在广阔的宇宙中，距地球约400公里的国际空间站（ISS）就像一个孤独的太空要塞。在这个小小的封闭的空间中，宇航员不仅必须在失重的环境和高强度的辐射上顽强地战斗，而且还必须与一群“小邻居”静静地生活，这些“小邻居”很难在肉眼中看到很长时间。这些“小邻居”是微生物和各种化学物质。他们在ISS的封闭环境中建立了独特的生态系统。由于ISS的封闭性质，这里的微生物多样性比地球上建造的环境更稀缺，但是合成化学物质的暴露水平明显更高。

2月27日，由加利福尼亚大学领导的一个研究团队在圣地亚哥分校发表了一项研究结果，标题为“ hap and a in a and a in a and ly py y pash”。这项研究对ISS的微生物和化学环境进行了细致的探索，致力于揭示这些“小邻居”在太空环境中的生存和进化机制。希望使用它来阐明这些环境因素对宇航员健康的影响，并为未来的长期太空任务的平稳发展提供科学指导。

1。研究设计：ISS的“微生物和代谢产物”的地图

为了准确描述ISS的微生物和化学环境的整体情况，研究人员仔细收集了来自国际空间站“美国轨道部分”（USOS）环境面的803个样本。采样范围涵盖ISS的九个关键区域，包括食物准备区，废物处理区和个人卫生区域。这些区域对于宇航员的日常生活和空间站的正常运行至关重要，每个地区都具有独特的功能和环境特征。

样本收集完成后，研究小组对其实施了极为严格的低生物质量控制措施。此举旨在最大程度地减少外部因素对样本的干扰，并确保获得的数据的准确性和可靠性。在研究过程中，团队全面使用了诸如16S rRNA测序，元基因组测序和非靶向代谢组学等尖端技术，以对样品进行全面分析。通过16S rRNA测序，可以准确鉴定微生物的类型和分布。宏基因组测序有助于揭示微生物的遗传组成和功能。非靶向的代谢组学可以全面分析IS表面上的各种化学物质。此外，研究人员还创新使用了3D模型来可视化ISS的微生物和化学环境。这种可视化使复杂的数据直观且易于理解，从而帮助研究人员更深入地了解数据背后的生物学和化学信息。

2。实验结果：揭示ISS（I）微生物分布和多样性特征的“微生物党”

研究结果表明，ISS的不同功能模块都有独特的微生物群落。在食品制备区域，微生物主要来自各种类型的食物。由于在食物的加工和储存过程中将引入不同类型的微生物，因此这些微生物将在食品制备区“沉降”。废物处理区域中的微生物与粪便和尿液密切相关。在废物处置期间，其中包含的微生物将被释放到周围环境中，逐渐形成该地区的特定微生物群落。这完全表明，模块的实际使用在微生物的分布中起决定性作用。与地球的建筑环境相比，ISS的微生物多样性明显降低，并且由与人类密切相关的微生物所支配。这意味着，在微生物组成方面，ISS的环境与地球极端工业环境具有一定的相似之处。例如，在地球上一些高度工业化和人口稠密的地方，微生物群落也由与人类活动相关的微生物主导，多样性相对较低。

（ii）化学物质的多样性

ISS表面上的化学物质具有丰富的多样性，涵盖了工业化学品，食品代谢产物和人类代谢产物等多种类别。在不同的模块中，某些化学物质的含量特别突出。例如，在废物处理区域，研究人员检测到大量尿液代谢产物。这是因为在废物处理过程中，尿液中的各种成分经历了一系列的物理和化学变化，产生多种代谢物并在该地区积聚。该研究还发现，特定微生物与某些化学物质之间存在密切的关系。某些细菌产生的代谢产物与ISS表面上检测到的化学物质高度一致。这种现象意味着这些微生物可能在ISS化学环境的形成和维护中起关键作用。例如，某些细菌可以在其周围环境中使用特定物质进行代谢活动，从而改变环境中化学物质的组成，这反过来影响了整个ISS的化学生态系统。

图1 16S rRNA测序以识别微生物组特征

（iii）检测抗生素抗性基因和潜在病原体

基于宏基因组测序数据，研究小组发现了包括克雷伯氏菌肺炎和EB病毒在内的ISS微生物中的大量抗生素抗性基因（AMR）和潜在的病原体。肺炎克雷伯氏菌是一种常见的条件病原体，容易受到低免疫力的严重感染。 EB病毒与多种人类疾病密切相关，例如感染性单核细胞增多症，鼻咽癌等。这些发现为宇航员的健康风险警告提供了新的基础。在太空环境中，宇航员长期以来可能处于特殊条件，例如微重力和高辐射，可以在一定程度上抑制其身体免疫力。目前，ISS环境中这些潜在的病原体和抗生素抗性基因可能对宇航员的健康构成严重威胁。

图2非靶向代谢组学揭示了ISS表面的化学特征

3。研究结论和前景

这项研究使用了微生物学和代谢组学的组合技术，例如微生物学和代谢组学，介绍了ISS微生物和化学环境的全景，深刻揭示了这些环境因素对宇航员健康的潜在影响。 ISS的微生物多样性低，主要与人类有关，但具有较高的化学多样性。这些研究结果不仅在计划和执行未来的太空任务中具有重要的指导价值，而且还为我们提供了了解地球上微生物和化学环境的新观点。例如，通过研究ISS微生物和化学环境，我们可以更好地了解封闭和极端环境中生态系统的形成和进化定律，这对于地球上某些特殊环境（例如极地科学研究站，深海潜水物等）的生态研究具有参考。

图3与人类健康有关的微生物基因和基因组的发现

展望未来，随后的研究可以进一步探索通过引入有益的微生物来优化ISS环境的可行性。例如，某些益生菌可以抑制有害微生物的生长，改善环境中的微生物群落结构，从而降低宇航员感染病原体的风险。同时，制定新的消毒策略以减少抗菌抗性基因的传播也至关重要。在像ISS这样的封闭环境中，一旦抗生素耐药性基因被广泛传播，它将大大增加治疗传染病的困难。可以预见的是，随着关于ISS“微生物党”的研究继续加深，我们将继续释放太空环境中的奥秘，保护宇航员的健康，并将人类太空探索职业推向新的高度。 ISS的“微生物党”仍在继续，研究人员将继续密切关注这些“小邻居”的动态，并为人类太空之旅做出更多的科学智慧。