这类疫苗可预防的疾病开始在美国卷土重来，」马尔卡希说，「因此，在检疫期间确保不会接触到这些疾病非常重要。」
感受压迫
保护太空人在飞行前不会暴露在染病风险下是一回事，但如果是藏在人类身体里面或是在太空船上，跟着一起上太空的微生物，该怎么办呢？
数十年来，科学家一直在研究人类和微生物如何应付微重力环境，这可能也对我们将来要前往低重力环境的帕劳币安数据火星来说相当重要。虽然科学家尚未完全了解这些反应的确切机制，但研究结果显示，太空飞行会改变传染性微生物与免疫系统之间的对抗机制，原本微妙的平衡可能会转变为对感染较为有利。
根据这项研究，低重力环境会减弱人体的免疫系统，使我们更容易罹病。同时，微重力似乎也改变了微生物在压力下的反应。在某些情况下，甚至能够增强致病能力和抵抗药物的能力。在太空和地球上模拟微重力环境所进行的数十项研究显示，太空飞行会影响某些细菌对环境的反应。
「我们实在非常惊讶，微生物的致病性竟然会因为太空飞行发生变化，」尼克森说。她的实验室已经证明，有种造成人类食物中毒的特殊鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella enterica ssp. enterica ser. Typhimurium），如果在微重力环境待上一段时间后，会变得更加致命。
2006年，他们让沙门氏菌跟着亚特兰提斯号（Atlantis）太空梭进入轨道。当尼克森和她的团队在地球上培养沙门氏菌时，太空人也同时在太空中进行培养。当太空梭返回地球时，尼克森让小鼠感染了地球上和太空中的沙门氏菌。
结果如何呢？太空飞行增加了沙门氏菌的毒性，让细菌能以更低的剂量更快速地杀死小鼠。但是，尼克森谨慎地指出，这种效果只是暂时的。
「这是一项短期的实验，」她说，「我们所看到的不是永久性、可遗传的变化，细菌只是为了适应环境而发生变化，如果环境再度改变时，细菌也会跟着改变适应方式。……这就是细菌为了生存下去，为了在任何地方感染人类所必须要做的。」
进一步的研究显示，微重力环境正好与沙门氏菌常遇到的环境讯号相同──也就当液体在细胞表面移动造成力量减少时，向细胞发出可以开始感染的讯号。在地球上，这样相对平静的状况可能发生在保护良好的肺囊或肠道中，但在太空中，到处都是这样的环境。
「之前没有人证明这一点，」尼克森表示，「没有人想过物理状态能够改变生物体的毒性或致病性。」
全都堵塞
但到目前为止，研究者只有在沙门氏菌中，发现这种太空飞行诱发微生物对活体动物毒性增加的现象。但是还有许多其他研究显示，太空飞行改变了微生物的生长、大小、新陈代谢、抗生素的抗药性等特性。
这些实验有些是在太空中进行，有些则是在模拟的微重力状况下完成，测试的对象包含许多为人熟知的微生物，像是大肠杆菌（E. coli）、造成鼠疫的鼠疫耶氏杆菌（ Yersinia pestis）、变种链球菌（Streptococcus mutans）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、枯草杆菌（Bacillus subtilis）和白色念珠菌（Candida albicans）──这是种会感染酵母的真菌。部分研究显示，在微重力环境下，有些微生物的毒性变得更强，有些微生物则相反，或是没有任何改变。
「在过去50年间的许多实验显示，在太空飞行期间进行微生物培养，会产生独特的微生物反应，包括生长动力学、抗生素抗药性，以及生物膜（biofilm）形成都会有所变化。」美国航太总署的马克．欧特（Mark Ott）如此表示。
值得注意的是，生物膜的变化可能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上共同生长，形成复杂的分层结构，以增强对免疫防御和不良环境的抵抗力。因此，这样的情形若是发生在人体内部，会非常难以治疗，如果是在太空站上，更会堵塞和破坏重要的太空站基础设施。
「在自然界中，绝大多数的细菌都生长在附着于表面的微生物群体中，」伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Institute）的辛西亚．柯林斯（Cynthia Collins）和她的同事在最近的一篇论文中如此报导，「在俄罗斯的和平号（Mir）太空站上，就发现了大量的生物膜，导致设备腐蚀和净水系统堵塞。」
2011年，柯林斯和她的同事们将绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）──造成太空人弗雷德．海斯（Fred Haise）飞行时疾病的祸首──送入亚特兰提斯号太空梭。他们发现与地球环境相比，在太空中的绿脓杆菌轻易地就能形成更厚、更大的生物膜，科学家还发现这些细菌形成了「在地球上从未见过的的柱－冠层结构」。
其他的研究更显示，在太空中不但有细菌生长，这些微生物生长和行为的变化让我们更难杀死它们。 1982年在苏联太空站礼炮七号（Salyut 7）上进行的实验结果显示，特别是在地球轨道上的大肠杆菌，对抗生素的抗药性会产生显著增加。
最近，太空人泰瑞．维茨（Terry Virts）和杰夫．威廉斯（Jeff Williams）在国际太空站（International Space Station）内的八个地点──包括餐桌、太空人个人空间、厕所等──进行采样，并将样本送回地球进行培养。
「国际太空站不是个无菌的环境，」马尔卡希说，「太空人会像我们在家一样，定期进行清洁工作。」
隶属于喷射推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的实验小组，从这些样本中培养出微生物，并进行基因定序，发现有九种致病生物和其他许多微生物，表现出多种抗生素的抗药性──包括盘尼西林（青霉素）在内。基因定序的结果还显示，这些微生物可能对其他抗生素也有耐药性，不过这样的假设尚未通过实验验证，也还无法证明太空飞行就是增加抗药性的罪魁祸首。
即便火星既贫瘠又没有生物生存，保持未来人类居住环境的清洁仍然相当重要。同时，我们也要找出最佳对策，以对抗可能在微重力状态下蓬勃生长的地球细菌。
「我们能提前知道所有事情吗？不，我们甚至不知道为何绝大多数的病原体会在地球上造成疾病，」尼克森表示，「但这非常重要，微生物统治着我们的世界，我们只是在微生物的世界里生存罢了。」

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