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如果把OO丟到外太空會怎樣?我們去外太空繞一圈,身體會被改造嗎?

君咏_96
・2020/12/12 ・2722字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「飛向宇宙,浩瀚無垠!」這是玩具總動員裡巴斯光年的經典台詞,當巴斯說著他在太空的種種光榮事蹟時,你是否幻想過自己到外太空生活的樣子呢?人類在外太空的是怎麼生存的呢?身體會不會被改變呢?

在國際太空站 (ISS) 工作的美國太空人史考特 (Scott Kelly) ,或許可以告訴你答案!

美國太空人 Scott Kelly。圖/Wikimedia common

史考特擁有一個待在地球的雙胞胎兄弟馬克凱利(Mark Kelly),當他結束太空站一年多的任務,科學家比對了兩人的基因和身體狀況,發現史考特不但骨質密度降低了,連體內的DNA、端粒(Telomere)、腸道微生物相都變得很不一樣!

除此之外,史考特也表示他的雙腳痠痛不已,回到地球 3 個月後,仍然沒有完全恢復,嚴重時,甚至無法到公園散步。

史考特凱利 (Scott Kelly)與雙胞胎兄弟馬克凱利(Mark Kelly),他們都是NASA的太空人。圖/NASA Johnson

這還只是在「太空站裡」生活的結果唷!如果史考特在太空站外面工作呢?會不會像《 JOJO 的奇妙冒險》中的卡茲一樣,當他被射到大氣層外後,被宇宙的環境溫度凍結身體,而化為礦石與生物之間的生命體,永遠在宇宙中徘徊呢?

畢竟對於地球生物而言,一旦少了太空站的保護,等於暴露在一個充滿紫外線輻射、真空、溫度波動範圍大的環境,到處都是生命威脅啊!

這項有趣的研究已經登上了頂尖期刊Science,讓我們開始深思,太空旅行可能沒有我們想像的那麼美好,同時帶給人體極大的負擔。想要到地球以外的地方生存?也許我們的身體需要更多的訓練或是改造。

此時,科學家也開始把地球的各種生物丟到外太空去,仔細觀察這些地球生物是否會產生奇~妙~的變化。

出發吧!地球生物的先鋒部隊!

2015年,科學家們將「抗輻射奇異球菌」放到了太空站外,一年過後,他們驚奇的發現,這種細菌不只活著,竟然還活跳跳的!

抗輻射奇異球菌(Deinococcus radiodurans是一種對輻射有免疫力的地球細菌,可以在極端環境中生長、繁殖,承受人類致死劑量的 1500 倍輻射,與蟑螂無法抵抗的 15 倍輻射。

穿透式電子顯微鏡下的抗輻射奇異球菌。圖/Wikipedia common

當時,有國際團隊在日本實驗太空艙 (The Japanese Experiment Module)註1外進行 Tanpopo 任務,為了測試這些頑強的細菌,科學家將他們脫水後,送往國際太空站外的特殊平台註2,讓抗輻射奇異球菌暴露在外太空的環境之中。

日本實驗太空艙(The Japanese Experiment Module)。圖/Wikimedia common

這個平台僅有非常非常微弱的保護措施:一扇可以阻擋波長低於 190 奈米紫外光的玻璃窗,透過這個玻璃窗,科學家模擬了行星保護 (planetary protection)(註3)的情況,就像讓細菌待在其他星球大氣層裡面一樣(例如火星大氣層,即會吸收波長低於190-200 奈米的紫外線輻射)。

回來之後,咦?你怎麼長得不太一樣

經過一年的輻射、極冷又極熱的溫度變化以及無重力環境的摧殘後,科學家終於把這些可憐的細菌樣本從低地球軌道 (Low Earth orbit, LEO)註4 接回地球,和在地球上生活了一年的同種細菌樣本(也就是對照組)作比較。

科學家指出,與對照組相比,雖然從 LEO 回來的細菌樣本存活率低了許多,但存活下來的似乎都「還不錯」。

此外研究者也發現,回到地球後開始恢復的細菌們,表面覆蓋著一些囊泡(vesicles) ,而且某些蛋白質和 mRNA 變多了,尤其是那些負責調節及運輸功能的蛋白質和 mRNA ,更明顯!

雖然研究團隊還不確定這些囊泡是怎麼來的,但他們認為這也許就是細菌在太空環境存活下來的關鍵。

a, b為從 LEO 回來的細菌 SEM 圖,c,d為從 LEO 回來的細菌 TEM 圖。
e,f 為對照組細菌 SEM 圖,g,h為對照組細菌 TEM 圖。
圖/ 原始文獻

研究者在論文裡表示,囊泡化可以視為細菌面對生存壓力的一種反應,引發多種修復細胞的機制,將造成壓力的物質移走,以增強生存能力。

除此之外,外膜的囊泡也可能包含一些蛋白質,它們對營養獲取、毒素運輸等很重要,也能夠活化暴露在太空後的抗性機制,幫助修復損傷的 DNA。

在地球外生存,或許不再是「腦洞大開」

研究結果表示,當細菌暴露在太空環境時,可能會誘導它們重組細胞裡代謝反應與調節的分子,其中,抗輻射奇異球菌能夠長期生存在沒有波長低於 200 奈米的紫外線的環境中,例如具二氧化碳大氣層的火星。

「這類型的研究幫助我們更了解生命在地球外生存的機制及過程,擴展了我們在外太空的惡劣環境生存與適應的認識。」維也納大學生物化學家 Tetyana Milojevic 說。

研究團隊也表示,像抗輻射奇異球菌這樣具有高效分子反應系統的生命,也許可以在外太空中存活更久,甚至是到更遠的地方去。

看來是很有成為 JO 級生物的潛力啊~(誤)

註解

  1. The Japanese Experiment Module,簡稱 JEM,又稱 Kibo ,是日本航空局在國際太空站 (ISS) 上的第一個人類太空設施,用來進行天文觀測及科學實驗。
  2. 此平台稱為 Exposed Facility,是國際太空站 (ISS) 的一個特殊設計的平台,位於加壓艙外,暴露在太空環境中。
  3. 行星保護 (planetary protection) 指的是設計行星飛行任務的指導原則,目的在於保護天體免受地球生命樣本的污染,並保護地球免受其他天體的污染。
  4. 低地球軌道 (Low Earth orbit, LEO),是相對靠近地球表面的軌道,通常處於不到 1000 km 的高度,但可能高出地球 160 km 。與其他軌道相比雖然較低,但仍遠高於地球表面。也是國際太空站 (ISS) 使用的軌道。

參考資料

  1. Ott, E., Kawaguchi, Y., Kölbl, D., Rabbow, E., Rettberg, P., Mora, M., … & Milojevic, T. (2020). Molecular repertoire of Deinococcus radiodurans after 1 year of exposure outside the International Space Station within the Tanpopo mission. Microbiome, 8(1), 1-16.
  2. 國際太空站 (International Space Station):Kibo Laboratory
  3. The European Space Agency (ESA):Low Earth orbit
  4. This bacterium survived on the outside of the Space Station for an entire year
  5. Garrett-Bakelman, F. E., Darshi, M., Green, S. J., Gur, R. C., Lin, L., Macias, B. R., … & Piening, B. D. (2019). The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight. Science, 364(6436).
  6. 週日閱讀科學大師系列講座抗輻射奇異球菌(Deinococcus radiodurans)

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