好消息:太空细菌(可能)不会进化到毁灭我们

国际空间站上的微生物正在改变它们的基因,但不必担心。
iss view from atlantis space shuttle
美国国家航空航天局 (NASA)

我们都读过关于一艘宇宙飞船上的疾病失控并导致船员丧生的科幻故事。虽然太空充满了其他危险,但新的研究表明,我们从地球带到太空的细菌更有可能进化,以便与宇宙飞船上的人类船员一起生存。

无论生命存在何处,细菌都无处不在。这包括所有人类居住的环境,从房屋到国际空间站。然而,科学家们才刚刚开始研究微生物如何适应这些生活条件。“关于太空飞行和太空条件将如何影响包括微生物在内的生物,还有很多问题,”西北大学微生物学家、环境工程师、一篇新论文的作者 Erica Hartmann 说,这篇论文至少能回答其中的一些问题。

在太空生活的人类免疫系统会减弱,这可能使太空旅行者更容易受到感染。细菌如何应对则鲜为人知,并且一直有一些担忧,认为它们会以对人类有害的方式适应太空条件。本周发表在《mSystems》杂志上的这项新研究提供了一个令人鼓舞的迹象,表明在太空中,细菌只是在适应以求生存。

Hartmann 和她的同事们比较了国际空间站上的微生物基因组与地球上的微生物基因组。与通常携带相同基因的人类不同,细菌可能存在差异——即使是同一物种。当然,并非所有人类都完全相同,但我们都携带相同的遗传信息:我们可能有棕色或蓝色的眼睛,但几乎所有人出生时都带有产生某种眼睛的基因。对于细菌来说,“这有点类似于一个物种中的一些细菌长出了翅膀,而另一些细菌长出了手臂,”Hartmann 说。

他们研究了两种常见的细菌:金黄色葡萄球菌(*Staphylococcus aureus*)和蜡样芽孢杆菌(*Bacillus cereus*)。“我们选择这两种是因为它们的生活方式截然不同,”Hartmann 说。金黄色葡萄球菌是人类微生物群落的典型居民,但在适当的条件下可能会爆发成感染。蜡样芽孢杆菌生活在土壤中。

Hartmann 和她的同事们发现,国际空间站上的细菌在基因上与其地球上的对应物不同——但并非以使它们更具毒性或对抗生素等措施产生抗性的方式改变。“我们的研究结果表明,在这潜在的适应性反应中最关键的细菌功能与细菌的生活方式有关,并且似乎不会对人类健康产生直接影响,”研究人员写道。

这是一系列令人鼓舞的初步结果,但我们不能假设地球上估计约一万亿种微生物在太空中都会以同样的方式行事。“细菌的多样性是巨大的,”Hartmann 说。她希望进一步的研究可以通过分析其他细菌,并在实验室环境中进行实验来复制这些变化,从而扩大比较范围。

“Hartmann 的团队做得非常好,”研究国际空间站的加州大学戴维斯分校微生物学家 David Coil 说。“总的来说,人们对微生物有很多恐慌,特别是对空间站上的微生物,”他说。他表示,Hartmann 的团队所采用的方法,即从基因层面研究太空微生物的变化,为他们研究的细菌如何适应太空条件提供了一种基于证据且合理的评估。“他们的结果‘有点令人放心’,”他补充道,因为这表明细菌似乎不是通过变得更具毒性来适应太空旅行条件的。

这类研究可能具有广泛的应用,从航天器设计到家居设计。例如,如果研究人员能够确定哪些类型的表面会促进外星细菌的不良适应,那么航天器设计师就可以专注于最小化这些结构或使用替代品。Hartmann 说,所有人类居住的环境都有微生物,因为它们包含生命——这仅仅是弄清楚如何最好地与它们共存的问题,而不是试图将它们全部消灭。

 

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