太空站应该“脏”一点？北大校友在cell回答！

来源：【北京大学】

国际空间站，在大多数人的认知中，是顶尖科技与纯净环境的代表，是一个悬浮在距离地球400公里轨道上、无菌的“太空之家”。然而，北京大学城市与环境学院2012级校友赵皓琪却用一组翔实到近乎苛刻的数据，打破了大众对空间站应该是无菌、纯净的认知。这颗漂浮在宇宙中的 “钢铁匣子”，需要添几分恰到好处的 “烟火气”。

今年年初，她作为共同第一作者在国际顶尖学术期刊Cell发表论文，向航天界提出了一个看似悖论的观点：为了宇航员的健康，我们或许需要让太空站变得更“脏”一点。

论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.039

01

国际空间站可能需要“脏一点”

故事的起点，是一片常被遗忘的“太空角落”。这场与常规认知相悖的研究，源于加州大学圣地亚哥分校与NASA（美国国家航空航天局）的一次合作。

此前，人类凝视太空的目光，总聚焦于宇航员骨骼如何对抗失重、肌肉如何抵御萎缩，却鲜少低头打量他们朝夕相处的“星居”本身——那些附着在舱壁上的微尘、弥漫在空气里的微量化学物质、藏在角落的微生物，它们构成的环境图景，竟成了太空探索里的“盲区”。

赵皓琪带着对地球生命的洞察启程：在蓝色星球上，人类的健康本就是与千万种微生物、亿万种化学信号共生的结果，那在太空里，这份“共生”是否也藏着生命存续的密钥？于是，她和团队对国际空间站，进行了一次前所未有的“人口普查”——对站内的不同表面进行了拭子采样。最终，她与团队收获了803个样本。这一数量是过往同类研究的百倍之多。不同于地球实验室，空间站中宇航员的时间极其宝贵，样品存储空间也极为有限，能够获取如此规模的样本，是一件极其艰难且宝贵的事情。

图为在空间站收集的样本

对803份裹着星尘的棉签进行研究，她与团队像拆解宇宙的拼图般，开始绘制国际空间站的化学与微生物三维图谱。这张图谱揭示了一个令人担忧的事实：太空站的微生物环境并非“自然”，与地球的各类居住环境相比，它竟与隔离病房最为接近。

“我们的研究发现，国际空间站内部缺乏土壤和水中常见的有益菌群，微生物多样性远低于地球上的大多数环境。这种过于干净的状态，可能反而不利于宇航员的免疫系统健康。”

赵皓琪指出。在地球上，接触多样化的微生物能锻炼人的免疫系统；而在太空中，过度清洁反而可能让宇航员的身体“忘却”了如何防御。这种人为导致的微生物多样性丧失，可能是宇航员免疫功能障碍的诱因之一。

这份关于“脏一点”的思考，不是允许污染的放纵，而是对“过度洁净”的温柔修正。让空间站多几分类似地球的微生物多样性，让宇航员的免疫细胞能遇见“熟悉的老朋友”。毕竟，人类奔赴太空，不是为了在真空里建造一座无菌的钢铁之居，而是要在星辰间安下一个有温度的家——这个家里，该有人类的呼吸，该有微生物的低语，该有那份属于生命的、恰到好处的“烟火气”。

赵皓琪在ASMS会议上汇报该项研究

02

燕园塑造的科研品味

对环境科学的思考，始于在燕园的求学历程。赵皓琪表示，进入环境科学领域有着些许“机缘巧合”，“当时自己也曾有过片刻的迷茫，不过现在回想起来，这或许是最好的安排。”

大一那年，赵皓琪入选“拔尖人才培养计划”，师从胡建英教授，这成为了她科研生涯的转折点。

“胡老师是我科研路上的引路人，她教给我的，不仅仅是实验技术，更是一种‘科研品味’。”在她看来，科研品味是在纷繁复杂的现象中，敏锐地嗅探到真正重要科学问题的能力。

在胡老师课题组研究期间，赵皓琪开始接触环境化学的基础训练。从清洗玻璃器皿的琐碎，到面对庞杂数据时的逻辑梳理，她逐渐从一个懵懂的本科生逐渐成长为可以独立操作复杂仪器的实验工作者。

无数个深夜，她曾为一个迟迟不出的实验结果焦灼等待。当电脑屏幕上终于跳出理想的数据曲线时，那种豁然开朗的兴奋感瞬间冲散了所有疲惫。

“科研当然是苦的，要坐得住冷板凳。但当你发现自己正在触碰人类认知的边界时，那种兴奋感是无可替代的。”

