轨道上的不安迹象
几年前，在国际空间站（ISS）上，治疗一名机组人员的临床医生发现，一个普通的皮疹携带了一个非同寻常的线索：在病灶和宇航员的唾液中都存在高水平的活体1型单纯疱疹病毒（HSV-1）。这一发现并非孤立的奇闻。在数十年的载人航天过程中，监测宇航员的团队多次记录到休眠的疱疹病毒在任务期间重新出现；实验室小组也报告称，在微重力环境或航天器上生长的某些微生物比其在地球上生长的同类更具攻击性，或产生更多感染性颗粒。这些独立的观察结果——人类体内的病毒再激活、航天飞行后毒性增强的细菌，以及实验室证明的病毒颗粒在低重力下能更高效组装——正向任务规划者和微生物学家提出了一个棘手的问题：病原体在太空真的变“强”了吗？如果是，原因何在？
目前还没有单一、简单的答案。科学家现在掌握的是由实验、临床病例报告和基因组调查拼凑而成的证据网，这些证据指向了空间环境改变微生物和人类免疫系统的几种途径，以及近地轨道之外长期任务面临的真实运行风险。这些证据足以引起重视，但也因不够完整而存在重大的机制缺环。
轨道上意想不到的生物学现象
对宇航员的临床监测反复证实，在短期航天飞机飞行和较长期的 ISS 任务期间，潜伏的人类疱疹病毒——EB 病毒（EBV）、水痘-带状疱疹病毒（VZV）、巨细胞病毒（CMV）和单纯疱疹病毒（HSV）会发生再激活和排毒。在一个详细的案例中，一名宇航员在任务中期患上了 HSV-1 皮炎，研究人员从皮疹和唾液中都检测到了高病毒载量；基因组测序显示，飞行中的病毒群体比返回地球后采集的样本携带更多的少数变异株，这表明任务期间病毒动力学发生了改变。这些发现，以及对宇航员唾液和尿液更大规模的调查工作表明，病毒再激活十分普遍，且有时会在飞行中产生具有感染性的活病毒。
微重力环境下的病毒体组装与噬菌体
与此同时，对 ISS 细菌分离株的基因组调查显示，该站表面和水系统中存在一个适应迅速的微生物群落。这些调查识别出了数百种原噬菌体（整合在细菌染色体中的病毒基因组），以及与压力抗性、DNA 修复和抗微生物耐药性相关的原噬菌体编码功能。这种可移动遗传元件的活动是微生物获得性状的一种可靠机制，能够提高其在航天器环境中的生存能力，并可能改变其致病性。
可能的机制与相互作用因素
研究人员目前正在综合考虑几种假设，而非单一的解释模型。其中一组机制作用于人类宿主：长期的任务压力、睡眠和昼夜节律紊乱、激素水平波动（尤其是皮质醇）以及免疫细胞功能的明显变化，都会降低免疫监视能力以及对潜伏病毒的控制。高能粒子辐射也会损伤宿主细胞，实验室系统已证明其能触发疱疹病毒的裂解期转录，这提供了一条不经过免疫系统的直接再激活途径。这些以人类为中心的影响解释了为什么在地球上静默多年的潜伏病毒会在任务期间开始排毒。
从微生物角度来看，微重力改变了流体流动和传输，使得扩散作用优于沉降作用。这改变了营养物质梯度、剪切力和生物膜结构；在某些实验中，这些物理变化导致了基因表达的改变、生物膜形成的增加，以及调节网络（如涉及沙门氏菌（Salmonella）航天飞行反应的 Hfq 调节子）的变化。对于病毒而言，组装动力学的改变——更少的对流、衣壳蛋白碰撞率的变化或改良的脂质膜行为——理论上可能会改变所产生病毒体的效率或稳定性，尽管关于人类病毒在真实太空条件下的直接证据仍然有限。最后，航天器上的噬菌体-宿主动态和水平基因转移为微生物获取持久性相关性状创造了另一个媒介。
运行风险与任务设计
对于短期任务，直接的健康风险似乎是可控的：迄今为止记录的大多数病毒再激活是无症状或轻微的，且存在常规应对措施。但阿尔忒弥斯（Artemis）、月球栖息地以及最终火星任务的规划者担心长期暴露的影响。在离开地球数月的旅程中，更高水平的银河宇宙辐射、更长的微重力暴露时间和有限的医疗撤离选择放大了风险。如果潜伏的人类病毒在医疗供应和免疫状态受损的情况下再激活并导致症状性疾病，任务可能会受到威胁。同样，形成顽固生物膜或传播抗生素耐药基因的微生物也对水循环等生命维持系统构成威胁。
科学家与机构正在采取的行动
航天机构和学术团体正在多个战线上做出反应。对机组人员体液和表面进行的持续生物监测、对空间站微生物的基因组监测、改进的消毒和抗微生物表面，以及旨在理清微重力、辐射和压力各自作用的实验都在进行中。一些团队正在研究“太空制药”（astropharmacy）方法：小型、无细胞试剂盒，可以根据需要在太空按需合成治疗药物或基于噬菌体的抗微生物剂。其他小组正在测试地面实验中确定的缓解策略——例如，抵消沙门氏菌中与太空相关的毒性特征的培养基补充剂——并改进环境控制系统以限制生物膜的形成。
我们该有多担忧？
简短的回答是：保持警惕，而非恐慌。来自宇航员监测、细菌毒力测定和实验室噬菌体组装研究的一系列结果显示，生物体对空间环境产生了连贯且可重复的反应，但这些反应因生物体、实验设置和持续时间而异。有明确证据表明宿主免疫系统在飞行中发生了改变，并且某些微生物在模型系统中通过变得更具压力抗性或更强毒力来做出反应——但将这些发现转化为“病毒在太空更强”这样简单的标题，夸大了目前的证据。关于人类病毒在真实的太空条件下是否具有内在的更强传染性、一旦样本返回地球后空间驱动的变化能持续多久，以及应对措施是否能可靠地防止深空任务中出现具有临床意义的结果，关键的未知因素依然存在。
对于任务设计者来说，实际的结论已经很明确：微生物学必须整合到航天器设计和医疗规划中，而不是被视为事后才考虑的事情。对于研究人员来说，紧迫的议程同样明确：需要更多受控的航天飞行实验（包括在真实微重力下的病毒组装研究）、隔离辐射和流体动力学作用的机制研究，以及在更广泛、更多样化的机组人群中扩大飞行内医疗监测。只有凭借这些证据，我们才能从令人担忧的标题转向可靠的工程和医疗解决方案，在人类探索彻底离开近地轨道时确保宇航员的安全。
来源
- NPJ Microgravity（T7 噬菌体增强组装研究，2024；粘质沙雷氏菌毒力研究，2019；沙门氏菌宿主-病原体研究，2021）
- Viruses（病例报告：与 HSV-1 再激活相关的航天飞行期间皮炎，2022）
- Nature Reviews Immunology（太空免疫学评论，2025）
- Nature Communications / NASA Ames 技术报告（ISS 原噬菌体与微生物适应调查，2023）
- NASA 科学计划关于生物膜和生命维持系统微生物调查的材料（细菌粘附和腐蚀 / BAC 研究）
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