当太空旅行成为可能时，我们面临怎样的健康挑战？看看宇航员们经历了啥

对于宇航员来说，探索太空途中需面对诸多已知的健康问题，包括骨密度下降、肌肉萎缩和某些心理困扰。

除此之外，科学家逐渐发现，跟随宇航员进入太空的地球微生物，似乎也是一种潜在威胁。

太空环境迥异于地球，高辐射而微重力。虽然科学界还远未有确凿论断，但有理由认为这些巨大差异可能导致宇航员的微生物组发生意想不到的变化，甚至诱发一系列健康问题，尤其在长途的太空旅行（例如前往另一个星球）中，这些问题可能更为严重。

英国诺森比亚大学的环境微生物学教授戴维·皮尔斯（David Pearce）于今年2月发表论文，探讨了“火星之旅对肠道微生物可能产生的影响”，“受影响的微生物组可能导致难以预测的疾病”。

目前这方面的直接研究相当有限，因为只有大约600人去过太空，而且通常不会停留很长时间；国际空间站旅行的平均时长约为6个月。

包括皮尔斯在内的许多研究者都试图搞清楚宇航员微生物组在太空环境里的状况，会否如他们猜测的那样受扰失衡。

皮尔斯如此说道：“他们将旅行相当一段时间，微生态失调（即微生物组受扰失衡）如果发生了，会导致宇航员健康受损和机能削弱吗？”

南极犹如太空，菌群确遭变故

在一部分学者看来，如果能让人体在地面经历类似于太空的环境，那也不失为一种研究太空对人体影响的好方法。

“平替”方案产生了。

诺贝托·冈萨雷斯-华尔贝（Norberto González-Juarbe）是美国克雷格·文特尔研究所传染病和基因组医学小组的成员，负责宇航员微生物组研究项目，目前正聚焦于南极洲工作站工作人员的微生物组。

在华尔贝等人看来，这些站点的工作环境在一定程度上类似于宇航员身处的太空环境——黑暗、封闭、人类接触有限。

华尔贝团队计划分析来自这些工作人员的样本，了解其胃肠道微生物组成如何变化，以及其免疫系统如何响应类似宇宙空间站的环境。

根据华尔贝的说法，早期结果显示肠道微生物组确实发生了变化，他们目前正在关注免疫学数据。预计今年年底会公布结果。

当然，仅模拟太空是不够的，研究者需要直接观察真实太空的影响。

在2019年的一项工作中，科学家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，前者于2015年前往国际空间站并驻留将近一年。研究结论是——

斯科特的微生物组确实在太空中发生了变化，包括拟杆菌（Bacteroidetes）数量减少和厚壁菌（Firmicutes）数量增加。

前者的失调与神经、免疫系统和代谢问题有关，后者是一种有助于分解某些淀粉和纤维的细菌。

皮肤和胃肠道都出现问题

2019年，克雷格·文特尔研究所的另一个项目调查了9名在国际空间站上度过6~12个月的宇航员，从他们皮肤、鼻子和舌头的不同部位采集样本，还收集其粪便、血液和唾液，以及空间站和站内水系统各处表面的样本。

回到地球后，项目团队从样本中提取DNA并对其测序，以了解宇航员的微生物组如何随时间变化。

结果显示，包括γ-变形菌（Gammaproteo bacteria）

在内的各种皮肤微生物数量减少。团队成员推测这可能是导致宇航员在太空中时常出现皮疹和皮肤过敏现象的原因。

此外，他们发现宇航员的胃肠道微生物组也发生了变化：阿克曼氏菌（Akkermansia）和瘤胃球菌（Ruminococcus）

——两种在维持消化道黏液完整性和分解碳水化合物方面发挥重要作用的细菌——似乎减少至原来的1/5。

华尔贝表示，肠道微生物组的变化会影响食物的新陈代谢、骨骼健康甚至认知。在太空中停留更长时间——比如往返火星18个月——可能会使这些问题更复杂。

太空恶劣环境可能催生更强微生物

不过并非所有人都相信人类微生物组会在太空中发生变化。加州大学圣迭戈分校儿科学教授、斯克里普斯海洋研究所生物学部主任杰克·吉尔伯特（Jack Gilbert）表示，现有研究的主题太少，无法得出任何结论，“而且做任何具备统计严谨性的研究都非常困难”。（他对前文介绍的凯利双胞胎研究也持怀疑态度。）

