好像太空还不够危险,细菌在微重力下变得更加致命

2020-07-26 10:20:12

中国已经发射了天文一号火星任务。昨天,一枚载有轨道器、着陆器和月球车的火箭从中国海南省起飞,希望在明年初之前将火星车部署在火星表面。

同样,周日阿联酋火星任务的发射标志着阿拉伯世界进军星际太空旅行。7月30日,我们期待看到美国宇航局的火星毅力漫游车最终从佛罗里达起飞。

对于许多国家和他们的人民来说,太空正在成为终极边疆。但是,尽管我们正在获得更智能、更快地进入太空的能力,但它对包括我们在内的生物物质的影响仍有很多未知之处。

虽然太空探索的可能性似乎无穷无尽,但其危险也是无穷无尽的。一个特别的危险来自地球上最小的生命形式:细菌。

细菌生活在我们体内和我们周围。因此,不管我们喜欢与否,这些微生物无论我们走到哪里--包括进入太空--都会紧随其后。正如太空独特的环境对我们有影响一样,它也会影响细菌。

地球上的所有生命都是随着重力作为一种无处不在的力量而进化的。因此,地球的生命还没有适应在太空中度过的时间。当重力被移除或大大降低时,受重力影响的过程也会表现出不同的行为。

在重力最小的太空中,沉降(当液体中的固体沉降到底部时)、对流(热能传递)和浮力(使某些物体漂浮的力)被降至最低。

同样,液体表面张力和毛细管力(当液体流动以填充狭窄空间时)等力也会变得更强。

令人担忧的是,太空飞行任务的研究表明,当细菌暴露在微重力下(只有微小的重力存在时)时,细菌会变得更致命,更具弹性。

在太空中,细菌似乎变得对抗生素更具抗药性,杀伤力也更强。与从未离开地球的细菌相比,它们在返回地球后也会保持这种状态很短的一段时间。

除此之外,细菌在太空中的变异似乎也更快。然而,这些突变主要是为了让细菌适应新的环境,而不是变得超级致命。

需要更多的研究来检验这样的适应是否真的允许细菌导致更多的疾病。

生物膜是紧密堆积的细胞菌落,它们产生一种聚合物基质,使细菌能够互相粘附,并附着在静止的表面上。

生物膜增加了细菌对抗生素的抗药性,促进了它们的生存,并提高了它们引起感染的能力。我们已经看到生物膜生长并附着在空间站的设备上,导致其生物降解。

例如,生物膜已经影响了和平号空间站的导航窗、空调、氧电解块、水循环装置和热控系统。这种设备长时间暴露在生物膜中可能会导致故障,这可能会产生毁灭性的影响。

微重力对细菌的另一个影响涉及它们的结构扭曲。某些细菌在微重力条件下生长时,细胞大小减小,细胞数量增加。

在前一种情况下,表面积较小的细菌细胞分子与细胞之间的相互作用较少,这降低了抗生素对它们的疗效。

此外,没有重力产生的影响,如沉降和浮力,可能会改变细菌摄取营养物质或打算攻击它们的药物的方式。这可能会增加太空细菌的抗药性和传染性。

所有这一切都有严重的影响,特别是当涉及到长途太空飞行时,那里不会有重力。经历在这种情况下无法治疗的细菌感染将是灾难性的。

另一方面,太空的影响也导致了一个独特的环境,这对地球上的生命是积极的。

例如,太空微重力中的分子晶体比地球上的要大得多,也更对称。有了更均匀的晶体,就可以研制出更有效的药物和治疗方法来对抗各种疾病,包括癌症和帕金森氏症。

此外,分子的结晶有助于确定它们的精确结构。许多在地球上不能结晶的分子可以在太空中。

因此,可以借助空间研究来确定这些分子的结构。这也将有助于开发更高质量的药物。

由于晶体的最佳形成,光缆在太空中也可以达到更好的标准。这大大增加了数据传输能力,使网络和电信变得更快。

随着人类在太空中花费更多的时间,这是一个充满已知和未知危险的环境,进一步的研究将帮助我们彻底检查太空独特环境的风险-以及潜在的好处。