生物膜如何帮助或阻碍太空飞行

随着人类向宇宙扩张，我们将带走大量最初在地球上生存的生命。有些生命可能比其他生命更有益，也有可能更有害。地球上没有比细菌更普遍的生命形式了。这些微小的生物和真菌是它们在进化树上失散已久的近亲，它们习惯于聚集在一起形成一种被称为生物膜的结构。

生物膜在地球环境中无处不在，几十年来在太空任务中也一直受到关注。但它们会带来哪些潜在危险?更有趣的是，它们能解决哪些问题?

《生物膜》杂志上发表了一篇由一组专注于生命支持系统的科学家撰写的论文，从高层次概述了目前科学界对生物膜在太空中如何发挥作用以及我们需要在哪里建立永久的外星存在的看法。

本文分为五个小节，每个小节都探讨了生物膜可能如何影响它们。前两个小节重点关注太空物体的潮湿和干燥区域，而第三个小节则重点关注对人类健康的潜在影响。其他部分包括关注原位资源利用(第四部分)和生物传感器(第五部分)。让我们依次研究一下。

大多数人可能认为潮湿的表面最容易形成生物膜。它们在未清洁的厕所和其他有持续营养和水源的地方随处可见。不幸的是，空间站和载人飞船也有相同的必要生物管道，如果不加以管理，可能会遭遇同样的问题。

然而，它们也有湿式储存区，如水回收系统或燃料箱，而这些对于地球系统来说并不是必需的。所有这些都意味着，在很多地方，生物膜可能会污染这些系统，并给机组人员带来机械或生物方面的严重问题。

干燥表面的情况基本相同，但追踪细菌的传播则比较困难，因为典型的沉积系统(如人体呼吸产生的气溶胶，其中恰好含有数千种细菌)在太空中并不是什么大问题。然而，宇航员仍然会接触到会沉积细菌的表面，而且他们的呼吸必须在空气净化器中循环，这可能会导致沉积物堆积在 HEPA 过滤器附近甚至上面，而 HEPA 过滤器是保持飞船空气清新的。

无论如何，这些生物膜都会对任何航天器上的人类造成危害。

它们造成问题的方式主要有两种：一种是感染，尤其是当宇航员饮用了受污染的水时;另一种是过敏，可能是由黑霉菌等物质引起的。不幸的是，我们并不清楚微重力对所有这些过程有何影响，包括病原体可能变得多么致命等基本因素。

然而，太空探索中生物膜的前景并非一片黯淡。有些生物膜是有用的——尤其是通过过滤有价值的材料。生物膜反应器在地球过程中越来越常见，它们可以从矿山或回收厂的废水中捕获铂等有价值的材料。

类似的策略可以在火星上发挥作用，那里的生物反应器可以从大气中过滤出氮等有用的分子，并允许人造系统获取这些资源。

然而，如果不加以控制，这样的系统将毫无用处，而开发生物传感器来监测生物膜的健康状况(或者如果生物膜有害则监测生物膜的缺乏)将成为未来永久太空探索任务的一项关键创新。

市场上出现了几种可以满足这一需求的传感器，但还需要进行更多的实验来了解它们在微重力环境下的有效性。

最终，人类必须学会与太空中的生物膜共存，就像我们在地球上一样。这种关系是对抗性的、共生性的还是两者兼而有之的，主要取决于我们自己。

但正如论文中提到的，这适用于科学领域的大多数事物，如果我们能更好地理解这些系统在这种新环境中是如何运作的，那就太好了。否则，我们可能会陷入一场本来可以避免的灾难。