本文最初发表于 Undark。
太空对人类构成了巨大的危险，从黑洞到宇宙的热寂。但随着人类考虑长途太空旅行，一些研究人员认为，一些较小但潜在的危险可能值得更多关注：来自地球的微生物。
宇航员在太空中面临着许多已知的健康问题，包括骨密度下降、肌肉萎缩和心理问题。而在地球上，研究人员越来越多地发现，生活在人体内外的各种细菌和其他微生物——即人类微生物组——如何影响身体和精神健康。
当然，太空与地球是完全不同的环境，具有高辐射水平和微重力。尽管科学尚未确定，但这些巨大的差异可能会导致宇航员微生物组发生意想不到的变化。反过来，这可能会导致一系列健康问题，而这些问题在长途太空飞行（如前往另一个星球）中可能会更加明显。
然而，大卫·皮尔斯（David Pearce）表示，即使在地球上，微生物组失调的含义也知之甚少。他是诺森布里亚大学的生物科学研究员，也是一篇2022年的论文的作者，该论文探讨了火星之旅可能如何影响肠道微生物——这使得预测太空中相关的疾病非常困难。而且，直接研究有限，因为只有大约600人曾去过太空。那些曾经旅行过的人通常不会停留太久，国际空间站的平均停留时间约为六个月。而且一些研究人员尚未确信有足够的证据表明人类微生物组在太空中会有太大变化。
尽管如此，包括皮尔斯在内的许多研究人员正在试图弄清楚宇航员是否会进入一种微生物组发生不良变化的状态，即菌群失调。“因为他们要离开很长时间，这种菌群失调会成为一个严重的问题吗？”他说，“或者导致他们出现影响功能的健康问题？”
研究人员通过两种方式来了解太空对微生物组的可能影响：在某种程度上与太空相似的陆地环境，或在太空本身。以前者为例，诺伯托·冈萨雷斯-胡阿尔贝（Norberto González-Juarbe）是J. Craig Venter研究所传染病与基因组医学小组宇航员微生物组研究小组的首席研究员，他正在研究在南极洲的康科迪亚站和纽迈尔站工作的研究人员的微生物组。他说，这些地点在一定程度上模仿了宇航员在太空中的经历，特别是黑暗、封闭和有限的人际接触。
该团队计划分析这些站点研究人员的样本，以了解他们胃肠道微生物的构成如何变化，以及他们的免疫系统如何应对空间站般的条件。据冈萨雷斯-胡阿尔贝介绍，初步结果显示肠道微生物发生了变化，团队目前正在研究免疫学数据。他预计将在今年年底公布结果。
至于在太空进行的研究，有几项。例如，一项2019年的研究比较了宇航员斯科特·凯利（Scott Kelly）和他双胞胎兄弟马克（Mark）的微生物组，此前斯科特于2015年开始在国际空间站停留了近一年。该研究提出，斯科特·凯利的微生物组确实在太空中发生了变化。对他而言，这包括一种名为拟杆菌（Bacteroidetes）的细菌减少，而拟杆菌失调已被与神经系统、免疫系统和代谢问题相关联，同时厚壁菌门（Firmicutes）细菌增加。厚壁菌门是一种可以帮助分解某些淀粉和纤维的细菌。
直接研究有限，因为只有大约600人去过太空。
在2019年，J. Craig Venter研究所的另一项研究对九名在国际空间站停留6至12个月的宇航员进行了研究。宇航员收集了他们皮肤、鼻子和舌头的各种样本。宇航员还收集了粪便、血液和唾液样本，以及空间站上各种表面和其蓄水池的样本。
回到地球后，研究作者提取并测序了样本中的DNA，以了解宇航员的微生物组如何随时间变化。研究发现，皮肤上的各种微生物，包括变形菌纲（Gammaproteobacteria）的某些类型，数量有所减少。作者推测这可能导致宇航员在太空中常见的皮疹和皮肤过敏现象。研究结果还表明，宇航员的胃肠道微生物组发生了变化，两种细菌——阿克曼氏菌（Akkermansia）和罗氏菌（Ruminococcus）——在维持消化道粘膜完整性和分解碳水化合物方面似乎起着重要作用——其数量减少了五倍。
冈萨雷斯-胡阿尔贝表示，肠道微生物组的变化会影响食物的代谢、骨骼健康，甚至认知。更长的太空停留时间——例如往返火星的18个月——可能会加剧这些问题。“‘你吃什么就是什么’这句话有点道理，”他说，“整体微生物组的变化会影响你的整体大脑健康和认知健康。”
然而，并非所有人都确信人类微生物组在太空中会发生变化。加州大学圣迭戈分校小儿科教授、《海洋学 Scripps 研究所》生物学系主任杰克·吉尔伯特（Jack Gilbert）表示，现有研究的受试者太少，无法得出任何结论。“那里的人太少了，”他补充道，“开展任何具有统计学严谨性的研究都非常困难。”
吉尔伯特也对凯利兄弟的研究持怀疑态度：“我们在地球上进行了许多长期的双胞胎研究，它们都显示出彼此之间存在显著差异。”