北大“思想自由，兼容并包”的学风，从未给她的探索设限。在这座百年园子里，环境科学从来不是一门孤立的学科，而是化学、生物学、地理学乃至计算机科学的熔炉。

“未名湖边、图书馆里，似乎总有一种无形的力量在鼓励你去尝试。”那时的赵皓琪，像一块海绵，贪婪地吸收着各种养分。她会去听化学学院的讲座，也会对计算机的课程充满好奇。“没人规定你必须画地为牢，这种自由是北大给我最宝贵的礼物。”

03

破解“三文鱼之死”与环境法医

离开北大后，赵皓琪前往华盛顿大学攻读博士学位。在那里，她遇到了一桩困扰学界二十余年的“悬案”。

在美国太平洋西北地区，每当秋雨落下，洄游产卵的银鲑就会出现大规模的离奇死亡。有些年份，死亡率甚至高达90%。科学家们排查了水温、病菌、农药等，却一无所获。

面对困局，赵皓琪所在的团队决定摒弃常规，采用高分辨质谱技术配合非靶向分析（Non-targeted Analysis）。他们将复杂的水样混合物一步步分离、纯化。历经数年的“死磕”，终于将嫌疑目标从2000多种化合物缩小到仅剩4种，并最终锁定了元凶：一种来自汽车轮胎磨损的防腐剂转化物——6PPD-醌。

赵皓琪采集样本

这项发表于Science的研究震动了全球。它不仅解决了一个具体的生态灾难问题，更揭示了一个被人类忽视的盲区：许多化学品在使用过程中会发生转化，生成比原物质毒性更强的新污染物。

“鲑鱼死亡之谜”研究发表在Science上

从“三文鱼之死”到“太空站图谱”，看似是两个完全不相关的领域，但在她看来，都遵循着同一套方法论逻辑：首先要在一个领域扎得够深，掌握其核心的技术；然后，要有勇气抬起头，看看相邻的领域有哪些强大的工具可以为你所用。当把实验科学的“匠心”与数据科学的“洞察力”融为一体时，就能开辟出独一无二的研究路径。

04

打破数据孤岛

在博士后阶段，她将这种思维带到了UCSD（加利福尼亚大学圣迭戈分校），将代谢组学的技术与暴露组学问题有机结合。在UCSD期间，她曾多次提到了一个具有公共政策属性的话题：公共数据的价值。

“在环境健康研究中，公共数据的价值被严重低估了。目前，现有研究对昂贵仪器产生的数据利用率可能只有5%到10%。这是一个惊人的浪费。”面对气候变化、新污染物等全球性挑战，数据的利用和共享应当被重视。

发现这一问题后，赵皓琪不停留于“想”，而是付诸实践，尝试破局。她主导开发了基于公共质谱数据的药物暴露筛查框架，系统挖掘了3500余个公共数据集，识别出约1.2万个潜在药物代谢物。

在看到部分行动成效后，她关于跨学科数据共享的构想，也得到了美国国立卫生研究院（NIH）K99/R00“独立之路”的奖项资助。这一公共数据平台，将得到进一步的落地。不久之后，赵皓琪将赴斯坦福大学建立独立实验室。延续UCSD研究成果，她将聚焦与环境暴露相关的未知代谢物，继续进行深入探究。

建立公共数据平台，打破数据孤岛，绝非简单的资源搬运，而是对科研生产力的一次释放。平台以数据为纽带，让分散的科研力量形成合力，能从根本上重塑科学发现的效率与广度。不同国家、不同领域的科学家，都可以通过共享原始数据，在云端进行二次挖掘。一位在大洋彼岸研究海洋的学者，或许能为中国的土壤研究者提供关键参照。这种超越地理界限的协作，让应对全球性环境危机拥有了更多务实的解法。

“既要能死磕到底，也要有打破壁垒、融合创新的勇气。”北大不仅让赵皓琪找到真正热爱的方向，更赋予了她自由探索的底气。

从浩瀚的太空轨道，到洄游的河流，再到科学资源的全球共享，赵皓琪的研究跨度看似极大，但内核却无比统一：她始终像一个安静的“守夜人”，在人类肉眼看不见的微观世界里巡逻，在数据的海洋里做着具体、繁琐，却关乎人类命运的工作。

赵皓琪

北京大学城市与环境学院2012级本科校友，华盛顿大学环境工程博士，现任加州大学圣地亚哥分校博士后研究员，即将赴斯坦福大学建立独立实验室。其主要研究方向为化学暴露组学、质谱分析技术与环境健康，致力于通过公共质谱数据挖掘、转化产物鉴定及多组学整合方法，揭示环境污染物在生态系统与人体中的行为与健康效应。

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