隨著太空旅行的不斷髮展，研究人員們對太空中的微生物（當然，這些微生物還是來自地球的）產生了興趣。
一方面，我們現在已經知道，在太空中宇航員確實會面臨許多健康問題，包括骨密度下降、肌肉萎縮以及心理問題等等。另一方面，在地球上，研究人員們對（來自人體內部和外部的）微生物與人體健康間的聯絡已經有建立起一定的理解。
我們都知道，太空是一個與地球完全不同的環境，具有高輻射水平以及微重力。
儘管目前從科學層面還未確定，但這些環境條件的差異可能會導致宇航員微生物組發生意想不到的變化。進一步考慮，這些變化可能會產生一系列的健康問題，尤其是在太空長途旅行中。
圖片來源網路
雖然有以上諸多的考慮，但實際上，即使在地球上，我們對微生物組被破壞造成的影響也知之甚少，諾森比亞大學生物科學研究員大衛·皮爾斯（David Pearce）說到。（大衛博士是2022年一篇論文的作者，該論文討論了火星之旅如何影響腸道中的微生物）。
直接對這個問題進行研究肯定是很困難的，因為目前只有大約600人去過太空。那些參加過太空之旅的人們通常都不會停留太長的時間，前往國際空間站的平均時間大約為6個月。事實上，一些研究人員並不相信有足夠的證據表明人體微生物組在太空中會發生很大的變化。
不管怎樣，皮爾森在內的研究團隊還是試圖弄清楚宇航員的微生物組是否會發生某些不利的變化（這種變化被稱為生態失調）。
“因為它們將離開很長時間，所以這種生態失調可能會成為一個嚴重的問題”
，皮爾森說道：“這或許會導致宇航員的健康出現問題，或者損害他們的正常生理功能”。
研究人員們試圖在從兩個地方研究太空對微生物組可能產生的影響：地面上設定的具有類似太空環境的地方或者直接在太空中。關於前者的一個例子是，J·Craig Venter研究所傳染病和基因組醫學小組宇航員微生物組的首席研究員Norberto González-Juarbe正在研究在南極洲的兩個科考站（Concordia和Neumayer）中工作的研究人員的微生物組。因為這些地方部分模擬了宇航員在太空中的經歷，比如黑暗、幽閉以及有限的人類接觸。
圖片來源網路
該團隊計劃分析來自這些科考站的研究人員的樣本，以瞭解他們胃腸道微生物組如何發生變化，以及他們的免疫系統如何對這種類似空間站的環境做出反應。
根據González-Juarbe的說法，他們的早期研究結果表明，在這些環境中微生物組確實會發生變化，目前該團隊正在研究免疫學相關資料，他們預計會在今年年底前公佈研究結果。
圖片來源網路
目前也有一些研究聚焦於真實太空環境中的微生物組變化。
例如，2019年的一項研究對宇航員斯科特·凱利（Scott Kelly）和他的雙胞胎兄弟馬克（Mark）的微生物組進行了比較。兩兄弟中，斯科特從2015年開始在國際空間站工作了近一年，因此研究人員們假設太空生活確實對他的微生物組產生了影響。
最終，分析結果表明，在斯科特的微生物組中，擬桿菌（Bacteroidetes）的數量減少了（這類細菌的失調與神經、免疫系統以及代謝問題相關）而厚壁菌（Firmicutes）的數量卻發生了增加（這類細菌能夠幫助分解某些澱粉以及纖維）。
斯科特·凱利（左）和馬克·凱利（右），圖片來源網路
2019年，J·Craig Venter研究所的另一項研究對九名在國際空間站上待過6到12個月的宇航員進行了研究。研究人員對宇航員面板、鼻子、舌頭等部位進行取樣。另外，研究人員也收集了糞便、血液和唾液等樣本，以及來自空間站及蓄水裝置表面的樣本。
透過DNA測序，該研究發現，多種面板微生物，包括屬於變形菌綱（Gammaproteobacteria）的細菌數量都減少了，研究人員推測，這種變化可能導致太空宇航員經常出現皮疹和面板敏感反應。
研究結果還表明，宇航員的胃腸道微生物組發生了變化，其中，阿克曼菌（Akkermansia）和瘤胃球菌（Ruminococcus）數量甚至減少了五倍（這兩類細菌在維持消化道黏膜完整以及分解碳水化合物等方面都發揮著重要作用）。
圖片來源網路
“腸道微生物組的變化會直接影響食物的新陳代謝、骨骼健康，甚至認知能力”，