吉尔伯特说，对人类在太空中的健康而言，更令人担忧的可能是可能逃离人体并变得更危险的微生物。一项吉尔伯特及其同事的2019年的研究表明，情况可能是如此。2016年3月，国际空间站的宇航员收集了空间站餐厅餐桌的样本。六天后，样本被带回地球。吉尔伯特和他的团队分离出样本中的微生物，选择了两种镰刀菌（Fusarium oxysporum）菌株，并对其基因进行了测序。
“整体微生物组的变化会影响你的整体大脑健康和认知健康，”冈萨雷斯-胡阿尔贝说。
随后，该团队将分离出的真菌样本与另外62种菌株进行了比较，发现来自国际空间站样本的基因与它们在地球上的同类样本有所不同。该团队还将一种叫做线虫的小蠕虫暴露于两种样本中。他们发现，一些来自国际空间站的微生物杀死这些蠕虫的数量更多。
吉尔伯特说，真菌有可能为了应对太空的严酷环境而变得更具致病性，尽管他的团队正在进行一项新研究来阐明这种联系。他表示，微生物喜欢温暖潮湿的区域，例如人体内的环境。因此，当微生物逃离人体环境，转移到寒冷、干燥的表面——这些表面还受到辐射和缺乏重力的影响——它们可能会在几代人的时间里学会新的生存技能。“不幸的是，”他补充道，“其中一些生存策略与抗生素耐药性或对人类增强的毒性有关。”
吉尔伯特指出，被选派去太空的宇航员通常非常健康，因此他们因此生病的几率很小。然而，他补充说，如果一个前往火星的长途旅行者因为食物中毒或精疲力竭而免疫系统减弱，他们可能会被“这些硬核的、疯狂的麦克斯式的幸存者”感染。
据所有接受《Undark》采访的研究人员称，目前关于太空人类微生物组的现有研究留下了许多未知。例如，欧洲航天局（ESA）的SciSpacE（即太空环境科学）项目的团队负责人妮可·巴克利（Nicole Buckley）指出，很难确定太空中的任何疾病，如睡眠不足，是否是由微生物扰动引起的，还是微生物只是在促成或应对其他疾病。
皮尔斯说，到目前为止，还不清楚研究人员如何在太空中重新稳定一个人的微生物组，如果它被扰乱到生病的程度。例如，粪便移植——这涉及到将健康捐赠者粪便中的有益细菌移植到病人身上——可以帮助恢复某些疾病患者的免疫功能。但他表示，由于微生物组非常复杂，“这不像服用一种有预期结果的药物。”“你是在服用一种生物，它可能会建立起来并产生理想的结果，或者它可能不会建立起来，也不会产生你希望的结果。”
然而，一些研究人员指出，相当简单的改变就能对宇航员产生影响。冈萨雷斯-胡阿尔贝说，提供新鲜水果、蔬菜和高纤维食物可以促进胃部产生短链脂肪酸的微生物，这有助于支持免疫系统。巴克利指出，益生菌和益生元食品也可以在这方面有所帮助。
根据美国国家航空航天局（NASA）先进食品技术项目（Advanced Food Technology Project）的格蕾丝·道格拉斯（Grace Douglas）在电子邮件中的说法，太空中的宇航员确实可以获得冻干食品，这些食品含有“正常水平的食品相关微生物”，但经过处理以避免含有任何病原体。宇航员还可以通过补给任务获得少量新鲜水果和蔬菜。然而，巴克利认为，健康的微生物组需要限制加工食品，并摄入更多的水果、蔬菜和高纤维食物。
吉尔伯特指出，被选派去太空的宇航员通常非常健康，因此他们因此生病的几率很小。
欧洲航天局目前正在进行一项研究，他们将人类母乳中的寡糖（一种碳水化合物的连接基团）添加到在南极洲康科迪亚研究站停留一年以上的研究人员的饮食中。这些化合物被认为对婴儿建立健康的微生物组很重要。该研究将测试寡糖对研究人员微生物组、免疫系统和情绪的影响。
皮尔斯说，还有其他需要探索的领域可以进一步增进科学界对太空对人类微生物组影响的理解。例如，需要更多关于个体宇航员及其微生物平衡的信息，以及是什么导致他们的微生物组变得稳定或不稳定。
皮尔斯补充说，宇航员可能会遇到熟悉的条件性病原体——通常是良性的微生物，但在免疫系统减弱等其他因素下可能变得危险——例如导致MRSA的病原体。MRSA存在于2%的人群中。但他表示，这个领域可能存在“未知的未知”：人类将携带入太空的微生物，这些微生物可能具有尚未发现的致病潜力。
皮尔斯说，目前还无法判断人类微生物组在前往火星的长期旅行中与在国际空间站的短期停留相比会如何变化。但他补充说，考虑到前往红色星球的太空飞行时间——NASA计划在2030年代末或2040年代初进行——科学家们有充足的时间来更好地理解微生物组可能在宇航员健康中扮演的角色。在此之前，皮尔斯说，研究人员应该继续利用他们可用的手段，无论是模仿太空的陆地研究，太空本身的研究，还是仅仅旨在更好地了解安全在地面上的人类微生物组的测试。“没有一种方法能让我们找到答案，”他说。
