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肺炎链球菌随奋进号航天飞机完成太空试验

2017-03-31 02:04

  8月21日,当美国奋进号航天飞机带伤准备在肯尼迪航天中心着陆时,美国德克萨斯大学加尔维斯敦医学部微生物和免疫系主任大卫·尼尔赛正在跑道旁翘首以待,迎接航天飞机上自己的老朋友。   不过,尼尔赛等待的乘客并不是航天飞机中的宇航员,而是肺炎链球菌,它们是此次奋进号执行太空飞行任务中的特殊“旅客”。通常,肺炎链球菌潜伏在人们的上呼吸道中,不过在这次旅行中,它们却被特意安排乘坐在航天飞机的中舱一个封闭的实验容器内。   太空中谁更强   肺炎链球菌是一种被人们称为“机会主义者”的病菌。之所以如此称呼,是因为它们在人体中一般无害,但是一旦时机成熟,便会导致人体患病。   研究人员表示,对婴儿、老年人和其他免疫系统能力低于正常情况的人来说,肺炎链球菌是十分危险的。尼尔赛说:“对免疫被抑制的人们而言,肺炎链球菌是相当可怕的病原体。它是导致社区获得性肺炎的第一大原因,也是菌血症和脑膜炎的主要中介者。”   尼尔赛表示,在长时间太空飞行的状况中,宇航员的免疫系统抵抗能力可能比正常情况下要弱,免疫功能随着太空飞行距离的增加而不断减弱。此外,过去的研究表明,有些细菌在微重力的环境下能改变自己的特征,如生长更快、毒性更猛和抗药性更强。   尼尔赛和研究小组希望,通过研究,能准确地了解肺炎链球菌在微重力场中会出现何种变化,以及它们的变化对宇航员是否会构成威胁。因为在长距离的太空飞行中,例如数月或数年的往返火星旅行,宇航员根本没有机会迅速返回地球接受治疗。   将那一刻表现“定格”   1999年,尼尔赛研究小组就开始了太空中肺炎链球菌基因表达(SPEGIS)项目的研究,内容是在太空轨道上培养肺炎链球菌,并在太空无重力的状态下将细菌冷冻,然后送回地面进行研究。   8年后,在此次奋进号航天飞机的飞行任务中,他们安放了6个封闭严实的装有肺炎链球菌的小瓶,并置于39华氏度(约3.9摄氏度)的环境中,以保证它们不会因遨游太空而“兴奋不已”。同时,为防止它们“逃出”影响宇航员,小瓶子还被严密包裹放进了两个封闭的金属铝罐中。   太空旅行5天后,航天飞机与国际空间站实现对接。随即,宇航员将铝罐和其包放的小瓶升温到高于人体体温的温度,并维持了15小时30分钟,然后将整个包装转移到国际空间站上的超低温冰箱中。在那里,铝罐的温度从139华氏度(约60摄氏度)下降到了0华氏度(约零下18摄氏度)。   国际空间站上超低温冰箱对铝罐进行的降温处理,让肺炎链球菌被锁定在降温前那一刻的状态中。由于冷冻后病菌再也没有新陈代谢发生,因此它们保持了自己在降温前所处的生命阶段、出现的基因表达和具有的蛋白。尼尔赛说:“于是,我们获得了当时它们在太空中完整的生活状况图,这简直是酷极了!”   天上地下有何不同   在宇航员在太空中对肺炎链球菌进行分步处理的同时,研究人员在地面也进行了对照组实验,两组实验控制在以分钟为单位的时间差内。尼尔赛表示:“现在,我们有两组同时冷冻的细菌,除微重力外,其他参数均相同。我们将能够看到独特的太空环境给病菌造成的差异。”   据悉,经历了太空旅行的肺炎链球菌将于本周末或下周初抵达加尔维斯敦。在整个运输工程中,它们都将用干冰包裹,以便让它们继续处在与太空旅行中相同的低温状态。当被送入实验室后,尼尔赛准备对它们进行完整的蛋白和基因分析,并用它们在实验鼠体内进行毒性研究。   尼尔赛十分感慨地说:“此次奋进号顺利着陆是多年不懈努力的顶点。我们原计划在哥伦比亚号事故后不久进行此步实验,现在终于等到了研究病菌在太空状况的机会。这将为我们提供了解细菌适应特殊环境的重要信息,我们将着手解答该细菌是否会成为长时间太空旅行者需要关注的因素。”(毛黎)