González-Juarbe說到。在太空中停留的時間更長（比如往返火星需要18個月），可能會使這些問題變得更復雜。“俗話說，‘人如其食’，這話是有道理的”González-Juarbe說道：“整體微生物組的變化將對你的整體大腦健康和認知健康產生影響”。
然而，也不是所有人都相信太空會改變人體微生物組的組成。主要的原因還是現在的研究太少了，很難得到一些確切的結論。加州大學聖地亞哥分校兒科教授兼斯克利普斯海洋學研究所生物學系主任傑克吉爾伯特說：“去過那裡的人太少了，做任何具有統計嚴謹性的研究都很難”。
吉爾伯特對於凱利雙胞胎研究也持懷疑態度：“我們有很多雙胞胎研究，隨著時間的推移，哪怕在地球上進行比較，他們之間也會顯示出顯著的偏差”。
吉爾伯特認為，在太空中更關心人體健康的可能是微生物，脫離身體會讓它們的處境變得更加危險。
吉爾伯特和他的同事在2019年進行的一項研究提供了一些證據。2016年3月，國際空間站的宇航員從空間站的餐桌上收集了樣本。六天後，樣本被帶回地球。吉爾伯特和他的團隊分離了樣本中的微生物，選擇了兩個金黃尖鐮孢菌（Fusarium oxysporum）株系進行了測序研究。
圖片來源網路
之後，研究人員將分離的真菌樣本與其它62個陸地菌株樣本進行了比較，結果表明，來自國際空間站樣本中的菌株與陸地菌株存在遺傳差異。另外，該團隊還利用線蟲進行了感染實驗，結果表明，來自空間站樣本的菌株能殺死更多的線蟲。
吉爾伯特表示，太空的嚴酷環境可能會導致真菌變得更加致命，目前他的團隊正在開展進一步的研究以闡明兩者的關聯。
微生物喜歡溫暖潮溼的環境，比如人體內部。
因此，為了避免從舒適的棲息地中游離出來，飄到寒冷乾燥的環境中，微生物必須獲得新的生存技能，不幸的是，這些新的生存策略可能與抗生素耐藥或對人體的毒性增強相關。
吉爾伯特指出，能被選擇進入太空的宇航員通常都非常健康，因此他們因這些微生物而生病的機會很小，但是，如果有人在火星長途旅行中因食物中毒或疲憊導致免疫系統減弱，這些倖存下來的瘋狂微生物們就會帶來嚴重的健康問題。
圖片來源網路
對於太空中人類微生物組的研究目前還存在著諸多未知。歐洲航天局SciSpacE（Science of space environment）專案的團隊負責人妮可·巴克利（Nicole Buckley）指出，很難說太空中的任何疾病，比如睡眠不足等等， 是否是由微生物失調引起的。
皮爾斯指出，到目前為止，我們還不知道如何在太空中重新穩定一個人的微生物組（如果這個人發生了嚴重的微生組失調且已經到了生病的地步）。現有的一些手段，比如糞便移植——將有益細菌從健康供體的糞便中移植到生病的人身上，雖然可以幫助患有某些疾病的人恢復免疫功能。
但微生物組是非常複雜的，“這和去使用一種有確切作用的藥物完全不同，你正在管理的是一個有機體”。
另一方面，一些研究人員指出，即使是簡單的變化也可能會對宇航員的健康產生影響。González-Juarbe表示，提供新鮮水果和蔬菜以及高纖維食物可以幫助胃中產生短鏈脂肪酸的微生物生長，這有助於維護免疫系統正常運作。巴克利指出，益生菌和益生菌食品等等在這方面也有所幫助。
根據美國宇航局先進食品技術專案格蕾絲·道格拉斯（Grace Douglas）的一封電子郵件指出，他們會為太空中的宇航員提供凍幹食品，這些食品具有“正常水平的食物相關微生物”，且各種病原體都透過加工被除掉了。另外，透過一些補給任務，宇航員還能獲得少量的新鮮水果和蔬菜。
儘管這樣，根據巴克利的說法，
如果要維持宇航員微生物組的健康，就必須限制加工食品的食用，而應該提供更多的新鮮水果、蔬菜以及高纖維食品。
圖片來源網路
歐空局目前正在進行一項研究，他們將在人類母乳中發現的被稱為低聚糖的化合物，新增到於南極Concordia科考站停留一年多的研究人員的飲食中。這些化合物被認為與嬰兒健康微生物組的構建密切相關，該研究將測試低聚糖對研究人員微生物組、免疫系統以及情緒的影響。
參考文獻：
https：//undark。org/2022/11/02/the-mysteries-of-the-astronaut-microbiome/#
——-
作者/捉蝴蝶的貓
複審/莫十二
編輯/果粒珍珍
