地球疫情暴发 逃到太空就真的安全了?
一些不会对地球上的人体造成伤害的微生物可能会转化为太空中的致病微生物,对宇航员的安全构成威胁。
新的皇冠病毒于三月初开始在世界范围内爆发。根据世界卫生组织的数据,截至北京时间4月6日16: 00,全球共有67594例新的冠状动脉死亡病例。随着病毒的传播,一些网民说国际空间站可能是世界上最安全的地方。在普通人眼里,国际空间站似乎是一片远离世界的净土,是人类在太空的“天堂”。
然而,真的是这样吗?尽管在漫长的生物进化历史中,人类总是在与天花、脊髓灰质炎、鼠疫、霍乱和其他疾病的对抗中占据上风。然而,一些专家表示,在空间微重力环境和宇宙射线辐射等因素的推动下,病毒和细菌等微生物有了更多的机会,宇航员被“招募”的风险甚至更大。
微生物曾经在空间站臭名昭著。
就像地球一样,国际空间站上有大量的微生物。当美国宇航局对空间站中的微生物进行分类时,发现了四种微生物群落,包括葡萄球菌、肠杆菌、芽孢杆菌和红酵母。科学家指出,在办公室、体育馆和医院等普通地球环境中也发现了类似的细菌,因此空间站实际上与人类经常出入的其他“人造环境”非常相似。
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感染。链球菌中的肺炎链球菌很容易使宇航员患上肺炎。变异链球菌主要存在于人体牙菌斑中,是导致宇航员牙齿疾病的主要致病菌。此外,一些微球菌会寄生在人体的皮肤、咽喉和眼睛,从而导致脑膜炎、败血症、关节炎等。当宇航员的抵抗力下降时。
1970年,美国宇航局发射了阿波罗13号。宇航员海斯在返回时患有严重的尿路感染。后来,人们发现原因是铜绿假单胞菌感染。另一项研究表明,在1995年3月至1998年6月期间,空间站发生了许多微生物感染事件,一些宇航员患有结膜炎、急性呼吸衰竭和口腔感染。2018年,美国航天局对从国际空间站带回的肠杆菌科样本进行了测试,发现它们在基因组成上与地球上的一些肠杆菌科非常相似,后者被证明对免疫功能低下的人具有极强的传染性。
除了威胁宇航员的健康,微生物还破坏了空间站和宇宙飞船的结构材料。“和平”空间站的结构材料被微生物腐蚀,形成一个2毫米的凹陷。由于霉菌的生长,联盟号飞船的舷窗一度降低了能见度和光学性能。
“在空间站上对某个舱室内材料微损伤的早期症状进行的调查显示,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。”航天神州生物技术集团有限公司空间微生物实验室主任许说。
平时无害的病毒一到天堂就会变脸。
在人体的肠道、肺部、皮肤和其他组织部位有大量的共生微生物,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,可以与人和平相处。
在远离地球的空间站,微生物和宇航员正面临一个全新的环境。“一些不会对地球上的人体造成伤害的微生物可能会转化为太空中的致病微生物,对宇航员的安全构成威胁,甚至在严重情况下导致任务正常失败。”许坎扬说,由于环境压力,微生物会在太空中发生各种变化。太空辐射会导致微生物的变异。空间微重力还将导致微生物的某些生理和生化特征发生变化,如毒性、致病性和耐药性增加。
此外,人体的免疫功能在空间也会下降,这在非特异性和特异性免疫系统中都有所体现。在模拟地面失重效应的实验和空间实验中,实验动物的淋巴器官出现不同程度的萎缩,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道:“免疫细胞就像人体内流动的军队。它们在骨髓、胸腺、脾脏和600多个淋巴结之间通过血流和淋巴液流动。在病毒入侵的地方,它们会争先恐后地战斗。然而,在空间微重力环境中,免疫细胞流动的微观动力学会发生变化,这可能会影响免疫细胞的发育和免疫细胞的运动和分布。”
然而,在许看来,航天员太空免疫力下降的原因是多方面的。除了微重力等空间环境因素造成的生物效应外,主观因素如高工作压力、生物钟紊乱、睡眠质量下降、孤独等都可能导致航天员免疫系统功能下降,从而导致其抵抗病原微生物入侵的能力下降。“一些病毒似乎在人体内处于休眠状态,主要是因为它们被免疫系统抑制,而不是实际上被灭活。一旦人体免疫力在太空飞行中下降,它们可能会被唤醒。”
总而言之,“如果宇航员在太空中感冒发烧,后果会比在地面上更严重。寒冷的传染性使得其他在受限空间的宇航员更容易受到感染。人类免疫力的下降使得感冒更难自我治愈。一旦冷病毒在空间站发生变异,它可能会更具传染性和毒性。”许对说道。
在太空中作恶并不容易。
然而,尽管有许多病毒模式,人类总是有办法破解它们。
“为了防止地球上的病毒进入太空,在建造、测试、运输和发射之前,宇宙飞船应该保持环境绝对清洁。如有必要,还应对微生物进行消毒处理,如干热灭菌和辐射灭菌。这是针对可能有外星生命的行星(如火星)的探测器如何进行微生物保护的。”许对说道。
如果宇宙飞船的部件以及里面的空气、食物和水没有被污染,那么剩下的传染源就是宇航员。许坎扬说,为了防止病毒进入太空,宇航员在执行太空任务前将进行医学隔离和隔离,以确保他们不携带活性病毒。
即使微生物幸运地被带进了太空,如果它们想生存,它们也需要逃避各种人类的追求。据了解,宇航员将在国际空间站轨道运行期间定期对空间站表面进行微生物检测、清洁和消毒。航天器中的高效过滤膜将有助于去除舱内空气中的微生物,而水系统中的微生物主要通过向水中添加银离子或碘离子来去除。
在确保病毒不会被带入太空的同时,宇航员在完成太空任务返回地球后通常需要接受2-3周的医疗隔离。
“目前,太空中没有独立于宿主的病毒,所以不要太担心。然而,火星是最有可能有外星生命的星球,所以未来载人火星探索活动必须注意保护宇航员和地球免受外星生命的污染。”许对说道。
今年4月,国际空间站将面临宇航员轮换。美国宇航局正在采取严格措施防止新的冠状病毒进入空间站。据美国宇航局称,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。三名宇航员在进入太空前将经历特定的“健康稳定”步骤,包括两周的隔离期。美国宇航局已经采取了“增强”的安全措施,以尽量减少参与火箭发射和太空舱回收的人员数量。所有与宇航员接触的人员必须首先经过严格的医疗隔离。
美国宇航局医务人员巴茨·马诺娃说,各国航天机构一直在努力防止任何病毒进入国际空间站,“考虑到加强的安全措施,新的冠状病毒进入国际空间站的可能性非常小。”