太空不仅对宇航员和工程师来说是一个挑战；它还给微观世界带来了独特的问题。最近一项关于国际空间站（ISS）的合作研究不仅揭示了如何防止细菌在太空中生长，还暗示了微生物在陆地和空间环境中行为方式的有趣差异。

生物膜(Biofilms)：有问题的乘客

    国际空间站上的水回收系统面临着生物膜的持续问题：相互粘附和粘附在物体表面的微生物群落。这些不仅仅是管道的滋扰；它们可能会损害空间站关键设备的完整性，甚至威胁到宇航员的健康。对于美国宇航局来说，解决这个问题不仅对国际空间站至关重要，而且对于更长的任务来说也变得更加相关，例如前往火星或月球，向那里发送替换部件或带宇航员回来接受治疗不是一件容易的任务。

    虽然生物膜的出现并不令人惊讶，因为它们在地球上无处不在，但它们在空间系统中的流行率和复原力增强凸显了微生物在独特的空间环境中行为与地球上大不相同。

太空-地球行为差距

    这项研究涉及来自科罗拉多大学、麻省理工学院和美国宇航局艾姆斯研究中心等机构，利用一种特定的革兰氏阴性细菌进行研究。虽然部分研究旨在找到在空间站水回收系统中生物膜问题的解决方案，但研究结果为太空中的微生物行为提供了宝贵的见解。

    当用核酸处理表面时，陆地样本中的生物膜形成减少了74%。然而，当同样的方法应用于空间站样本时，减少了86%。这种差异不仅在统计学上相关；它还描绘了一幅空间环境的画面，在那里细菌可能会发现它们在地球上更难粘附和繁殖。为什么会发生这种情况还不完全清楚，但线索在于了解地球和太空之间的环境差异。

    太空中的几个因素可以解释微生物行为改变的原因：

1.微重力：在国际空间站上，微重力环境意味着通常在地球表面作用在细菌上的力减少很多。这会影响细菌的运动、粘附性，甚至细胞分裂。

2.辐射增加：太空使微生物暴露在更高水平的辐射下，这可能会影响它们的DNA和细胞结构，影响它们形成群落或粘附在表面的能力。

3.大气差异：国际空间站中的受控大气层在氧气、二氧化碳和湿度水平上与地球不同，也可能影响细菌行为。

更全面的理解

    在研究中引入“纳米草（nanograss）”——一种硅基结构与硅油相结合——为生物膜带来了额外的挑战。在化学和物理结构的迷人融合中，这些结构利用电荷和光滑的表面来阻止微生物粘附。这表明，太空的自然环境和人类工程解决方案的结合可以创造与地球上微生物遇到的条件大不相同。

    然而，正如参与这项研究的微生物学专家Pamela Flores所指出的，这只是冰山一角。Flores指出，我们不知道这种办法能保持防止微生物粘附多久，并强调需要进行更长时间的测试和持续分析。

    长期以来，太空探索一直是为了了解浩瀚的宇宙，但它也是关于深入微观领域。陆地和空间环境之间微生物行为的差异打开了潘多拉的问题盒。这些差异如何影响太空中的人类健康？它们对寻找外星生命有影响吗？重要的是，我们如何利用这些知识使太空旅行更安全、更可持续？

    随着航天机构准备在离地球更远的地方进行长期任务，了解我们航天器的微观居民不仅仅是科学；而是生存。太空中微生物行为变化的微妙暗示呈现出一个新的前沿，挑战我们重新思考生命如何对浩瀚的宇宙做出反应，即使是最微小的微生物。