在太空，細(xì)菌更猖狂

沈羨云　唐承革

人和動物在進(jìn)入太空時(shí)，不可避免地?cái)y帶了數(shù)以萬億計(jì)的細(xì)菌進(jìn)入太空。人類在太空中定居，它們也會隨之而來。為了航天員的健康，我們必須了解它們，知道它們是否喜歡太空環(huán)境，太空會使它們發(fā)生什么變化?？茖W(xué)家們?yōu)榱搜芯窟@個(gè)問題，在地面和太空中進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)，觀察這些小蟲在太空的表現(xiàn)和危害。

太空中最多的生物

當(dāng)人們談到太空居民時(shí)，首先想到的是航天員，有人也可能會想到為了進(jìn)行醫(yī)學(xué)和生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的動物、植物和細(xì)菌，但很少有人會注意到這些生物本身攜帶的細(xì)菌。實(shí)際上，在圍繞地球軌道旋轉(zhuǎn)的航天器上，數(shù)目最多的生物是生物體自己帶上去的細(xì)菌。在我們的身體內(nèi)到處都有細(xì)菌，它們中的大多數(shù)棲息在我們的內(nèi)臟中，更多的是溜到我們吃的食物里和我們所呼吸的空氣中。僅在一名航天員的內(nèi)臟中，就有數(shù)以億萬計(jì)的細(xì)菌生活著，例如在結(jié)腸中就有1014個(gè)細(xì)菌，手和嘴里的細(xì)菌超過億萬個(gè)。實(shí)際上在人體內(nèi)細(xì)菌的數(shù)量超過人體細(xì)胞的數(shù)量。這些緊緊粘附在人體中的細(xì)菌，人走到哪里，它就跟到哪里，哪怕進(jìn)入月球和火星，它們都會緊追不舍。那么，人們首先提出的一個(gè)問題是“太空旅行對細(xì)菌有何影響？”“太空中的細(xì)菌是變老實(shí)了，還是更猖狂了？”。

太空細(xì)菌更狠毒

為了解決上述問題，美國和俄羅斯付出了巨大的經(jīng)費(fèi)和人力，他們在太空中和地面進(jìn)行了航天失重對細(xì)菌影響的研究。在太空中進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn)有些困難，不僅要花費(fèi)巨額的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，很多實(shí)驗(yàn)條件在太空也不具備。為此，美國宇航局的科學(xué)家們設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬失重的裝置——回轉(zhuǎn)儀，這是一種可以模擬低重力對生物體影響的裝置。當(dāng)將細(xì)菌放到儀器上的液體容器里時(shí)，回轉(zhuǎn)儀開始慢速地旋轉(zhuǎn)起來。在旋轉(zhuǎn)器里，懸浮在液體中的細(xì)菌受到離心力的作用，但它們的受力方向是隨著回轉(zhuǎn)儀的旋轉(zhuǎn)在不斷地改變的。從一段時(shí)間里來看，作用在細(xì)菌身上力的總合為0，這樣就好像細(xì)菌處在失重環(huán)境下一樣。這個(gè)方法是目前公認(rèn)的、可以模擬失重影響的方法，航天醫(yī)學(xué)研究者們常常采用這種裝置進(jìn)行失重對植物、細(xì)胞影響的研究，當(dāng)然也可以用這種方法觀察失重對細(xì)菌的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在模擬失重條件下，沙門氏菌發(fā)生了改變。在回轉(zhuǎn)儀中的細(xì)菌生存能力增強(qiáng)了，它們對胃酸和熱的抵抗能力更強(qiáng)，而且也有更好的辦法躲避人體巨噬細(xì)胞的攻擊，巨噬細(xì)胞是人體免疫系統(tǒng)中的衛(wèi)士，它可以吞噬侵入人體的細(xì)菌，維護(hù)人體的健康。地面和太空實(shí)驗(yàn)說明在失重環(huán)境下，沙門氏菌的繁殖能力和生存能力都增強(qiáng)了。眾所周知，沙門氏菌是對人體不利的細(xì)菌，它是引起人胃腸道疾病的罪魁禍?zhǔn)?。它侵入到人體后，會引起人體嚴(yán)重的胃腸道反應(yīng)，使人出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等癥狀。航天中沙門氏菌的變化，提示其他危害人體的細(xì)菌也可能出現(xiàn)同樣毒性增強(qiáng)的改變，這對航天員的健康會造成很大的威脅。

人體的免疫功能下降

在我們的身體內(nèi)到處都是小侵略者：細(xì)菌、病毒、原生動物。它們中一些對人體是不利的，另一些是有利的。通常情況下，它們不會對人體構(gòu)成一種威脅。因?yàn)樵谖覀兩眢w中，有一個(gè)強(qiáng)壯的免疫系統(tǒng)，它像一個(gè)嚴(yán)密的檢查站，對身體內(nèi)的外來者進(jìn)行嚴(yán)格檢查，絕不會放過對人體有害的入侵者，也不傷害對人體有利的細(xì)菌。它們在我們的身體沒有出現(xiàn)問題以前，就可以發(fā)現(xiàn)和消滅病原體，使它們不能危害人體。所以，沒有免疫系統(tǒng)，人就不能生存。

