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到了太空的細菌很猖狂
（2005年05月28日 11:00:07）
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到了太空的細菌很猖狂 |
人類不可能不攜帶數以萬億計的細菌進入太空。人類在太空中定居，它們也會隨之而來，所以我們最好能夠了解它們，知道它們是否喜歡太空環境，太空環境會使它們發生什麼變化，等等。
當細菌到太空去旅行
當人們談到參加太空飛行的生物時，都會想到是人、動物和植物，或者帶上去培養的一些細菌，很少有人考慮到這些生物本身攜帶的細菌。實際上，在圍繞地球軌道旋轉的航天器上，數目最多的生物是細菌，僅在一名航天員的內髒中，就有數以億萬計的細菌生活著。航天員和其他人一樣，無論走到哪里都攜帶細菌︰在結腸中就有1014個細菌，手和嘴里的細菌超過億萬個——一個人體內細菌的數量超過人體細胞的數量。
美國宇航局正在實施重返月球以及登陸火星的計劃，研究人員越來越關注“太空飛行對人體有什麼影響？”這個問題，也必然引出另一個與之不可分開的問題︰“太空旅行對細菌有何影響？”美國宇航局為此專門設計了一種可以模擬失重環境對生物體影響的裝置——旋轉式生物反應器，又叫回轉儀。研究人員把細菌加到回轉儀上的液體容器里進行實驗。實驗結果表明，在模擬失重條件下，沙門氏菌在回轉儀中的生存能力增強了。同樣，當研究人員把裝有沙門氏菌的試管放到航天飛機上，在太空中培育後，發現沙門氏菌的繁殖能力和生存能力也都增強了。
眾所周知，沙門氏菌是對人體不利的細菌，它是引起人胃腸道疾病的罪魁禍首，它侵入到人體後，會引起人體嚴重的胃腸道反應，使人出現惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等癥狀，因此，它們繁殖能力和生存能力的增強會對人體極為不利。而且，當沙門氏菌處于失重狀態時，它們對胃酸和熱的抵抗能力更強，也有更好的辦法躲避巨噬細胞的攻擊，而巨噬細胞則是人體免疫系統中的衛士，它可以吞噬侵入人體的細菌，維護人體的健康。
人在太空更易受細菌攻擊
太空中沙門氏菌的變化，也提示其他危害人體的細菌也可能出現同樣毒性增強的改變，這對航天員的健康會造成很大的威脅，這是因為太空飛行本已使航天員整個生理功能下降，免疫力降低，如果有害人體的細菌攻擊力再得以增強，將無疑是雪上加霜，航天員更容易得病了。在空間發病與在地面上可大不相同，某些病在地面上不會致命，在太空中可能致命。
隨著飛行時間的延長，人發病的機會增多，有些病在地球上是很容易處理的，在太空中卻變得很復雜。如流行性感冒，如果在地球上發生，將病人隔離，給予適當的治療很快就會好。但在太空中，飛船這種密閉、狹小的環境中很難隔離，艙內空氣不能與外界相通，更增加了感染的機會。航天員的工作都是一個蘿卜一個坑，病倒幾個就會影響飛行任務的完成。同時，航天中沒有足夠的醫療設備、藥品和醫務人員，對一些疑難的病就很難及時做出診斷和治療，往往會延誤了病情。
雖然航天時采取了許多嚴格的防護措施，航天員在飛行中仍免不了要生病，例如美國阿波羅7∼17號的航天員，有57％的人在飛行前20多天、飛行期間和飛行中（或飛行後）患上某種疾病，患病的類型多為上呼吸道感染、病毒性胃炎、風疹等，其中一名航天員患病很重，給完成登月著陸飛行任務帶來了巨大困難。前甦聯禮炮號航天員弗拉基米爾•瓦休金因發生了炎癥性疾病，航天站上的藥物對他無效，而終止飛行返回地面；參加前甦聯“聯盟TM-11”號的日本航天員秋山在飛行中高燒達40度，出現虛脫感。在未來星際飛行中，航天員如果在脫離地球軌道飛行期間，或者登陸到其他星球時生病，是不可能及時將他們送回地球醫治的，這將是一件十分危險的事。所以，研究細菌在航天中的表現，找出抑制有害人體細菌的辦法是十分重要的。
當然，人體中的細菌不都是有害的，有些對人體是有益的。例如，在我們胃里的一些細菌，可以生成有利于血液凝結的維生素K，一些細菌則有助于人體消化食物；在某些情況下，甚至病原體也不是完全有害的，它可以刺激免疫系統，增強人體的免疫功能。因此，太空環境下細菌生長和生存功能增強，也不完全是一件壞事。我們還可以利用太空環境下的細菌為人造福，例如，一些細菌可以制造出有用的抗生素，在太空中，細菌生產的抗菌素產量高于地球，這樣，我們就可以利用太空的特殊環境，生產有利于人類的細菌。目前，人類已經在航天中進行了藥品的生產，其產量和純度都是在地球上達不到的。上世紀90年代中期，在航天飛機上進行的實驗證明太空中抗生素的產量比在地球上要高2倍多。
尋找太空細菌變異的原因
太空環境為什麼會引起細菌出現這些變化呢？這正是科學家們研究的重點。有專家認為這些變化是由于遺傳表達發生改變引起的，他們在實驗小發現，失重狀態會給這些細菌的基因發出信號，命令它們做不同的事情。例如，在沙門氏菌中總共4600種基因，失重使其中163種基因發生改變，它們在生物反應器（回轉儀）中的活性增加了，這些受影響的基因，影響到細菌的新陳代謝、組織、運動、毒性。但僅僅了解到這些還不夠，研究人員還需要了解更多的問題︰是不是太空飛行對有些細菌的影響更大？哪種基因改變最大？這對人類將會產生怎樣的影響？
目前，科學家正在國際空間站上對酵母進行實驗，目的是尋找失重引起細胞變異的起因。從很多方面來看，酵母是個很好的進行這種實驗的生物體︰在地球上，酵母是最古老的容易培養的生物體，幾千年來一直用于烤面包和釀造啤酒，而且它的強壯足以承受一次太空飛行；此外，它的基因組已經完全揭曉，被繪制成圖，人們已經知道酵母細胞有6312種截然不同的基因，這樣就能很方便地了解酵母基因的變異情況；盡管酵母屬于良性生物體，但是它的一部分基因與那些攜帶傳染性疾病的細胞很相似，這樣可以將它作為那些在軌道上變得更毒的病原細胞的模型，了解太空對這些細胞的影響。酵母甚至還有與人類相同的基因，所以它也能告訴我們人類在太空飛行中的反應。
宇航員用俄羅斯進步號運載火箭將16瓶酵母送上國際空間站，然後將一些培養液加入到酵母中，酵母就開始繁殖。結果發現僅僅在30分鐘的時間內，當酵母繁殖到第五代時，單細胞的數量就增長了10倍。
接下來，宇航員用固定液將這些酵母固定，中止細胞的繁殖，將細胞保存起來送回地球進行研究。這些不是簡單的酵母細胞，可以采用遺傳工程學技術去揭示它們的秘密。太空可以使哪種酵母長得更好？哪種長得更差？在樣品返回地球以後，專家們將運用DNA的分類分析方法，通過條形碼來挑選酵母，評價它們，將結果與在地球上生長的同類樣品進行比較。通過對酵母基因的研究，我們將揭開太空中細菌的生存規律，為人類進行更遠、更久的星際航行服務。
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責任編輯:skylook
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