Космонавты на борту Международной космической станции привезли с собой множество бактерий с Земли. Как они удерживают их от создания хаоса?
В 1998 году, после 12 лет пребывания на орбите, российская космическая станция " Мир " показала свой возраст. Часто отключалось электричество, компьютеры были ненадежны, а система климат-контроля протекала. Но когда экипаж начал исследование, чтобы оценить типы микробов, с которыми они делили свое жизненное пространство, даже они были удивлены тем, что обнаружили.
Открыв смотровую панель, они обнаружили несколько шариков мутной воды – каждый размером с футбольный мяч. Позже анализ показал, что вода кишела бактериями, грибками и клещами. Еще более тревожными были колонии организмов, атакующих прорезиненные уплотнения вокруг окон космической станции, и выделяющие кислоту жуки, медленно поедающие электрические кабели.
Когда каждый модуль " Мир " стартовал с Земли, он был почти нетронутым, собранным в чистых помещениях инженерами в масках и защитной одежде. Вся нежелательная жизнь, ныне живущая на станции, была перенесена на орбиту многонациональной группой мужчин и женщин, которые впоследствии заняли орбитальную лабораторию.
Мы делимся своей жизнью и телом с микробами. От бактерий, покрывающих наш кишечник, до микроскопических клещей, покусывающих нашу мертвую кожу, считается, что более половины клеток в нашем теле не являются человеческими . Большинство из этих микробов не только безвредны, но и необходимы, позволяя нам переваривать пищу и бороться с болезнями. Куда бы мы ни пошли, мы берем наш микробиом с собой и – как и люди – учимся приспосабливаться к жизни в космосе.
"Космос-это очень напряженная среда, и не только для людей”,-говорит Кристин Мойсл-Эйхингер, которая недавно провела исследование микробиома Международной космической станции (МКС) с использованием образцов, собранных астронавтами и космонавтами на борту. "Космический полет вызывает стресс для членов экипажа, и мы задавались вопросом, будут ли микробы также испытывать стресс и реагировать плохо.”
Ее исследование является своевременным. К ноябрю этого года МКС будет непрерывно оккупирована в течение 20 лет .
И поскольку мир борется с пандемией коронавируса Covid-19, он поднимает интересный вопрос – как вы держите космическую станцию свободной от вредных ошибок?
После опыта МИР биологи были обеспокоены тем, что еще может жить на борту, и особенно любые микробы, которые могут представлять опасность для станции или, что еще хуже, для астронавтов.
“Мы ожидали увидеть различия в генетическом составе или составе микробного сообщества из-за адаптаций, которые они должны были пройти”, - говорит Мойсл-Эйхингер из Медицинского университета Граца в Австрии.
Ученые выяснили, что на МКС сформировалась стабильная популяция около 55 различных видов микроорганизмов. Но, несмотря на отсутствие гравитации, эти бактерии, грибы, плесени, простейшие и вирусы хорошо приспособились к своему окружению.
“Они не были более устойчивы к антибиотикам или имели другие потенциально вредные черты для людей”,-говорит Мойсл-Эйхингер. “Но мы обнаружили, что они приспособились ко всем металлическим поверхностям.”
Эти жующие металл микробы известны как технофилы и, как и в случае с МИР, могут представлять долгосрочный риск для систем космических станций. “В долгосрочной перспективе это может привести к трудностям с правильным и безопасным управлением космической станцией.”
Это до экипажа, чтобы помочь держать популяцию микробиома МКС под контролем. Каждую неделю астронавты должны протирать поверхности противомикробными салфетками и использовать пылесос, чтобы всасывать любой случайный мусор. Это на вершине ежедневной уборки, чтобы держать кухонные зоны чистыми и предотвратить потные тренажеры и оборудование от заплесневения.
Мы частично полагаемся на астронавтов, чтобы сделать домашнее хозяйство, - говорит Кристоф Лассер, который возглавляет исследования систем жизнеобеспечения в ЕКА. - Но мы также полагаемся на технологию фильтрации воздуха и поддержания чистоты воды.”
Полученные на "Мире" уроки были применены при проектировании и эксплуатации МКС. Окружающая среда суше (жизнь любит воду) и есть гораздо большее движение воздуха, с постоянным ветерком, дующим любую пыль в сторону системы фильтров.