在太空中，我們的免疫系統(tǒng)發(fā)生了改變，免疫系統(tǒng)的戰(zhàn)斗力減弱了，特別是免疫細(xì)胞的戰(zhàn)斗力下降了。人體的免疫系統(tǒng)是十分復(fù)雜的，在這個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)中，主要斗士是游遍全身、與病菌做斗爭的免疫細(xì)胞。人體中有各種各樣免疫細(xì)胞；其中兩種免疫細(xì)胞的戰(zhàn)斗力最強(qiáng)，一個(gè)是B細(xì)胞，它可以釋放出抗體——蛋白質(zhì)，可以辨識出細(xì)菌或其他引起疾病的侵入者，將它們包圍，然后消滅它們。另一個(gè)是T細(xì)胞，它是免疫系統(tǒng)的戰(zhàn)士，可以對病原體發(fā)動進(jìn)攻和消滅它們。

在太空中，這些細(xì)胞變得遲鈍了。例如，T細(xì)胞的繁殖能力下降了，淋巴細(xì)胞的數(shù)目減少了，而且戰(zhàn)斗力下降了。它們中的很多細(xì)胞好像突然變老了，移動起來慢了，不能很快到達(dá)細(xì)菌入侵的地方，也不能有效地相互溝通消滅細(xì)菌。實(shí)際上，它們似乎無法很好地執(zhí)行消滅入侵病原體的任務(wù)了。

太空飛行可以使細(xì)菌的繁殖能力和毒性增加，又可以使對抗它們的免疫系統(tǒng)戰(zhàn)斗力減弱，這種雙重的作用，使太空中的細(xì)菌變得更猖狂了。不僅如此，航天中的失重環(huán)境還可以影響人體的所有生理系統(tǒng)，例如它可以引起心血管功能下降、航天運(yùn)動病、航天貧血癥、骨質(zhì)疏松、肌肉萎縮。這樣，航天員在太空更容易得病。在太空發(fā)病與在地面上不同，某些病在地面上不會致命，在航天中可能致命。而且，隨著飛行時(shí)間的延長，人發(fā)病的機(jī)會增多，有些病在地球上是很容易處理的，在太空中卻變得很復(fù)雜。如流行性感冒，如果在地球上發(fā)生，將病人隔離，給予適當(dāng)?shù)闹委熀芸炀蜁?。但在太空中，在飛船這種密閉、狹小的環(huán)境中很難將航天員隔離，艙內(nèi)空氣不能與外界相通，更增加了感染的機(jī)會。航天員工作都是一個(gè)蘿卜一個(gè)坑，病倒幾個(gè)就會影響飛行任務(wù)的完成。同時(shí)，航天中沒有足夠的醫(yī)療設(shè)備、藥品和醫(yī)務(wù)人員，對一些疑難的病就很難做出準(zhǔn)確的診斷和及時(shí)的治療，往往會貽誤病情。

航天員的身體狀態(tài)要比正常人好得多，經(jīng)過嚴(yán)格的選拔和訓(xùn)練，能夠上天的航天員都是確保沒有任何疾病的，即將登上飛船的航天員如果出現(xiàn)任何小毛病，也會被候補(bǔ)的航天員所取代，而且在航天中還采用了許多嚴(yán)格的防護(hù)措施，防止航天員生病。盡管如此，航天員在飛行中仍免不了要生病，患病的類型多為上呼吸道感染、病毒性胃炎、風(fēng)疹等。在美國的“阿波羅”任務(wù)中，就有一名航天員患很重的病，給完成登月著陸飛行任務(wù)帶來了巨大困難，前蘇聯(lián)“禮炮”號航天員弗拉基米爾·瓦休金還因在飛行中出現(xiàn)炎癥性疾病，站上的藥物對他無效，被迫終止飛行返回地面；參加前蘇聯(lián)“聯(lián)盟TM-11”號的日本航天員秋山在飛行中高燒達(dá)40℃，出現(xiàn)了虛脫。特別是在未來星際飛行中，航天員如果在脫離地球軌道飛行期間，或者登陸到其他星球時(shí)生病，是不可能及時(shí)將他們送回地球醫(yī)治的，這將是一件十分危險(xiǎn)的事。所以，研究細(xì)菌在航天中的表現(xiàn)，找出抑制有害人體細(xì)菌的辦法是十分重要的。

但是，需要提出的一點(diǎn)是人體中的細(xì)菌不都是有害的，有些對人體是有益的。例如，在我們胃里的一些細(xì)菌，可以生成有利于血液凝結(jié)的維生素K，還有一些細(xì)菌有助于人體消化食物。在適度的情況下，甚至病原體也不是完全有害的，它可以刺激免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)人體的免疫功能，也就是說人們需要這些細(xì)菌。太空環(huán)境下細(xì)菌生長和生存功能增強(qiáng)，這也不完全是一件壞事。因?yàn)槟切┯欣谌祟惥脑龆啵瑢槿祟悗砀＠?。一些?xì)菌還可以制造出有用的抗生素，在太空中細(xì)菌生產(chǎn)的抗菌素產(chǎn)量高于地球。例如，90年代中期，在航天飛機(jī)上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)就證明太空中生產(chǎn)的抗生素的產(chǎn)量比在地球上生產(chǎn)要高2倍多，而且更純，質(zhì)量更高。這樣，我們就可以利用太空的特殊環(huán)境，生產(chǎn)有利于人類的細(xì)菌。 因此，我們下一步的任務(wù)是要采用一些辦法“壓制”不利于人類健康的細(xì)菌，降低它們對人類的危害，“激發(fā)”有利于人類的細(xì)菌，使它們更好地為人類服務(wù)。

【責(zé)任編輯】蒲暉