一些在地球上不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害的微生物，在太空中可能就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏∥⑸铮瑢?duì)宇航員的安全造成威脅。
新冠病毒從3月初在全球開(kāi)始暴發(fā)，根據(jù)世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，截至北京時(shí)間4月6日16時(shí)，全球新冠死亡病例達(dá)到67594例。隨著病毒的蔓延，有網(wǎng)友表示，現(xiàn)在世界上最安全的地方恐怕就剩下國(guó)際空間站了。在一般人看來(lái)，國(guó)際空間站似乎是一個(gè)遠(yuǎn)離塵世的凈土，是人類處于太空中的一個(gè)“世外桃源”。
然而真的是這樣嗎?雖然在漫長(zhǎng)的生物進(jìn)化史上，人類在與天花、脊髓灰質(zhì)炎、鼠疫、霍亂等疫病的交鋒中，總是占據(jù)上風(fēng)。但是有專家表示，在太空的微重力環(huán)境、宇宙射線輻射等因素加持下，病毒、細(xì)菌等微生物有更多的可乘之機(jī)，宇航員“中招”的風(fēng)險(xiǎn)更大。
微生物在空間站曾劣跡斑斑
和地球上一樣，國(guó)際空間站上也有大量的微生物，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)在對(duì)空間站內(nèi)的微生物進(jìn)行分類時(shí)，發(fā)現(xiàn)了包括葡萄球菌、腸桿菌、芽孢桿菌和紅酵母等四大類微生物群落。科學(xué)家們指出，在辦公室、健身房和醫(yī)院等普通地球環(huán)境中也發(fā)現(xiàn)了類似的細(xì)菌，因此空間站與人類經(jīng)常光顧的其他“人造環(huán)境”其實(shí)較為類似。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在這些微生物中，主要存在的致病細(xì)菌包括葡萄球菌、鏈球菌和微球菌等，其中，表皮葡萄球菌和人型葡萄球菌可引起皮膚感染及內(nèi)臟組織器官感染;而鏈球菌中的肺炎鏈球菌易使宇航員患上肺炎;變型鏈球菌主要存在于人體牙斑中，是造成宇航員牙齒疾病的主要致病菌。此外，部分微球菌會(huì)寄生于人體皮膚、咽部和眼睛，當(dāng)宇航員抵抗力下降時(shí)，會(huì)引發(fā)腦膜炎、敗血癥、關(guān)節(jié)炎等。
1970年，NASA發(fā)射了阿波羅13號(hào)，宇航員海斯在返回時(shí)已經(jīng)患上了嚴(yán)重的尿路感染，后來(lái)發(fā)現(xiàn)病因是銅綠假單胞菌感染。另有研究顯示，1995年3月至1998年6月期間，某空間站發(fā)生了多次微生物感染宇航員事件，有宇航員患上了結(jié)膜炎、急性呼吸衰竭和口腔感染。2018年，NASA在對(duì)國(guó)際空間站帶回的腸桿菌樣本進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，它們與地球上的某些腸桿菌在基因組成上十分相近，而后者已被證實(shí)了對(duì)免疫力低下者具備極強(qiáng)的感染能力。
除了威脅宇航員的身體健康外，微生物對(duì)空間站和宇宙飛船的結(jié)構(gòu)材料也形成了破壞。“和平”號(hào)空間站結(jié)構(gòu)材料被微生物腐蝕，形成了一個(gè)2毫米的凹陷;“聯(lián)盟”號(hào)飛船舷窗曾因霉菌的生長(zhǎng)使能見(jiàn)度降低、光學(xué)性能下降。
“一項(xiàng)在空間站上對(duì)某艙段的材料微損傷早期癥狀進(jìn)行的調(diào)查顯示，在30處發(fā)生材料微損傷的位置上，有超過(guò)一半是由微生物污染引起的。”航天神舟生物科技集團(tuán)有限公司空間微生物實(shí)驗(yàn)室主任徐侃彥表示。
平時(shí)人畜無(wú)害的病毒一上天就變臉
在人體的腸道、肺部、皮膚等組織部位存在大量的共生微生物，包括細(xì)菌、病毒和真菌等。這些共生微生物已經(jīng)成為人體不可或缺的一部分，可以跟人和平相處。
而在遠(yuǎn)離地球的空間站，微生物和宇航員都面臨著全新的環(huán)境。“一些在地球上不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害的微生物，在太空中可能就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏∥⑸铮瑢?duì)宇航員的安全造成威脅，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致任務(wù)無(wú)法正常進(jìn)行。”徐侃彥說(shuō)，微生物在太空中會(huì)因?yàn)槭艿江h(huán)境壓力而發(fā)生各種變化，空間輻射會(huì)導(dǎo)致微生物發(fā)生變異，空間微重力還會(huì)使微生物發(fā)生一些生理生化特性的改變，例如毒性、致病性和抗藥性會(huì)增加。
