在太空中生活会引起肠道细菌紊乱吗？

即将前往国际空间站（ISS）的二十只老鼠将告诉你答案。周五早晨，太空探索技术公司（SpaceX）计划进行其第十五次补给任务。此次任务采用“龙”号飞船（Dragon spacecraft）从卡纳维拉尔升空。该飞船将搭载近 6000 磅货物，其中大部分为科学研究载荷，6 名机组人员可利用这些仪器和设备在飞船上进行一些科学实验。

这些实验包括对新进站小鼠的粪便进行收集、穿刺及称重，同时还会拍摄这些小鼠睡眠状态下的视频。新研究将有助于 NASA 了解在将来火星任务中，如何使宇航员及其体内微生物保持健康。

太空中黑暗真空、与地球的昼夜节律大不相同。科学家们想要确定生命如何在太空无菌飞船中生活，这种环境又是否会对健康微生物组存在潜在影响；对啮齿动物的研究正是其研究的一部分。本次宇航鼠实验是 Scott Kelly 双胞胎实验（Scott Kelly’s twin experiment ）的鼠类版本。这一研究诞生的原因是，将宇航员派往火星之前，NASA 想要确切了解，这段漫长的旅程是否会引起宇航员（包括其体内微生物）机体功能的紊乱。

10只小鼠将在太空中度过90天（相当于智人的9年）。“我们试图了解当微重力打断醒睡周期时会发生怎样一连串的事件，”该研究联合首席研究员、西北大学睡眠与昼夜节律生物学中心副主任 Martha Vitaterna 说。微生物可以产生人类及小鼠不能自我生成的所有基础分子。Vitaterna 及其同事想要了解，这些微生物是否会转化为化学信号，从而损害人体的承受能力，引发新陈代谢及免疫系统“失灵”。

因此，她的团队计划将两种小鼠送入太空。其中一种即使在零重力的情况下也能安然入睡，而另一种则模仿“睡眠轻”的宇航员。由于基因差异，“觉浅”的小鼠并不产生褪黑素。

▲双门开启状态下的 NASA 啮齿动物培养模块

这两种小鼠在地球上的双胞胎对照组被安置在NASA的一个研究设施中。该培养环境与 ISS 相同，均为一个气锁舷窗和气体过滤系统的密封金属盒。尽管存在三天的延迟，但这些小鼠面临的周围环境，如：气体成分、温度、模仿昼夜的光照都完全相同。来自ISS的数据流会告诉地面科学家，如何一刻不落地复制空间站中的环境。

该研究可与NASA的太空年（Year in Space）研究类比。在那项研究中，宇航员Scott Kelly在 ISS 被严密观察了 340 天，而他的同卵双胞胎兄弟Mark（退役 NASA 宇航员）在地球上也接受相同的实验。当时共有十个来自全美各地的研究小组联合研究太空对 Scott 身体影响，而西北大学正是其中之一。

▲啮齿动物研究硬件系统包括三个模块：培育模块（左）、传输模块（中）、动物进入单位（右）

Vitaterna 的研究小组发现，零重力生活环境打破了 Scott Kelly 胃肠道内两种主要菌群之间的平衡，但一旦他回到地球，这种平衡就又恢复了正常。宇宙飞船必须要保持极度清洁，以确保宇航员免受危险病原体的侵害；不过科学家们也想知道，缺少病菌是否会对人体恢复多样化的微生物组造成困难。但总的来说，这一年中 Scott 胃肠道微生物组的整体多样性变化差异之小令科学家们惊讶不已。

为了更好地认识这一点，NASA 正在进行一项更为大型的研究——宇航员微生物组项目。该项目旨在追踪 ISS 机组人员在进行任务前、中、后的菌群情况。NASA 自 2013 年开始收集宇航员的血液、唾液、拭子（取自前额、腋窝及肛门等位置）样本，今年 2 月刚刚完成了最后一轮收集。虽然尚未见到报道，但这些结果无疑将完美揭示太空对身体菌落，包括后续的新陈代谢及免疫功能的影响。

▲NASA 宇航员 Barry “Butch” Wilmore 正在国际空间站微重力科学手套箱中设置啮齿动物研究-1 的硬件

研究人员可以按照构想提取人体拭子，但不能对人体进行解剖，这正是引入啮齿动物实验的优越之处。在进行太空旅行之后，科学家可以对这些动物的肝、脾等不同内部器官进行观察，从而更好地理解发炎、新陈代谢紊乱、微生物组改变之间的关系。所有这些信息对火星任务设计中保持宇航员的“内部引擎”的运行至关重要。

如果一切顺利，这些小鼠于周一（7月2日）到达空间站，与之同时抵达的还有一个笑嘻嘻的浮动伴侣机器人及在零重力下构建微观化学花园的特制小型水族箱。这是ISS船上的又一科学大丰收。

编辑：顾军
责任编辑：姜澎

来源：DeepTech深科技