Когда на Международную космическую станцию прибудет новый член экипажа конечно, население людей, живущих в космосе, меняется. Но то же самое происходит и с популяцией микробов. Бесчисленные виды микроорганизмов обитают в наших телах, внутри и снаружи, и когда астронавт прибывает на станцию, они приносят с собой свою специфическую коллекцию микробных "автостопщиков”. Новое исследование показало, что микроорганизмы, живущие на поверхности внутри космической станции, настолько близко напоминали те, что были на коже астронавта, что ученые могли сказать, когда этот новый член экипажа прибыл и улетел, просто посмотрев на микробы, оставленные позади. Полученные результаты показывают, насколько важно следить за самыми маленькими жителями космической станции для защиты здоровья космонавтов и космических аппаратов, которые они занимают. Это может даже рассказать нам что-то об относительно закрытых средах на Земле, таких как больницы, где понимание присутствия микробов является ключевым.
Многие микроорганизмы, живущие внутри и вокруг нас, безвредны или даже необходимы для хорошего здоровья, но некоторые из них могут вызвать заболевание или повредить структуры в построенных средах. Вот почему НАСА следило за популяцией микробов космической станции с помощью серии экспериментов, называемых микробным отслеживанием . Эти исследования, управляемые исследовательским центром NASA Ames в калифорнийской Силиконовой долине и финансируемые космическими исследованиями и приложениями NASA в области космической жизни и физических наук подразделение в штаб-квартире НАСА, позволит исследователям узнать, как микро-жители космической станции меняются в разных местах и с течением времени.
” Существует взаимодействие между микробным сообществом космической станции и ее экипажем, и понимание деталей важно для предотвращения осложнений для здоровья или для космических аппаратов при длительных космических полетах человека",-сказал Кристал Джайнг, биолог из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в Ливерморе, Калифорния, и главный исследователь исследования Microbial Tracking-2. Результаты МТ-2 появились 29 апреля в журнале PLOS One.
Отбор проб тела и космической станции
Один астронавт принял участие в этом исследовании, предоставив личные образцы микробиома до, во время и после космического полета. Микробиом - это сообщество различных микробов, живущих вместе. Используя полиэфирный тампон, человек промывал участки кожи, уха, рта, ноздрей и слюны. Чтобы понять, взаимодействовал ли микробиом экипажа с окружающей средой космической станции, образцы также были взяты из восьми различных мест на борту космической станции, таких как обеденный стол, туалет и каюты экипажа. Они были собраны во время собственного полета члена экипажа и один после их отъезда.
Вернувшись на Землю, образцы были обработаны в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния, перед анализом в LLNL для сравнения микробиома окружающей среды космической станции и микробиома астронавта. Впервые в этом типе исследований исследователи использовали сложную технику, называемую метагеномным секвенированием дробовика, чтобы исследовать каждый бит ДНК, найденный в образцах.
Микробный Календарь
Из всех отобранных участков тела популяции в пробах окружающей среды наиболее близко напоминали популяции, обнаруженные на коже. В целом, микробиом космонавта внес свой вклад в 55% поверхностного микробиома, найденного во время полета человека, показали данные. Микробиом этого человека также сохранился; он появился – в меньшей степени-в поверхностных образцах, взятых через четыре месяца после того, как этот член экипажа покинул космическую станцию.
“Только по микробным данным мы могли бы сказать, когда новый человек прибыл и уехал”,-сказал Дэвид Дж.Смит, научный сотрудник компании Ames и соавтор исследования. “Мы привыкли измерять ход времени с помощью календарей, но переходы микробиома по существу рассказывают ту же самую историю в этом исследовании.”
Пробы слюны астронавта дали и другие интересные результаты. НАСА ранее использовало слюну для изучения иммунной системы и состояния здоровья астронавтов, но это исследование является первым, чтобы использовать метагеномное секвенирование, чтобы посмотреть в глубину на изменения микробиома слюны из-за космического полета. Разнообразие видов, обнаруженных там, уменьшилось в космосе и восстановилось после возвращения человека на Землю. Некоторые из затронутых видов считаются потенциально болезнетворными, и исследователи считают, что образцы слюны могут стать полезным способом мониторинга здоровья экипажа.
Внутренние микробы и здоровье человека на Земле
Дополнительные данные, полученные от дополнительных членов экипажа, помогут подтвердить тенденции, наблюдаемые в этом исследовании, но исследование микробного отслеживания уже показывает важность изучения и мониторинга микроорганизмов на борту космической станции. Будущие исследования могли бы углубиться в генетический материал микробиома, чтобы понять, какие микробные гены больше всего влияют на отношения между экипажем и микробами вокруг них-и как это может повлиять на их здоровье. Знание того, какие группы микроорганизмов более или менее распространены в определенное время или в определенных местах, может однажды стать основой для тестов, способных предсказать проблемы со здоровьем и предотвратить их.
Здоровье космонавтов в настоящее время защищено путем регулярного мониторинга микробов на космической станции, наряду с хорошим питанием астронавтов и соответствующими физическими упражнениями, а также хорошими процессами личной и космической санитарии станции.
Международная космическая станция обеспечивает уникальную среду для изучения этих тем и может пролить свет на другие контексты, где крытые пространства и здоровье человека пересекаются. Будучи орбитальным “зданием” в космосе, космическая станция идеально подходит для изучения прибытия, циркуляции и передачи микроорганизмов. Таким образом, лучшее понимание взаимодействия между астронавтами и микробами может даже принести пользу людям в относительно закрытых местах обитания на Земле – будь то наши дома или больницы, или на борту самолетов, метро или даже подводных лодок.
Хотя в этом исследовании использовались образцы, возвращенные из космоса, НАСА имеет возможность идентифицировать микробы в режиме реального времени на борту космической станции и планирует в режиме реального времени микробиологический мониторинг на будущих космических аппаратах.
Результаты микробиологического трекинга-2 дополнительно подтверждаются работой, проделанной по исследованию микробиома. Результаты этого исследования были опубликованы в 2019 году и описаны в соответствующей статье .