此外，在太空中，人體的免疫功能也會(huì)下降，這在非特異性和特異性免疫系統(tǒng)中都有所體現(xiàn)。在地面模擬失重效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)以及太空中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)里，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的淋巴器官都出現(xiàn)了不同程度的萎縮，這是導(dǎo)致免疫力下降的重要因素之一。
東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教授王立新進(jìn)一步解釋說(shuō)：“免疫細(xì)胞在人體內(nèi)就像一支流動(dòng)的軍隊(duì)，它們?cè)诠撬?、胸腺、脾臟和600多個(gè)淋巴結(jié)之間通過(guò)血流和淋巴流移動(dòng)，哪里有病毒入侵，它們就沖到哪里戰(zhàn)斗。但是，在太空的微重力環(huán)境下，免疫細(xì)胞流動(dòng)的微動(dòng)力會(huì)發(fā)生變化，可能會(huì)影響免疫細(xì)胞的發(fā)育，對(duì)免疫細(xì)胞的移動(dòng)和分布也可能會(huì)產(chǎn)生影響。”
不過(guò)，在徐侃彥看來(lái)，太空中宇航員會(huì)出現(xiàn)免疫力下降，原因是多方面的，除了微重力等空間環(huán)境因素造成的生物學(xué)效應(yīng)之外，工作壓力大、生物鐘紊亂、睡眠質(zhì)量下降、孤獨(dú)等主觀因素，都可能導(dǎo)致宇航員免疫系統(tǒng)功能下降，從而導(dǎo)致其抵御病原微生物侵襲的能力下降。“有一些病毒在人體內(nèi)看似休眠，主要是因?yàn)槭艿矫庖呦到y(tǒng)的壓制，而不是真正的失活，一旦在太空飛行期間人體的免疫力下降，它們就可能被喚醒。”
綜上所述，“宇航員如果在太空感冒發(fā)燒，后果會(huì)比地面更嚴(yán)重，感冒的傳染性使密閉空間中的其他宇航員更容易被傳染;人體的免疫力下降使感冒更難自愈;感冒病毒在空間站一旦發(fā)生變異，傳染性和毒性可能更強(qiáng)。”徐侃彥說(shuō)。
想在太空作惡沒(méi)那么容易
不過(guò)，縱使病毒花樣再多，人類也總有破解它們的招數(shù)。
“為了防止地球的病毒被帶上太空，航天器在建造、測(cè)試、運(yùn)輸和發(fā)射前，要保持環(huán)境的絕對(duì)潔凈，必要時(shí)還要進(jìn)行干熱滅菌、輻射滅菌等微生物的消殺處理，以火星等可能存在地外生物的星球?yàn)槟繕?biāo)的探測(cè)器，就是這樣進(jìn)行微生物防護(hù)的。”徐侃彥說(shuō)。
如果航天器的構(gòu)件以及里面的空氣、食物和水沒(méi)有受到污染，那么剩下的感染源就是宇航員了。徐侃彥介紹，為避免病毒被帶上太空，在宇航員執(zhí)行太空任務(wù)之前，還會(huì)對(duì)其進(jìn)行醫(yī)學(xué)隔離和檢疫，確保他們不攜帶活性病毒升空。
即便微生物僥幸被帶進(jìn)了太空，它們想生存下來(lái)，也需要逃過(guò)人類的各種圍追堵截。據(jù)資料顯示，國(guó)際空間站在軌期間，宇航員會(huì)定期對(duì)艙內(nèi)表面進(jìn)行微生物檢測(cè)、清潔和消毒。航天器內(nèi)的高效過(guò)濾膜會(huì)幫助清除艙內(nèi)空氣中的微生物，而水系統(tǒng)中的微生物，主要通過(guò)在水中添加銀離子或碘離子清除。
在確保病毒不被帶上太空的同時(shí)，宇航員結(jié)束太空任務(wù)返回地球后，一般也需要經(jīng)過(guò)2—3周的醫(yī)學(xué)隔離。
“目前，太空中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)獨(dú)立于宿主存在的病毒，所以不用太焦慮。不過(guò)，火星是地外星球中，最可能存在地外生物的，因此，未來(lái)的載人火星探測(cè)活動(dòng)一定要注意保護(hù)宇航員和地球不被地外生物污染。”徐侃彥說(shuō)。
今年4月，國(guó)際空間站將面臨宇航員輪換，NASA正采取嚴(yán)格措施防止新冠病毒進(jìn)入空間站。據(jù)NASA消息，4月9日，兩名俄羅斯宇航員和一名美國(guó)宇航員將飛赴國(guó)際空間站。這3名宇航員在進(jìn)入太空前要經(jīng)歷特定的“健康穩(wěn)定化”步驟，其中包括為期兩周的隔離期。NASA已采取“增強(qiáng)版”安全措施，盡可能減少參與火箭發(fā)射與返回艙回收的工作人員數(shù)量，所有與宇航員接觸的工作人員必須先經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的醫(yī)學(xué)隔離。
NASA醫(yī)療工作人員巴茨馬諾娃說(shuō)，各國(guó)航天機(jī)構(gòu)一直致力于防止任何病毒進(jìn)入國(guó)際空間站，“考慮到增強(qiáng)的安全措施，新冠病毒進(jìn)入國(guó)際空間站的可能性微乎其微。”