"Главное отличие между домом и МКС заключается в том, что пыль не оседает, а накапливается на вентиляционных отверстиях”, - говорит Лассер. “Но также и любой другой предмет – например, карандаш или очки – будет сдут в сторону воздушного фильтра.” На самом деле, все, что не прикреплено к стенам, имеет тенденцию мигрировать.
Опыт работы на МКС показал, что люди могут сосуществовать со своим микробиомом с небольшим количеством вредных эффектов. Что касается ученых сейчас, так это то, что произойдет, когда мы покинем относительную безопасность низкой околоземной орбиты, чтобы отправиться на Луну и Марс.
"Сегодня космическая станция находится ниже радиационных поясов Ван Аллена, поэтому воздействие радиации снижается”, - говорит Лассер. “Когда мы пройдем пояса Ван Аллена, то воздействие радиации будет сильнее, и, возможно, эволюция микроорганизмов [через генетическую мутацию] будет немного быстрее.”
В настоящее время НАСА разрабатывает следующую космическую станцию-орбитальную лабораторию на Луне, известную как Gateway , где астронавты будут жить в течение нескольких недель. Но затем, потенциально, они оставят его пустым на несколько месяцев подряд.
“Мы должны быть уверены, что когда астронавты уходят и возвращаются, они не оставляют условий, которые благоприятствуют микробному росту, - говорит Лассер, - потому что это может быть серьезно.”
Кроме того, мы попытаемся рассмотреть, что происходит, когда мы берем наш микробиом с собой в первые человеческие экспедиции на поверхность Марса.
Все, что мы сейчас отправляем на Красную планету, тщательно очищено. Последний марсоход ЕКА, например, был собран в одном из самых чистых помещений в Великобритании инженерами, одетыми в специальное нижнее белье, костюмы для полного тела, маски для лица и две пары перчаток. Марсоход "ЭкзоМарс", запуск которого намечен на конец этого года, предназначен для поиска признаков прошлой или настоящей марсианской жизни. Поэтому жизненно важно, чтобы он не был загрязнен какой-либо жизнью с Земли.
Но когда люди отправятся на Марс, они будут какими угодно, только не чистыми. Удаление всех следов существующей микробной жизни от астронавтов было бы невозможным и, вероятно, смертельным. Итак, как же нам остановить себя от загрязнения первозданной окружающей среды или принятия марсианских Жуков за тех, кого мы принесли с собой с Земли?
"Да, у нас есть много микробов на нашем теле, но мы не собираемся бегать по Марсу голыми”, - говорит офицер планетарной защиты ЕКА Герхард Кминек. - Астронавты будут носить скафандры, чтобы сохранить им жизнь, и это будет держать любое загрязнение внутри.”
Задача будет заключаться в том, чтобы не допустить загрязнения марсианской окружающей среды любыми человеческими микробами, покрывающими внешнюю часть скафандров. Это один из вопросов, которым занимается рабочая группа из крупнейших мировых космических агентств, которая должна опубликовать свои рекомендации по защите Марса от последствий исследований человека в конце этого года.
Однако гораздо большую озабоченность вызывает вопрос о возвращении на Землю любых марсианских микробов. Миссия по возвращению образцов марсианской почвы и горных пород в настоящее время находится в стадии разработки, и есть шанс, что эти образцы могут содержать жизнь.
От штамма Андромеды до этой штуки, если научная фантастика нас чему-то и научила, так это быть осторожными с возвращением космических жуков, чтобы заразить землю. И хотя это последнее исследование показывает, что на МКС ничего опасного не растет, понимание эволюции микробиома на станции поможет обеспечить безопасность первых астронавтов, вернувшихся с Марса.
На Луне есть около 96 мешков человеческих отходов, оставленных 50 лет назад астронавтами Аполлона
“Когда астронавты возвращаются с Марса, если мы видим что-то в их микробиоме, мы можем оценить, является ли это чем-то вызванным потенциальной марсианской биологией или это что-то, что мы видели раньше в человеческом космическом полете”, - зловеще говорит Кминек.
А пока у микробиологов есть еще кое-что, чего они ждут с нетерпением. На Луне есть около 96 мешков человеческих отходов, оставленных 50 лет назад астронавтами "Аполлона". Когда люди вернутся на Луну в течение следующего десятилетия, НАСА надеется восстановить некоторые из этих мешков, чтобы выяснить, живы ли еще какие-либо бактерии. Если это так, то это будет еще один маленький шаг в нашем понимании микробиома человека.
