
随着人类将目光投向火星和更远的地方,科学家们正在努力了解太空旅行如何影响宇航员,以及伴随他们的微生物。俄亥俄大学的一组研究人员,包括副教授和研究生主席罗南·卡罗尔,正在研究致病菌对太空零重力环境的反应,这对长期太空任务具有重要意义。
这项研究背后的科学
卡罗尔的团队与佛罗里达大学的凯利·赖斯合作,正在分析往返于国际空间站的细菌样本。这种细菌是金黄色葡萄球菌,是一种常见的病原体,在美国每年造成大约1.5万人死亡。虽然它通常无害地存在于人体皮肤和鼻子上,但研究人员正在研究零重力是否会改变它的行为,从而可能使它更具传染性。
卡罗尔解释说:“我们第一组样本的初步发现表明,金黄色葡萄球菌在零重力环境中可能会变得更具致病性。”“我们在地球上模拟微重力的后续实验支持了这些结果。随着2024年最新样本的返回,我们希望进一步调查这种增加的毒性,并揭示所涉及的机制。”
把细菌送上太空
这项研究是美国国家航空航天局(NASA)生物研究罐(BRIC)计划的一部分,该计划使科学家能够研究太空中的微生物行为。2016年,作为金砖四国23国任务的一部分,SpaceX CRS-9发射了第一组金黄色葡萄球菌样本。第二组样品于2024年1月由NG-20商业补给服务任务(BRIC-25)发送到国际空间站,并通过SpaceX-30返回地球。

样本一回到实验室,俄亥俄大学的研究小组就进行了详细的基因表达分析,以确定太空飞行是如何影响细菌行为的。卡罗尔认为他的研究技术人员,艾米丽Sudnick (b.s.b.s., '24),处理高风险的处理样品。
他说:“如果出了什么问题,这些样品是不可替代的,知道这一点压力很大。”“艾米丽在分离RNA进行分析方面做得非常出色。”
在太空中进行实验面临着独特的挑战。安全协议要求致病菌保持密封在罐子里,以防止在国际空间站上受到污染。有限的实验条件,如受控的生长环境和温度限制,进一步增加了复杂性。
在地球上,研究人员面临着他们自己的障碍。“当你拿回样本时,你只有一次机会来分析它们,”卡罗尔说。“这使得精确和准备变得至关重要。”

空间健康研究的未来
了解细菌如何适应太空环境对宇航员的安全至关重要,尤其是在火星的长期任务中,宇航员可能会在太空中待上几个月到几年。如果金黄色葡萄球菌在微重力环境下变得更具毒性,可能会对宇航员的健康构成严重威胁。
除了太空旅行之外,这些发现还可以深入了解细菌在独特条件下的行为,有可能为控制地球上的感染提供新的策略。卡罗尔和他的同事们渴望更深入地研究潜在的机制。
他说:“与人类细胞相比,细菌非常小,所以如果它们能感觉到重力,很可能是通过一种与我们在大型生物体中看到的非常不同的机制。”“弄清楚这个问题会很有趣。”
随着第二轮样本的分析,研究小组正在等待新的发现,这些发现可能会影响太空探索和微生物学的未来。
卡罗尔说:“我们现在学得越多,我们就越能为下一个前沿做好准备。”