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到了太空的细菌很猖狂
（2005年05月28日 11:00）
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到了太空的细菌很猖狂 |
人类不可能不携带数以万亿计的细菌进入太空。人类在太空中定居，它们也会随之而来，所以我们最好能够了解它们，知道它们是否喜欢太空环境，太空环境会使它们发生什么变化，等等。
当细菌到太空去旅行
当人们谈到参加太空飞行的生物时，都会想到是人、动物和植物，或者带上去培养的一些细菌，很少有人考虑到这些生物本身携带的细菌。实际上，在围绕地球轨道旋转的航天器上，数目最多的生物是细菌，仅在一名航天员的内脏中，就有数以亿万计的细菌生活着。航天员和其他人一样，无论走到哪里都携带细菌：在结肠中就有1014个细菌，手和嘴里的细菌超过亿万个——一个人体内细菌的数量超过人体细胞的数量。
美国宇航局正在实施重返月球以及登陆火星的计划，研究人员越来越关注“太空飞行对人体有什么影响？”这个问题，也必然引出另一个与之不可分开的问题：“太空旅行对细菌有何影响？”美国宇航局为此专门设计了一种可以模拟失重环境对生物体影响的装置——旋转式生物反应器，又叫回转仪。研究人员把细菌加到回转仪上的液体容器里进行实验。实验结果表明，在模拟失重条件下，沙门氏菌在回转仪中的生存能力增强了。同样，当研究人员把装有沙门氏菌的试管放到航天飞机上，在太空中培育后，发现沙门氏菌的繁殖能力和生存能力也都增强了。
众所周知，沙门氏菌是对人体不利的细菌，它是引起人胃肠道疾病的罪魁祸首，它侵入到人体后，会引起人体严重的胃肠道反应，使人出现恶心、呕吐、腹痛、腹泻等症状，因此，它们繁殖能力和生存能力的增强会对人体极为不利。而且，当沙门氏菌处于失重状态时，它们对胃酸和热的抵抗能力更强，也有更好的办法躲避巨噬细胞的攻击，而巨噬细胞则是人体免疫系统中的卫士，它可以吞噬侵入人体的细菌，维护人体的健康。
人在太空更易受细菌攻击
太空中沙门氏菌的变化，也提示其他危害人体的细菌也可能出现同样毒性增强的改变，这对航天员的健康会造成很大的威胁，这是因为太空飞行本已使航天员整个生理功能下降，免疫力降低，如果有害人体的细菌攻击力再得以增强，将无疑是雪上加霜，航天员更容易得病了。在空间发病与在地面上可大不相同，某些病在地面上不会致命，在太空中可能致命。
随着飞行时间的延长，人发病的机会增多，有些病在地球上是很容易处理的，在太空中却变得很复杂。如流行性感冒，如果在地球上发生，将病人隔离，给予适当的治疗很快就会好。但在太空中，飞船这种密闭、狭小的环境中很难隔离，舱内空气不能与外界相通，更增加了感染的机会。航天员的工作都是一个萝卜一个坑，病倒几个就会影响飞行任务的完成。同时，航天中没有足够的医疗设备、药品和医务人员，对一些疑难的病就很难及时做出诊断和治疗，往往会延误了病情。
虽然航天时采取了许多严格的防护措施，航天员在飞行中仍免不了要生病，例如美国阿波罗7～17号的航天员，有57％的人在飞行前20多天、飞行期间和飞行中（或飞行后）患上某种疾病，患病的类型多为上呼吸道感染、病毒性胃炎、风疹等，其中一名航天员患病很重，给完成登月着陆飞行任务带来了巨大困难。前苏联礼炮号航天员弗拉基米尔·瓦休金因发生了炎症性疾病，航天站上的药物对他无效，而终止飞行返回地面；参加前苏联“联盟TM-11”号的日本航天员秋山在飞行中高烧达40度，出现虚脱感。在未来星际飞行中，航天员如果在脱离地球轨道飞行期间，或者登陆到其他星球时生病，是不可能及时将他们送回地球医治的，这将是一件十分危险的事。所以，研究细菌在航天中的表现，找出抑制有害人体细菌的办法是十分重要的。
当然，人体中的细菌不都是有害的，有些对人体是有益的。例如，在我们胃里的一些细菌，可以生成有利于血液凝结的维生素K，一些细菌则有助于人体消化食物；在某些情况下，甚至病原体也不是完全有害的，它可以刺激免疫系统，增强人体的免疫功能。因此，太空环境下细菌生长和生存功能增强，也不完全是一件坏事。我们还可以利用太空环境下的细菌为人造福，例如，一些细菌可以制造出有用的抗生素，在太空中，细菌生产的抗菌素产量高于地球，这样，我们就可以利用太空的特殊环境，生产有利于人类的细菌。目前，人类已经在航天中进行了药品的生产，其产量和纯度都是在地球上达不到的。上世纪90年代中期，在航天飞机上进行的实验证明太空中抗生素的产量比在地球上要高2倍多。
寻找太空细菌变异的原因
太空环境为什么会引起细菌出现这些变化呢？这正是科学家们研究的重点。有专家认为这些变化是由于遗传表达发生改变引起的，他们在实验小发现，失重状态会给这些细菌的基因发出信号，命令它们做不同的事情。例如，在沙门氏菌中总共4600种基因，失重使其中163种基因发生改变，它们在生物反应器（回转仪）中的活性增加了，这些受影响的基因，影响到细菌的新陈代谢、组织、运动、毒性。但仅仅了解到这些还不够，研究人员还需要了解更多的问题：是不是太空飞行对有些细菌的影响更大？哪种基因改变最大？这对人类将会产生怎样的影响？
目前，科学家正在国际空间站上对酵母进行实验，目的是寻找失重引起细胞变异的起因。从很多方面来看，酵母是个很好的进行这种实验的生物体：在地球上，酵母是最古老的容易培养的生物体，几千年来一直用于烤面包和酿造啤酒，而且它的强壮足以承受一次太空飞行；此外，它的基因组已经完全揭晓，被绘制成图，人们已经知道酵母细胞有6312种截然不同的基因，这样就能很方便地了解酵母基因的变异情况；尽管酵母属于良性生物体，但是它的一部分基因与那些携带传染性疾病的细胞很相似，这样可以将它作为那些在轨道上变得更毒的病原细胞的模型，了解太空对这些细胞的影响。酵母甚至还有与人类相同的基因，所以它也能告诉我们人类在太空飞行中的反应。
宇航员用俄罗斯进步号运载火箭将16瓶酵母送上国际空间站，然后将一些培养液加入到酵母中，酵母就开始繁殖。结果发现仅仅在30分钟的时间内，当酵母繁殖到第五代时，单细胞的数量就增长了10倍。
接下来，宇航员用固定液将这些酵母固定，中止细胞的繁殖，将细胞保存起来送回地球进行研究。这些不是简单的酵母细胞，可以采用遗传工程学技术去揭示它们的秘密。太空可以使哪种酵母长得更好？哪种长得更差？在样品返回地球以后，专家们将运用DNA的分类分析方法，通过条形码来挑选酵母，评价它们，将结果与在地球上生长的同类样品进行比较。通过对酵母基因的研究，我们将揭开太空中细菌的生存规律，为人类进行更远、更久的星际航行服务。
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责任编辑:skylook
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