综述：太空中的微生物韧性：生物膜、风险及太空探索策略

这篇综述系统探讨了太空微重力环境下生物膜（Biofilms）的形成机制及其对航天器设备（如MELISSA系统）和宇航员健康的双重威胁，重点分析了胞外聚合物（EPS）、群体感应（QS）和c-di-GMP信号通路在空间生物膜增强中的作用，并提出抗菌涂层、生物膜干扰剂等防控策略，为长期太空任务（如ISS驻留）的微生物风险管理提供理论依据。

　　

太空中的微生物韧性：生物膜、风险及应对策略

Abstract
生物膜是由微生物群体形成的结构化群落，其在地球和太空站（如ISS）中均能快速定植。太空微重力环境会显著增强生物膜的致病性、抗生素耐药性（AMR）及设备腐蚀能力，威胁任务安全。本综述整合了空间生物膜的特性、关键病原体（如Pseudomonas aeruginosa
）及防控技术，指出未来需开发针对微重力环境的创新管理策略。

Introduction
微生物通过分泌胞外聚合物（EPS）形成生物膜，其结构包含EPS、营养细胞和胞外DNA（e-DNA）。群体感应（QS）和c-di-GMP信号分子调控生物膜的异质性结构，而太空微重力会改变QS通路，导致生物膜结构变异。例如，P. aeruginosa
在微重力下表现出更强的生物膜成熟度，可能加剧宇航员感染风险。

Space Biofilms
太空环境参数（辐射、微重力）通过影响微生物基因表达促进生物膜适应。例如，Staphylococcus aureus
在模拟微重力实验中生物膜厚度增加2-3倍，且对甲氧西林耐药性（MRSA）提升。

Impact on Spacecraft
生物膜可腐蚀航天器关键部件（如水循环系统），导致设备效率下降40%。NASA报告显示，ISS的冷凝管路因Ralstonia pickettii
生物膜堵塞，维修成本超百万美元。

Crew Health Risks
微重力引发的体液转移会削弱免疫功能，而生物膜病原体（如Enterobacter bugandensis
）的毒力基因表达上调，可能引发尿路感染或肺炎。

Control Strategies

1. 抗菌涂层：含银或石墨烯的涂层可减少Escherichia coli
   生物膜黏附达90%；
2. 群体感应抑制剂：靶向c-di-GMP的小分子可阻断生物膜结构发育；
3. 3D培养模型：模拟微重力下生物膜动态，加速药物筛选。

Future Perspectives
需开发长效抗生物膜材料，并利用宏基因组测序（NGS）实时监测ISS微生物组变异。中国空间站计划“天宫”或将开展相关在轨实验，填补微重力微生物学研究空白。

Conclusion
太空生物膜研究是载人深空任务（如火星计划）的关键环节，需跨学科合作解决设备腐蚀和宇航员健康的双重挑战。