北大校友一作Cell论文：让空间站“脏一些”，可以改善宇航员健康

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

太空居住需要维持一个完全与地球隔绝的人造环境。保障宇航员以及对太空生态系统至关重要的植物和动物的健康，对于长期太空居住来说至关重要。从地球生活过渡到外太空生活预计会是一项艰巨挑战，尤其是考虑到人类在太空中的医疗救治难题。因此，了解太空中的微生物环境与具有不同生态系统特征的地球人造环境之间的关系至关重要。

太空飞行环境会对宇航员的免疫功能产生不利影响，并增加微生物的抗药性、生物膜形成以及微生物的毒性，由于宿主与微生物之间的相互作用，这会加大宇航员的健康风险。之前的研究显示，宇航员在太空飞行期间经常会出现免疫功能障碍、皮疹和其他炎症。

近日，加州大学圣地亚哥分校的RobKnight团队和PieterDorrestein团队合作（RodolfoSalido、赵皓琪为共同第一作者），在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为：The International Space Station has a unique and extreme microbial and chemical environment driven by use patterns 的研究论文。

这项研究显示，与地球上的人造环境相比，国际空间站（International Space Station，ISS）的微生物多样性要低得多，而且存在的微生物大多是人类携带上去的微生物物种。这项研究表明，宇航员在太空旅行中表现出的健康问题可能是由于航天器太过于干净无菌，因此，来自大自然的更多样性的微生物的存在或有助于改善空间站的人类健康。

在这项研究中，研究团队与宇航员合作，对国际空间站中的 803 个不同表面进行了拭子采样，这一采样数量约为之前研究的 100 倍。

样本送回到地球后，研究团队确定了每个样本中存在的细菌种类以及相关代谢物。然后，他们创建了一个三维地图，展示了国际空间站（ISS）美国轨道段（USOS）内细菌和代谢物的分布图，以及它们之间可能存在的相互作用。

研究团队发现，总体而言，人类皮肤是国际空间站内微生物的主要来源。清洁产品和消毒剂中的化学物质在空间站内普遍存在。他们还发现，空间站内不同的“舱段”或房间拥有不同的微生物群落和化学特征，这些差异取决于舱段的用途。例如，用餐和食品准备区域含有更多与食物相关的微生物，而空间站的厕所则含有更多与尿液和粪便相关的微生物及代谢物。

当研究团队将国际空间站与地球上不同的人造环境进行比较时，他们发现，国际空间站上的微生物多样性低于地球上大多数样本，而与工业化、隔离环境（例如医院、封闭栖息地以及城市化地区的家庭）的样本更为相似。

与地球上的大多数样本相比，国际空间站的表面缺乏通常在土壤和水中发现的自由生活的环境微生物。研究团队表示，有意将这些微生物及其生存的基质引入国际空间站，可以在不牺牲卫生条件的情况下改善宇航员的健康。

该研究展示了不依赖培养的测序在微生物风险监测中的效用，尤其是在测序地点向太空转移的情况下。在太空建造环境中化学和微生物学方面的研究成果将为长期维持人类在太空中的健康提供指导，尤其是在更长时间的太空任务中。

研究团队将他们的建议与广受研究的园艺对免疫系统的有益影响相比较。通过园艺接触健康的土壤与身处污秽有着很大的区别。如果我们身处一个完全封闭的环境，这一环境没有外界那些有益微生物的持续输入，这反而更像身处污秽环境。

这项研究提示我们，如果我们真的希望生命在地球之外繁荣发展，就不能只是把“生命之树的一个小枝条”发射到太空，然后指望它能成功。我们需要开始思考，应该将哪些有益的伙伴和宇航员一起送去太空，从而帮助建立可持续且对所有人都有益的生态系统。

论文共同第一作者Rodolfo Salido表示，这项研究提示我们，未来的建筑环境，包括空间站，可能会受益于有意培育更多样化的微生物群落，使其更好地模拟地球上自然的微生物暴露情况，而不是依赖高度消毒的空间。

论文共同第一作者赵皓琪表示，我们注意到，国际空间站表面消毒剂的丰富程度与空间站不同位置的微生物群多样性高度相关。

赵皓琪博士

赵皓琪，2016 年本科毕业于北京大学，2021 年博士毕业于华盛顿大学，现为加州大学圣地亚哥分校博士后。

研究团队表示，未来计划进一步改进研究分析，能够从环境代谢物中检测潜在的致病微生物和人类健康的信号。这些方法还可以帮助改善在地球上类似无菌环境中生活和工作的人的健康。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00108-4