根据吉尔伯特的说法，太空中更令人担忧的情况可能是微生物逃离人体。

2016年3月，国际空间站的宇航员从空间站餐桌上采集了样本；6天后，样本被带回地球。吉尔伯特团队分离出样本里的微生物，选出两种尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum，一种世界性分布的土传病原真菌）菌株，并对其进行基因测序。

然后，研究人员将分离出的真菌样本与62种其他菌株做比较，发现国际空间站样本的遗传学情况不同于陆地样本。此外，他们还发现一些空间站微生物能杀死更多线虫。

吉尔伯特指出，真菌可能因太空的严酷环境而变得更具致病性，他们团队正开展新研究以求阐明其中关联。

微生物更喜欢温暖潮湿的区域，例如人体内环境；当它们迁移至寒冷干燥的表面，同时经受辐射和失重环境——新的生存技能就可能成功get，并世代相传。

“不幸的是，其中一些技能与抗生素耐药性或对人类的更强毒力等因素有关。”

宇航员一般都身体很健康，因此他们被黑化后的微生物感染的几率很小。然而，如果有人在长途太空旅行中因食物中毒或疲劳而致免疫系统减弱，“某些顽固且狂暴的幸存者”便可能侵袭得手。

普遍观点：我们根本还搞不清楚状况

专家普遍认为，现有的太空人类微生物组研究仍存很多未知数。引用欧洲空间局SciSpacE项目负责人妮可·巴克利（Nicole Buckley）的观点：

太空旅行中的疾病（如失眠）是否由微生态失衡引发，还是说受到其推动，又或者，微生物组变化其实是对疾病的反应？我们无法就此下判断。

皮尔斯也持类似观点：我们还不清楚应如何在太空里重新稳定一个人的微生物组，以防止其失控致病。我们知道，粪便移植，通过将健康供体粪便里的有益细菌移植到患者体内，可帮助后者恢复免疫功能，但微生物组实在太复杂了，这样的方法“不像服用常规药物”那般准确，“你所管理的生物体可能会产生理想结果，也可能不会”。

面对可能的微生物组改变，采取一些简单措施或可提供帮助。华尔贝表示，摄入新鲜水果和蔬菜等高纤维食物，能培养在胃中产生短链脂肪酸的微生物，有助于支持免疫系统。巴克利指出，益生菌和益生菌食品也能在这方面发挥效用。

根据NASA高级食品技术项目首席科学家格蕾丝·道格拉斯（Grace Douglas）的说法，太空中的宇航员确实可以获得冻干食品，这些食品具有“正常水平的食物相关微生物”，但经过了加工，不含任何病原体。宇航员还可通过补给获得少量新鲜水果和蔬菜。

母乳低聚糖被认为对于在婴儿体内创造健康微生物组很重要。欧洲空间局目前正开展一项研究：他们将人类母乳中的低聚糖提供给在南极洲康科迪亚工作站驻留一年多的研究人员，作为其饮食的重要部分，旨在测试低聚糖对南极工作人员微生物组、免疫系统和情绪的影响。

另一方面，宇航员旅行时可能还会与机会病原体较量较量，例如肺炎链球菌和金黄色葡萄球菌。这些微生物通常是良性的，但能在人体免疫系统削弱时变得危险。

飞往火星的旅途要比停留国际空间站漫长得多，宇航员微生物组的变化就更难预测。不过鉴于NASA计划在2030年代末或2040年代初才奔火，科学家们还有足够时间了解“微生物组-宇航员健康关联”。

用皮尔斯的话说，在那之前，科学家应使用各种可用方法去认知微生物——无论是模拟太空的地面研究，真实太空环境下的研究，还是常规的人类微生物组测试。

资料来源：

The Mysteries of the Astronaut Microbiome

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