微小重力環境で長期間過ごすことによる健康リスクはいくつかよく知られており、筋肉萎縮、骨密度の低下、臓器機能および健康の変化などが含まれる。さらに、宇宙飛行士は皮膚の発疹やその他の炎症性疾患など、免疫機能障害の症状を報告している。新しい研究によると、これらの問題は宇宙船および国際宇宙ステーション（ISS）内の極めて無菌的な環境が原因である可能性がある。その研究結果は、より多くの微生物が宇宙での人間の健康改善に役立つ可能性があることを示唆している。
この研究は、カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）の生物工学者Rodolfo A. Salidoと環境分析化学者Haoqi Nina Zhaoが主導した。彼らはUCSDの複数のプログラムとセンター、デンバー大学、千葉大学-UCサンディエゴ粘膜免疫アレルギーワクチンセンター（cMAV）、Space Research Within Reach、ベイラー大学宇宙医学センター、Blue Marble Space Institute of Science（BMSIS）、NASA JPLのバイオテクノロジー・惑星保護グループ、およびNASAジョンソン宇宙センターの宇宙飛行士オフィスの研究者たちと共同で行った。
この研究はISSに乗船している宇宙飛行士との共同作業であり、彼らはステーション内の803の異なる表面をスワブで採取した。これは以前の調査の100倍にあたり、ステーション内の微生物の調査を行った。研究者たちは各サンプルに存在する細菌種と化学物質を特定し、それぞれがどこで見つかり、どのように相互作用している可能性があるかを示す三次元マップを作成した。その結果、ISSは地球上の人工環境と比較して、微生物の多様性がはるかに低いことが示された。
全体として、チームは洗浄剤や消毒剤の化学物質がステーション全体に遍在しており、宇宙飛行士は主に脱落した人間の皮膚細胞を通じてISSに微生物を持ち込んでいることを発見した。また、異なるモジュールはその使用目的に基づいて異なる微生物コミュニティと化学的特徴を持っていることも判明した。例えば、食事や食品準備エリアにはより多くの食品関連の微生物が含まれており、一方でISSの宇宙トイレには尿や糞便に関連する微生物および代謝の生物産物（代謝産物）がより多く含まれていた。
「国際宇宙ステーションの表面における消毒剤の量が、宇宙ステーションの異なる場所での微生物叢の多様性と高い相関関係にあることに気づきました」とZhaoはCell Pressのリリースで述べた。これらの結果は、地球からより多くの微生物が宇宙飛行士の健康改善に役立つ可能性があることを示唆している。Salidoは次のように述べた：
「宇宙ステーションを含む将来の建造環境は、高度に消毒された空間に頼るのではなく、地球で経験される自然な微生物曝露をより模倣した多様な微生物コミュニティを意図的に育成することで恩恵を受ける可能性があります。もし私たちが本当に地球外で生命が繁栄することを望むなら、生命の樹の小さな枝を宇宙に打ち上げてうまくいくことを期待するだけではできません。私たちは、これらの宇宙飛行士と一緒に送るべき他の有益な仲間について考え始め、持続可能で全ての人に有益なエコシステムの発展を助ける必要があります」。
チームは、都市部、工業化された、および隔離された環境（すなわち病院）に関するものを除いて、微生物コミュニティがISSでは地球上のほとんどの場所よりも多様性が低いことを発見した。さらに、ISS表面には通常土壌や水中に見られる自由生活型環境微生物が欠けていることが判明した。ガーデニングが人間の免疫システムに与える利益がよく知られているのと同様に、研究者たちはこれらの微生物とその基質をISSに組み込むことで、衛生状態を犠牲にすることなく宇宙飛行士の健康を改善できると結論づけている。
「ガーデニングから得られる健康的な土壌への曝露と、自分たちの汚れの中で煮詰まるのとでは大きな違いがあります。これは、外部からの健康的な微生物源の継続的な入力がない、厳密に閉じられた環境にいる場合に起こることです」とUCSDの計算微生物学者であり教授であり、Knight Labのリーダーである共著者Robin Knightは述べた。
将来に向けて、研究者たちは潜在的な病原微生物と、環境代謝産物がどのように宇宙飛行士の健康指標として使用できるかを検出するための分析を洗練させることを望んでいる。チームはこれらの方法が地球上の同様に無菌的な環境で生活し働く人々の健康改善にも役立つ可能性があると主張している。
この研究は、国立衛生研究所（NIH）、Alfred P. Sloan財団、UCSD、科学振興センター（CASIS）、およびISS国立研究所によって支援された。彼らの発見を詳述した論文「The International Space Station has a unique and extreme microbial and chemical environment driven by use patterns」は、2月27日にCell誌に掲載された。
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