了解微生物如何在太空中生存

研究人员揭示了空间站内部未知世界的广泛探索
来源:维基百科

近年来,室内微生物生命的作用受到了相当多的关注。这个问题已经持续了一个多世纪。可以追溯到弗洛伦斯·南丁格尔时代。当时,她提出室内空气污染可能是感染增加的原因。答案足够简单:开窗。时至今日,这种方法一直被视为改善室内健康的 easiest way,因为它有助于室内环境与外部世界实现同质化

然而,有些地方无法采用这种方法,尤其是在外太空。国际空间站等轨道飞行器无法依靠外部空气来帮助维持微生物水平或多样性。因此,不受欢迎的微生物污染物增加的可能性成为一个风险因素。

航天器的微生物监测一直是一个持续存在的问题。在大多数情况下,方法包括擦拭和取样,然后进行微生物实体鉴定。虽然这在一定程度上提供了细菌在表面上生长的视角,但并未获得多样性方面的整体视角。从实际角度来看,这为需要消毒的热点提供了一些指示。

然而,并非所有细菌都能被培养。这一现实要求采用其他方法来全面评估对多样性和健康的影响。一个特别的例子是军团菌,其中一种名为L. pneumophila 的菌株是导致军团病的罪魁祸首。这种细菌需要特殊的培养条件才能生长,并且可能在常规的微生物评估中被忽略。由于它经常存在于水中,因此存在潜在的麻烦。

因此,一群日本研究人员旨在更好地了解微生物对长期太空旅行的影响。他们进行了一项为期四年的实验,研究了太空中的微生物群落。研究结果于上周公布,并揭示了太空微生物生命的一个相当有趣的视角。

The Microbial Population Living on The ISS
国际空间站上的微生物群落摘自:doi:10.1038/npjmgrav.2016.7

该团队专注于一个官方名称为“日本实验舱”但更广为人知的模块,称为 Kibo(意为希望)。样本取自舱内一个称为细胞生物学实验设施的区域。宇航员的任务是擦拭各种表面,从培养箱表面到空气扩散器和扶手,然后将样本保存在 -95 摄氏度,直到他们准备返回地球。该方案在 2009 年、2011 年和 2012 年进行了三次,以评估空间站从第 459 天到第 1,596 天的变化。

样本安全着陆后,被运往实验室进行分析。研究团队对样本进行了直接培养和基因分析。然后对基因信息进行分析,以确定空间站上的细菌种类及其丰度。

当结果出来时,研究小组发现所有表面的细菌群落都相当稳定。数量从几百到几千不等,但没有惊喜。一个特别有趣的发现是培养箱外表面细菌数量随着时间的推移而减少。由于 Kibo 不是生活区,这种下降是可以预期的。

至于发现的细菌多样性,在病原体方面没有出现危险信号。尽管发现的一些菌属具有致病潜力,但大多数仅与正常皮肤微生物群相关。有些细菌可能与肠道有关,但在整体健康方面没有相关性。

唯一潜在的问题是发现了军团菌,但这被认为是由于发射前培养箱的环境污染。这一发现与在和平号空间站发现的相同细菌相似,因此被认为是可接受的。

实验的总体结论表明,空间站的微生物群落在一个为期四年的过程中似乎相对稳定。在病原体方面没有重大担忧,并且在大多数情况下,微生物数量相当低。

本次实验唯一的缺点是采样空间有限。由于 Kibo 是一个实验模块而不是生活区,因此空间站其他区域可能存在更广泛的多样性和更高的丰度。然而,即使在这种情况下,过度繁殖的可能性也似乎极小。如果没有意外将病原体引入空间站(这极不可能),室内环境的微生物贡献充其量将保持良性。

 

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自青少年时期起,Jason Tetro就把实验室视为他的第二个家。他在微生物学和免疫学方面的经验使他涉足多个领域,包括血液传播、食品和水病原体;环境微生物学;消毒和防腐;以及SARS、禽流感和寨卡病毒等新兴病原体。他目前是圭尔夫大学的访问科学家。在公众中,Jason更广为人知的名字是“The Germ Guy”(细菌 guy),他经常在媒体上以其有时非传统的视角解读科学。Jason著有两本书:《The Germ Code》(2014年入围年度科学图书奖)和《The Germ Files》(曾连续几周登上全国畅销书榜)。他还合编了《The Human Microbiome Handbook》(人类微生物组手册),该书从学术角度探讨了微生物对人类健康的影响。他住在多伦多。

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