细菌,在太空更加致命,或许是人类进军太空的致命威胁
2020年,人类的火星舰队浩浩荡荡启程,奔赴火星,距离人类移民火星的梦想又近了一步。对人类来说,太空是人类的终极目标,就像孩子终究会离开摇篮。
尽管人类已经有能力以更聪明、更快速地方式进入太空,太空探索的可能性似乎是无限的,但挑战它伴随的危险也是未知的。其中太空微重力环境如何影响包括人类在内的地球生物的生命物质仍有很多未知之处。一个特别的危险来自地球上最小的生命形式——细菌。
人类诞生以来,细菌就生活在人体内外与周围的环境中,所以无论我们喜欢与否,这些微生物都伴随人类,包括进入太空。正如太空独特的环境对我们有影响一样,对细菌同样也有影响,但是科学家还不能完全确定细菌如何变化。
我们都知道,地球上的所有生命都是在重力的作用下进化而来的。因此,地球上的生命还没有适应在太空中生活。当重力被移除或大大减少时,受重力影响的过程也表现出不同的行为。
在太空中,重力最小,沉降(液体中的固体沉降到底部)、对流(热量的传递)和浮力(使某些物体漂浮的力)被最小化。同样,诸如液体表面张力和毛细力(当液体流经一个狭窄的空间时)等作用力变得更加强烈。这种变化可能也会影响生命形式。
那么,在太空中细菌如何变得更致命呢?
太空飞行任务研究表明,与从未离开过地球的细菌相比,在太空微重力环境下中,细菌似乎对抗生素更有抵抗力,也更致命,而且它们回到地球后也会以这种方式停留很短的一段时间。
除此之外,细菌似乎在太空中变异得更快。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,但是这个结论还需要更多的研究来检验,细菌的这种变化是否真的会引起更多的疾病还不得而知
此外,太空的微重力会促进细菌生物膜的形成。
生物膜是一种密集的细胞集落,它产生一种聚合物质基质,使细菌能够相互粘在一起,或者粘在固定的表面上。生物膜会增加细菌对抗生素的抵抗力,促进它们的生存,提高它们的感染能力。
生物学家已经看到生物膜生长并附着在空间站的设备上,导致细菌降解。生物膜已经影响和平号国际空间站的导航窗口、空调、电解氧块、水循环装置和热控制系统。这些设备长期暴露在生物膜中可能会导致故障,从而产生毁灭性的影响。
微重力对细菌的另一个影响是能让它们结构扭曲。
某些细菌在微重力条件下生长时好,细胞会体积缩小,同时细胞数量增加。这种变化会导致细菌细胞表面积越小,分子-细胞间的相互作用就越少,从而降低抗生素对细菌的作用。
微重力环境中,细胞液不会产生沉降和浮力等影响,这可能会改变细菌吸收营养物或攻击它们的药物的方式,从而导致细菌在太空中的耐药性和传染性增强。
上述这些细菌的变化都有严重的后果,特别是在没有重力的太空长途飞行中,无法及时治疗的细菌感染将无疑是灾难性的。
太空微重力环境也不完全是坏事情,对于进行一些科学研究,太空微重力环境提供了一个独特的环境,对地球上的生命有利。
例如,在太空的微重力下,分子晶体会比在地球上变得更大、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。分子的结晶也有助于确定它们的精确结构,许多不能在地球上结晶的分子可以在太空中结晶。因此,这些分子的结构可以通过太空研究来确定,这也将有助于开发更高质量的药物。
随着人类在充满已知和未知危险的太空中度过更多的时间,人类总能掌握太空独特环境致命的风险和隐形的益处,星辰大海终将是人类命运的归宿。
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