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人類走到哪裡，細菌就會跟到哪裡。如果人類在太空中停留任何時間，細菌肯定會在那裡繁殖，因此，很高興知道已經有研究人員在研究宇宙飛船內的環境如何影響細菌種群。對浮游細菌菌落的研究表明，一旦它們離開地球，它們會變得更具毒性並生長得更快，但更有趣的是，在太空飛行期間也觀察到了細菌生物膜的變化。
生物膜是可以在表面形成的大型細菌菌落。它們在醫院中尤其成問題，因為生物膜底部的細菌通常受到抗生素的保護。當自由遊動的浮游細菌聚集在一起，沉澱下來並用粘液包裹自己時，就會形成生物膜。
在“亞特蘭蒂斯”號太空梭上的研究人員在太空飛行期間培養了銅綠假單胞菌的生物膜，並對其特性進行了表徵。他們發現，在太空生長的細菌產生了更大更厚的生物質結構，涉及更多活細胞。他們還發現生物膜的結構有所不同。在地球上，生物膜形成蘑菇狀（如上圖所示）或扁平層。在太空中，它們似乎形成一系列直立的柱子，頂部有一個頂棚。
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下圖顯示了地球上（左側）和太空（右側）生物膜的三個切片。細菌都發出綠色的光。太空細菌在底部的切片中分散在柱子中，並在中間和頂部的切片中形成密集的頂棚。在地球上，每個切片包含的細菌量大致相同。太空中的生物膜也更高。
這些柱子和頂棚形狀的形成取決於細菌的運動能力。當它們能夠自由移動（由觸手狀的鞭毛推進）時，柱子就會形成。當透過去除鞭毛來阻止細菌運動時，柱子不會形成，而是像地球上不運動的細菌一樣，生物膜由粘性層組成。研究人員認為，柱子和頂棚結構是透過在重力降低的情況下，蘑菇頂部延伸形成單個扁平層而不是不相連的帽狀結構形成的。他們還認為，氧氣水平可能在確定生物膜形狀中起作用。
生物膜在太空中的行為非常重要，因為在宇宙飛船中發現了大量的生物膜，它們會導致腐蝕和堵塞問題。宇航員在太空中免疫系統也會降低，這使得任何細菌的存在都更加危險。看到生物膜的形成如何適應這種外星環境非常令人著迷，但我相信研究也側重於如何完全去除生物膜。
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參考文獻 1：Monroe D (2007) 尋找細菌生物膜盔甲中的裂縫。PLoS Biol 5(11): e307. doi:10.1371/journal.pbio.0050307
參考文獻 2：Kim W, Tengra FK, Young Z, Shong J, Marchand N, et al. (2013) 太空飛行促進銅綠假單胞菌生物膜的形成。PLoS ONE 8(4): e62437. doi:10.1371/journal.pone.0062437
特色圖片：從月球表面看到的地球升起。來自 NASA 馬歇爾太空飛行中心收藏