太空中的細菌有什麼意義？

微生物無處不在，宇宙飛船中也是如此。進入太空後，菌落的結構發生了什麼變化呢？研究太空中的細菌對於我們又有什麼意義呢？

圖為銅綠假單胞菌生物膜的形成過程，其中每一形成過程均由顯微鏡拍攝

不論人類走到哪裡，都會發現細菌的蹤跡。一旦人們身處太空，不論時間長短，細菌都會以欣欣向榮之姿茁壯生長。因此，我們很高興看到，已經有研究人員開始研究太空飛船中的環境是如何影響細菌群落的。有關浮游菌落的研究表明，一旦離開地球，這些浮游生物的毒性會增強，增長速度也會加快。但更為有趣的是，在飛船航行期間，細菌菌落——生物膜也發生了改變。

生物膜是物體表面形成的大量細菌群落。這是醫療領域特別讓人頭痛的問題，因為生物膜底部的菌落往往能夠躲避抗生素的抑菌作用。浮游細菌通過自由移動聚集成群、定居，然後用粘液將自己包裹起來，形成生物膜。

亞特蘭蒂斯太空梭上的研究人員在飛行期間培養了銅綠假單胞菌的生物群落，並研究了其菌落特性。他們發現在太空中培養出的細菌形成了更大更厚的生物結構，具有更多的活性細胞。他們同時發現，生物膜的結構也發生了改變。地球上的生物膜不是呈蘑菇狀（如上圖），就是呈層狀結構。但在太空里，生物膜似乎形成了一系列「莖-蓋」結構。

下面的圖片分別為地球（左圖）和太空中（右圖）的生物膜的三個部分。綠色的部分為細菌。太空中生長的細菌菌落在底部呈散點狀分布，而在中間部分和頂部形成了稠密的頂蓋。左圖為地球上生長的菌落，每一部分生長的細菌數量基本一致。相較於在地球生長的細菌，太空中生長的生物膜更為龐大。

太空中的生物膜結構

這些莖-蓋結構的形成取決於細菌的運動性。當他們在柱形結構周圍自由移動（以觸手型的鞭毛推進）。去除鞭毛後，細菌的運動性能也受到阻礙，不會再形成柱形結構，細菌會像在地球上的無運動細菌一樣，形成層狀結構。研究人員提出，莖-蓋結構是由蘑菇狀菌落頂部在低重力環境下延伸形成的單層平面結構，而不是分散的帽狀結構。他們同時也提出，氧氣濃度在決定生物膜的形狀中也起到了一定的作用。

生物膜在太空中的表現非常重要，因為人們在太空飛船已經發現大量由生物膜引起的腐蝕和堵塞。宇航員在太空中免疫能力會下降，這使得任一細菌的出現都極其危險。研究人員對於生物膜結構如何適應外太空環境非常有興趣，但是我確信，他們也會對如何徹底去除太空生物膜感興趣。

（作者：S.E.古爾德是一位熱愛微生物學的生物化學家；翻譯：徐琴；審校：沈添懌）

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