资料来源:《科技日报》
地球上一些不伤害人体的微生物可能在Tai 空转化为致病微生物,对航天员安全构成威胁。
SARS-CoV-2于3月初开始在全球爆发。根据世界卫生组织的数据,截至北京时间4月6日16时,新冠肺炎全球共有67594人死亡。随着病毒的传播,有网友说现在世界上最安全的地方是国际站空。在普通人眼里,国际站空似乎是一片远离世界的净土,是人类生活的“天堂”空。
但是真的是这样吗?虽然在漫长的生物进化历史中,人类在与天花、脊髓灰质炎、鼠疫、霍乱等疾病的对抗中始终占据上风。但有专家表示,在微重力环境和宇宙射线辐射的支持下,病毒、细菌等微生物的机会更多,宇航员被招募的风险更大。
微生物在空曾经是劣等的
和地球一样,国际站也有大量的微生物。NASA在对站内微生物进行分类时,发现了葡萄球菌、肠杆菌、芽孢杆菌、红酵母四种微生物群落。科学家指出,在办公室、健身房、医院等常见的地球环境中也发现了类似的细菌,所以空站实际上与人类常去的其他“人工环境”相似。
研究人员发现,在这些微生物中,主要致病菌包括葡萄球菌、链球菌和微球菌,其中表皮葡萄球菌和人葡萄球菌可引起皮肤感染和内脏组织器官感染;链球菌中的肺炎链球菌容易导致航天员患肺炎;变异链球菌主要存在于人体牙菌斑中,是引起航天员牙病的主要病原体。此外,一些微球菌可寄生在人体皮肤、咽部和眼部,在宇航员抵抗力下降时可引起脑膜炎、败血症、关节炎等。
1970年,NASA发射了阿波罗13号。宇航员海斯返回时,患有严重的尿路感染,后来发现是铜绿假单胞菌感染所致。另据研究,1995年3月至1998年6月期间,某空间站发生多起航天员微生物感染事件空,部分航天员出现结膜炎、急性呼吸衰竭和口腔感染。2018年,NASA检测了从国际空站带回的肠杆菌科样本,发现它们的基因组成与地球上的一些肠杆菌科非常相似,后者已被证明对免疫功能低下的人具有很强的感染能力。
除了威胁宇航员的健康,微生物还破坏了空空间站和航天器的结构材料。“和平”空站结构材料被微生物腐蚀,形成2 mm凹陷。联盟号宇宙飞船舷窗的可见度和光学性能由于霉菌的生长而降低。
“在空站对某舱室材料微损伤早期症状的调查显示,在发生材料微损伤的30个地点中,有一半以上是由微生物污染造成的。”航天神舟生物科技集团有限公司微生物实验室主任徐侃彦说。
通常对人畜无害的病毒一上天就会变脸
人体肠道、肺部和皮肤中存在大量共生微生物,包括细菌、病毒和真菌。这些共生微生物已经成为人体不可缺少的一部分,可以和人和平相处。
在远离地球的空站,微生物和宇航员面临着一个全新的环境。“地球上一些不伤害人体的微生物在Tai 空可能变成病原微生物,对航天员的安全构成威胁。严重的情况下,连任务都无法正常执行。”许表示,在Tai 空环境压力下微生物会发生各种变化,空之间的辐射会引起微生物变异,空之间的微重力也会引起微生物的一些生理生化变化,如毒性、致病性、耐药性增加等。
此外,在Tai 空中,人体的免疫功能也会降低,这种情况在非特异性和特异性免疫系统中都有体现。在地面模拟失重实验和在台//k0/]进行的实验中,实验动物的淋巴器官都有不同程度的萎缩,这是导致免疫力下降的重要因素之一。
东南大学医学院免疫学教授王立新进一步解释说:“免疫细胞就像人体内一支流动的军队。它们通过骨髓、胸腺、脾脏和600多个淋巴结之间的血流和淋巴液流动。哪里有病毒入侵,哪里就抢着打。但在Tai 空的微重力环境下,免疫细胞流动的微观动力学会发生变化,可能影响免疫细胞的发育,也可能影响免疫细胞的运动和分布。”
然而,在许看来,在台空的航天员会因为各种原因导致免疫力下降。除了微重力等环境因素造成的生物效应外,工作压力大、生物钟紊乱、睡眠质量下降、孤独感等主观因素都可能导致航天员免疫系统功能下降,从而导致抵抗病原微生物入侵的能力下降。“有些病毒似乎在人体内处于休眠状态,主要是因为它们受到免疫系统的抑制,而不是真正失活。一旦人体免疫力在太岁空飞行过程中下降,就有可能被唤醒。”
总结一下,“宇航员如果在Tai 空感冒发烧,后果会比在地面上严重。寒冷的传染性使得封闭房间里的其他宇航员空更容易受到感染;人体免疫力下降,感冒更难自愈;一旦感冒病毒在空之间发生变异,可能会更具传染性和毒性。”许阚妍说道。
在泰空作恶不是那么容易的
但是,即使病毒模式很多,人类总有破解的诀窍。
“为了防止地球病毒携带太远空,航天器在建造、测试、运输和发射前必须保持环境绝对清洁,必要时进行干热灭菌和辐射灭菌等微生物灭菌。以火星等可能有地外生物的星球为目标的探测器,就这样受到微生物的保护。”许阚妍说道。
如果飞船的部件及其空空气、食物和水没有被污染,那么剩下的传染源就是宇航员。许介绍说,为了避免病毒携带太空,航天员在执行太空任务前会进行医学隔离和检疫,确保不携带活性病毒。
即使微生物有幸被带入Tai 空,要想生存,也需要逃离各种人类的围攻。数据显示,在国际空轨道空间站期间,航天员会定期对舱面进行微生物检测、清洗和消毒。飞船内的高效过滤膜将有助于去除舱内的微生物空,而水系统中的微生物主要通过向水中加入银离子或碘离子来去除。
在保证病毒不会被携带太空的同时,宇航员通常需要在完成任务返回地球后进行2-3周的医学隔离。
“目前在Tai 空没有发现独立于宿主的病毒,不用太担心。然而,火星最有可能是地外星球。因此,未来载人火星探测活动必须注意保护宇航员和地球免受地外生命污染。”许阚妍说道。
今年4月,国际空站将面临航天员轮换,NASA正在采取严格措施防止SARS-CoV-2进入空站。据NASA消息,4月9日,两名俄罗斯宇航员和一名美国宇航员将飞往国际空间站。这三名宇航员在进入Tai 空之前必须经过特定的“健康稳定”步骤,包括两周的隔离期。NASA采取了“强化”安全措施,最大限度地减少参与火箭发射和返回舱回收的工作人员数量,所有与宇航员接触的工作人员必须首先接受严格的医疗隔离。
NASA医务工作者巴茨·马诺娃(Bartz Manova)表示,各国航天机构一直在努力防止任何病毒进入国际空空间站。“考虑到加强安保措施,SARS-CoV-2进入国际空站的可能性很小。”
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