艺术家构想的宇航员和火星栖息地。新研究表明，地球微生物能够承受火星的个体危害并躲避人类免疫检测。图片来源：NASA/JPL-Caltech
荷兰奈梅亨， 人类病原体能够承受火星上各种严酷的个体条件，并在此过程中发生改变，使免疫系统更难识别。这是拉德堡德大学托马索·扎卡里亚博士论文的核心发现，预示着长期载人火星任务面临的重大挑战。
“无论我们走到哪里，我们的微生物伙伴都会与我们同行，我们需要了解它们在陌生环境中的行为方式，”扎卡里亚说。
该研究测试了四种已知的地球病原体，包括引起肺炎和伤口感染的细菌，将它们逐一暴露于个体火星危害中：极低的大气压力、完全干燥、强烈的紫外线辐射以及含有高氯酸盐（火星土壤中富含的有毒盐类）的高浓度盐水。在这些隔离条件下，一些细菌菌株在干燥条件下存活了长达16天。
但火星并非呈现单一危害；它同时结合了所有危害。当扎卡里亚的团队将各种条件叠加起来模拟真实的火星表面环境时，存活时间从16天骤降至仅1天。
病原体缩小与免疫反应减弱
更令人担忧的发现出现在存活的微生物被引入人类免疫细胞时。经受火星条件的细菌在物理上缩小了，这些紧凑的细胞引发了外周血单核细胞（PBMC）,,免疫系统的前线士兵,,显著减弱的反应。
免疫细胞产生的细胞因子和活性氧种类减少，这些是通常用于对抗入侵者的分子武器。适应的细菌基本上逃脱了监测。
“实际上，恶劣环境可能会选择或诱导细菌特性，帮助它们逃避免疫检测，可能使它们对宇航员更加危险，”作者指出。
月球与火星尘埃：呼吸系统风险
扎卡里亚还研究了外星尘埃的威胁。利用月球海模拟物和火星全球模拟物，他的团队将人气道上皮细胞和活体小鼠暴露于这些颗粒中。结果反映了阿波罗宇航员称为”月球花粉热”的症状：局部组织炎症、中性粒细胞增多（表明组织损伤的白细胞激增），以及控制粘液产生和肺纤维瘤（慢性呼吸道疾病的前兆）的基因活性增加。
尽管火星尘埃含有有毒的高氯酸盐，但月球尘埃的破坏性更大，这可能是由于月球风化层颗粒更锋利、更参差不齐的边缘。
行星保护与酵母问题
论文的第三部分研究了行星保护协议。扎卡里亚测试了真核生物（如酵母）在前往木星和土星冰卫星的机器人运输过程中的存活能力。酵母在所有测试微生物中显示出最高的存活率。一些物种，包括 Rhodotorula frigidalcoholis，故意停滞自身的生长周期以优先进行DNA修复。
目前的行星保护协议采用串行方式（一次一种条件）而非并行方式（所有条件同时进行）进行灭菌测试。由于扎卡里亚的实验使用了相同的串行方法，这项工作作为有效的验证：这些协议可能低估了像酵母这样的真核生物的适应能力。
火星任务的底线
随着NASA和其他航天机构推动载人火星任务，该研究突显了一个双重挑战。杀死大多数地球微生物的相同环境压力也可能使幸存者变得更难捉摸的病原体。而不可避免会被带入栖息地的尘埃则构成可测量的呼吸危险。
“火星不是一次性环境条件，”扎卡里亚说。”它结合了生命可能面临的一些最致命的东西。随着我们向太空扩张，我们需要更好地了解我们的生物伙伴，无论受欢迎与否，以及它们如何在这些条件下生存。”
该论文通过拉德堡德大学发布，并已被《mBio》期刊接受发表。