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神秘的太空细菌实验 致命射线导致基因突变(图)

http://www.kexue.com 2011-07-28 11:09:48 腾讯科学  发表评论


电子显微镜图像显示鼠伤寒沙门氏菌(红色)侵入培养的人体细胞

  随着航天飞机计划的正式结束,美国宇航局拟定未来新的太空计划,其中就包含登陆火星和小行星任务,在这些任务中要求宇航员必须在太空中长时间地进行空间飞行。为了使这些庞大的太空工程能进行下去,宇航局的科学家们开始往微观方向思考,他们将目标锁定在了小小的细菌上。研究表明:宇宙中各种强烈的射线作用,足以使某些微生物基因出现异常突变,并且表达出更强的毒性,对未来长时间空间飞行的宇航员而言,将是非常致命的。

  在宇宙空间中长时间的飞行,对人类而言不仅仅需要一系列的生命维持设备,更重要的是能保持身体的健康,例如长达一年的火星飞行就是一个巨大的挑战,各种未知的情况都可能发生,而如果宇航员在太空中生病了该怎么办,例如沙门氏菌这类微生物在微重力环境下可能变得更致命,而微重力环境可以改变微生物的活动习性,可能使地球上的治疗方法实效,所以这些都是未来人类空间飞行所面临的重大未知因素。

  但是,目前这方面的研究已经开展,在最后一次的航天飞机任务中,任务专家就开始研究乌贼的肠道细菌。据亚利桑那州立大学生物设计研究所传染病与疫苗学中心教授谢丽尔尼克森介绍:我们十分关注在长时间的空间飞行中出现的传染性疾病的问题。特别是微生物对宇航活动的影响,在空间飞行中,我们就像一个密封的罐头,是一个封闭的体系,这样我们必须对体内的细菌群有个非常详细的了解,并且进行全面的空间研究,无论是对人体有利或者有害的细菌都非常重要。


宇宙中充满的各种射线将导致微生物产生基因突变

  在过去的十年间,通过对太空中微生物的研究表明:微生物在太空中常表现出奇异的行为,有些微生物群落可以变得非常庞大,有些则增长缓慢,还有些微生物形状出现变化,或者出现能强烈对抗生素的抵抗力,使抗生素失效,但是研究人员目前还不能确定微重力环境会导致何种细菌演变出极强的致病能力。而这个正是研究人员所担心的。

  尼克森和她的同事在2006年和2008年将沙门氏菌送上国际空间站进行试验。她发现:在太空中培养起来的沙门氏菌对小白鼠的感染能力比地面上实验室中的要高出三倍。这是因为太空辐射或者空间环境改变了沙门氏菌的基因,突变后的基因表达出的更强的毒性。而宇航员在微重力环境中抵抗力并不强,这增加的毒性令人不安。

  尽管如此,沙门氏菌可以说是空间飞行中一个令人讨厌的东西,并不意味着其他微生物也是。尼克森补充说:还有一个研究小组的一篇身为发表的研究结果显示,不同病原体之间在空间环境下存在相互作用,也会变得更加致命。然而,尼克森和她的同事最近进行的一项研究发现,空间环境对另一个细菌(呼吸道绿脓杆菌)产生的影响出现遗传特征,这个现象在部分沙门氏菌中也有发现,突变的基因能在繁殖后继续表达,但是研究人员还未确认绿脓杆菌的空间环境中会变得致命。

  此外,研究人员发现,处于太空中的微生物也有助于人类发展的一方面,可以帮助发展出更好的疫苗。传染病与疫苗学中心主任罗伊柯蒂斯目前正在进行这项研究工作,在实验室中培养从太空中带回来的微生物,开发出一种新疫苗,并提高疫苗的作用。通过利用研制出疫苗,在微重力条件下其能更好地诱发进行免疫反应。这项研究工作已经在STS135航天飞机任务中进行。

  而宇航员也将会从微生物的空间研究中受益,外层空间环境是对微生物研究的良好科学场所,而尼尔森的研究小组调查表明,在国际空间站中的宇航员机组都不希望微生物对身体产生不利影响,据美国宇航局华盛顿总部医疗政策与伦理主管David Liskowsky介绍:我们将利用空间环境研究微生物,并将这些微生物为我们所用,最强我们的免疫力,这些微生物可以存在于皮肤、粘膜等身体部位上,保护宇航员。但在这之前,我们必须把这些微生物的情况弄懂,不论它们是有益的还是有害的。

  目前,美国宇航局还没有对长时间太空飞行中人类的医疗保健或者紧急医疗程序操作指定方针。目前仅仅是在对其他动物的研究上,例如航天飞机上就进行过研究刚出生的鱿鱼内脏中微生物群落的问题,旨在观察这些微生物“殖民者”如何在宇宙空间中的一个有机体内生存,为研究人类身体微生物环境进行前期研究。而微生物的空间环境中出现的突变问题若不能得到有效解决,将成为未来进行长时间空间飞行的宇航员的致命杀手。(Everett/编译)

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