为执行长期火星任务的宇航员提供食物，远远超出了确保他们有足够的营养和卡路里来度过他们多年的旅程。
与以往的任务不同，为宇航员提供正确的饮食对于支持他们的心理和认知健康也至关重要。
因此，我们需要从根本上重新思考我们如何为宇航员提供食物，不仅是在具有挑战性的火星任务中，这可能是在21世纪30年代末或40年代初发生的，而且还要为可能在这颗红色星球上定居做准备。
这包括承认微生物在心理健康和幸福中的作用，并为宇航员提供合适的食物和条件，让各种有益微生物生长。我们的研究就是为了做到这一点。
以下是为什么在如此具有挑战性的条件下，微生物的健康平衡很重要，以及我们如何将微生物放在菜单上。
深空任务将使人类面临巨大的生理和心理挑战。其中包括与亲人的长期隔离，空间和资源的极端限制，以及微重力的困难。
扰乱宇航员的昼夜节律、长期暴露在辐射中以及饮食变化也会降低他们的认知能力和健康水平。
危险的环境，加上潜在的航天器故障造成的心理损失，都可能导致心理健康问题。
我们已经知道，人们的饮食质量不仅影响他们的身体健康，还影响他们的精神和大脑健康。
饮食质量始终与抑郁或焦虑的风险独立相关。临床试验表明，改善饮食质量可以显著改善抑郁和焦虑症状。
饮食还会影响大脑特定区域——海马体的大小和功能，海马体对学习和记忆以及保持心理健康至关重要。即使是年轻健康的成年人吃了“垃圾”食品，与海马体相关的认知能力也会迅速下降。
另一方面，研究表明，饮食中含有更多种类的植物性食物和海鲜(富含长链omega-3脂肪酸和类黄酮)可以提高认知能力。这项研究是在一个封闭的房间里进行的，为期45天，旨在模拟太空中的条件。
饮食可以通过改变:
免疫功能 n大小和功能 海马体的化学信使(神经递质)系统显示我们的身体对压力的反应。饮食还可以影响肠道微生物影响大脑的许多方式，这种联系被称为肠道-大脑轴。
太空食品需要吸引不同的宇航员，并在极长时间内保持营养(可能是三到五年的任务)。它们还需要足够轻和紧凑，以适应航天器。
一旦登上火星，挑战包括种植新鲜食物和培养蛋白质来源。除了提供营养物质，我们还需要考虑提供最近发现的因素，包括植物营养素(如多酚类物质)、发酵产物和微生物。这些可能是在深空任务中维持健康乃至生命的关键。
如果你看过电影《火星救援》，你就会知道微生物是种植食物的重要组成部分，对维持人类的生命和机能至关重要。
我们与数万亿不同的微生物共同进化，并且是它们的宿主，它们生活在我们的皮肤上、我们所有的壁龛和蛀牙里。这包括我们的嘴、鼻子、阴道、肺，最重要的是我们的肠道。
这些微生物大多是细菌。数量最多的是肠道，它们影响我们的消化、新陈代谢、免疫、内分泌(激素)和神经系统。
肠道微生物与心理健康和行为之间的关系是双向的。肠道微生物影响我们的心理健康和行为，而这些又反过来影响我们的肠道微生物。
我们体内微生物群的其他组成部分——病毒、真菌甚至寄生虫——以及口腔和肺部微生物群也与精神和大脑健康有关。
重要的是，我们与其他人共享微生物，包括通过空气交换，这在封闭环境系统(如航天器内部)中是高度相关的。
因此，确保所有宇航员在整个任务中拥有最健康、最多样化的微生物是至关重要的。
我们要考虑的不仅仅是食物本身。如果我们要支持健康的微生物群，我们还需要考虑如何种植食物。
事实上，微生物在植物的营养和植物化学成分中起着至关重要的作用，土壤、植物和人类中的微生物是相互联系的。2024年发表的一项研究证实，蔬菜和其他植物性食物上的细菌在人体肠道中找到了栖身之所，增强了微生物的多样性。
但目前在宇宙飞船上种植食物的方法不使用自然土壤。标准的“垂直农业”方法在另一种生长介质中种植植物——想象一下下一代水培系统。因此，我们可能需要在这些系统中添加一种优化的微生物混合物，以增强宇航员种植和食用的食物的健康特性。
从微生物中提取的发酵蛋白可以在航天器上的生物反应器中快速生产，甚至可以从食物垃圾中提取。有些种类有肉的味道和质地，可以提供人类所需的所有氨基酸以及微生物本身的有用副产品。
发酵本身会产生数千种不同的生物活性分子，包括一些维生素，这些分子对健康有各种各样的有益作用，包括可能对心理健康有益。
虽然我们还不知道在太空中可能会有什么类型的发酵食品，但我们可以在地球上的宇航员饮食中加入发酵食品，比如泡菜和酸菜。
益生菌和益生元作为补充剂也是必不可少的。益生菌是已经证明对健康有益的活微生物，而益生元是这些健康微生物的食物。
我们才刚刚开始学习如何优化微生物以保持宇航员的健康，这对长期太空飞行和可能在其他星球上定居至关重要。
然而，这项研究可能有许多其他的应用。我们可以利用我们所学到的知识，帮助在地球上建立自我维持和可持续的粮食系统，以改善环境和人类健康。
Felice N Jacka得到了国家卫生和医学研究委员会调查员补助金(#1194982)的支持。她获得了:(1)大脑和行为研究所、国家卫生和医学研究理事会、澳大利亚扶轮健康、吉朗医学研究基金会、伊恩波特基金会、墨尔本大学的竞争性资助/研究支持;(2)来自澳大利亚肉类和畜牧业协会、伍尔沃斯有限公司、A2牛奶公司、Be Fit Foods、Bega Cheese的行业研究支持;(3) Fernwood基金会、Wilson基金会、JTM基金会、Serp Hills基金会、Roberts家族基金会、Waterloo基金会的慈善支持;(4)来自赛诺菲- synthelabo、杨森制药、施维雅、辉瑞、Network Nutrition、Angelini Farmaceutica、礼来、metagenics和The Beauty Chef的旅行支持和演讲嘉宾荣誉。她是Dauten家庭双相情感障碍治疗创新中心和Zoe有限公司的科学顾问委员会成员。Felice Jacka写了两本商业出版的书。
Dorit Donoviel是美国宇航局资助的贝勒医学院空间健康转化(将产品从实验室转移到实践)研究所的执行主任。Dorit通过NNX16AO69A合作协议从NASA获得资金，并将这笔资金支付给从事保障深空人类健康工作的研究小组和公司。
