本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
人类走到哪里，细菌就会跟到哪里。如果人类在太空中停留任何时间，细菌肯定会在那里繁殖，因此，很高兴知道已经有研究人员在研究宇宙飞船内的环境如何影响细菌种群。对浮游细菌菌落的研究表明，一旦它们离开地球，它们会变得更具毒性并生长得更快，但更有趣的是，在太空飞行期间也观察到了细菌生物膜的变化。
生物膜是可以在表面形成的大型细菌菌落。它们在医院中尤其成问题，因为生物膜底部的细菌通常受到抗生素的保护。当自由游动的浮游细菌聚集在一起，沉淀下来并用粘液包裹自己时，就会形成生物膜。
在“亚特兰蒂斯”号航天飞机上的研究人员在太空飞行期间培养了铜绿假单胞菌的生物膜，并对其特性进行了表征。他们发现，在太空生长的细菌产生了更大更厚的生物质结构，涉及更多活细胞。他们还发现生物膜的结构有所不同。在地球上，生物膜形成蘑菇状（如上图所示）或扁平层。在太空中，它们似乎形成一系列直立的柱子，顶部有一个顶棚。
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下图显示了地球上（左侧）和太空（右侧）生物膜的三个切片。细菌都发出绿色的光。太空细菌在底部的切片中分散在柱子中，并在中间和顶部的切片中形成密集的顶棚。在地球上，每个切片包含的细菌量大致相同。太空中的生物膜也更高。
这些柱子和顶棚形状的形成取决于细菌的运动能力。当它们能够自由移动（由触手状的鞭毛推进）时，柱子就会形成。当通过去除鞭毛来阻止细菌运动时，柱子不会形成，而是像地球上不运动的细菌一样，生物膜由粘性层组成。研究人员认为，柱子和顶棚结构是通过在重力降低的情况下，蘑菇顶部延伸形成单个扁平层而不是不相连的帽状结构形成的。他们还认为，氧气水平可能在确定生物膜形状中起作用。
生物膜在太空中的行为非常重要，因为在宇宙飞船中发现了大量的生物膜，它们会导致腐蚀和堵塞问题。宇航员在太空中免疫系统也会降低，这使得任何细菌的存在都更加危险。看到生物膜的形成如何适应这种外星环境非常令人着迷，但我相信研究也侧重于如何完全去除生物膜。
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参考文献 1：Monroe D (2007) 寻找细菌生物膜盔甲中的裂缝。PLoS Biol 5(11): e307. doi:10.1371/journal.pbio.0050307
参考文献 2：Kim W, Tengra FK, Young Z, Shong J, Marchand N, et al. (2013) 太空飞行促进铜绿假单胞菌生物膜的形成。PLoS ONE 8(4): e62437. doi:10.1371/journal.pone.0062437
特色图片：从月球表面看到的地球升起。来自 NASA 马歇尔太空飞行中心收藏