Monitorowanie mikroorganizmów
Członkowie załogi na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej mają liczne towarzystwo - miliony bakterii i innych mikrobów. Ludzkie ciało zawiera 10 razy więcej mikrobów niż ludzkich komórek, a bakterie i grzyby rosną w i na prawie wszystkim, co nas otacza na Ziemi.
Większość bakterii jest nieszkodliwa, a wiele z nich jest korzystnych lub nawet niezbędnych dla ludzkiego funkcjonowania i dobrego samopoczucia. Jednak mikrograwitacja może sprawić, że niektóre drobnoustroje będą bardziej podatne na wywoływanie chorób, a bakterie i grzyby mogą wpływać na funkcjonowanie systemów statków kosmicznych, na przykład poprzez korozję metalu. Organizmy te mogą również zanieczyścić inne ciała planetarne, na których lądują statki kosmiczne i ludzie.
Nieuniknione jest, że niektóre mikroby pojawią się na pokładzie członków załogi i ładunku podróżującego na stację kosmiczną i ważne jest, aby zidentyfikować i kontrolować te, które mogą być szkodliwe - szczególnie w zamkniętym środowisku, takim jak statek kosmiczny. Wiele badań śledziło, identyfikowało i analizowało najmniejszych mieszkańców stacji, aby pomóc członkom załogi i sprzętowi - a nawet innym planetom - chronić się przed potencjalnymi zagrożeniami.
Bieżące badanie, ISS Boeing Antimicrobial Coating, testuje powłoki powierzchniowe zaprojektowane w celu zahamowania wzrostu drobnoustrojów w celu ochrony członków załogi i sprzętu na statku kosmicznym. Na Ziemi takie powłoki mogłyby pomóc w ograniczeniu chorób przenoszonych przez dotykanie powierzchni w kabinach samolotów, placówkach opieki zdrowotnej, transporcie publicznym i innych miejscach.
Microbial Observatory-1 było jednym z pierwszych badań monitorujących rodzaje drobnoustrojów obecnych na stacji kosmicznej. Naukowcy stworzyli genomy wielu mikroorganizmów, w tym niektórych, które mogą działać jako patogeny i powodować choroby. Opublikowane wyniki obejmują kompleksowy katalog bakterii i grzybów1 zdeponowanych w systemie NASA GeneLab.
Badanie Microbial Tracking-2 kontynuowało serię monitorowania rodzajów drobnoustrojów na stacji kosmicznej i próbowało skatalogować i scharakteryzować wszelkie z potencjałem chorobotwórczym. Naukowcy uzyskali sekwencje całych genomów 94 szczepów grzybów2 i 96 szczepów bakterii z 14 gatunków3. Dane ujawniły również, że gatunki Staphylococcus i Malassezia były odpowiednio najczęstszymi bakteriami i grzybami na stacji kosmicznej oraz że ogólnie mikroorganizmy związane z ludzką skórą zdominowały mikrobiom powierzchniowy4.
BioRisk-MSV, długotrwałe badanie Roscosmos, zbadało fizyczne i genetyczne zmiany w bakteriach i grzybach na wewnętrznych i zewnętrznych powierzchniach stacji kosmicznej. Naukowcy odkryli, że mikroorganizmy nie tylko przetrwały w tym ekstremalnym środowisku, ale także zachowały zdolność reprodukcyjną. Większość mikroorganizmów wykazała również zwiększoną aktywność biochemiczną i odporność na antybiotyki5. Odkrycia te mają wpływ na rozwój metod kwarantanny planetarnej i systemów bezpieczeństwa biomedycznego dla przyszłych misji.
Badanie TEST z Roscomos zbadało próbki z zewnętrznej powierzchni stacji kosmicznej i systemów podtrzymywania życia. Prace te wykazały, że możliwe jest gromadzenie danych na temat żywych mikroorganizmów z otwartej przestrzeni kosmicznej i zidentyfikowanie określonych bakterii nietworzących przetrwalników6. Naukowcy znaleźli również bakterie lądowe i morskie w próbkach pyłu kosmicznego zebranych podczas spaceru kosmicznego. Mikroorganizmy te mogą przenosić się z górnych warstw atmosfery poprzez globalny obwód elektryczny (ciągły ruch nośników ładunku elektrycznego, takich jak jony) lub mogą pochodzić z przestrzeni kosmicznej7.
NASA's ISS External Microorganisms planuje kontynuować tę pracę, zbierając próbki w pobliżu otworów wentylacyjnych systemu podtrzymywania życia na zewnątrz stacji, aby zbadać, czy statek kosmiczny uwalnia mikroorganizmy, a jeśli tak, to ile i jak daleko mogą podróżować.
Myco, badanie przeprowadzone przez JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), oceniło, czy grzyby wdychane przez członków załogi lub przylegające do ich skóry mogą działać jako alergeny. Dane ujawniły zwiększoną względną obfitość powszechnego grzyba związanego z łojotokowym zapaleniem skóry (swędząca wysypka skórna) oraz obecność kilku rodzajów grzybów niespotykanych na skórze8. Wyniki wykazały również obfitość drożdży, które mogły przylegać do skóry niektórych członków załogi przed lotem, co sugeruje, że specyficzny lub rzadki mikroorganizm może rozmnażać się w zamkniętym środowisku. Badanie to było pierwszym, które ujawniło zmiany w czasie w mikrobiocie grzybiczej skóry astronautów9.
JAXA przeprowadziła również serię eksperymentów, Microbe-I, Microbe-III i Microbe-IV, monitorując obfitość i różnorodność grzybów i bakterii w Kibo, japońskim module eksperymentalnym stacji. Prace te zaowocowały wieloma publikacjami opisującymi rodzaj i liczbę wykrytych mikroorganizmów10,11.
ISS Internal Environments zapewniło punkt odniesienia dla zanieczyszczeń na stacji kosmicznej. Dane te zapewniają wgląd w drobnoustroje obecne od początkowych etapów budowy po bieżące zamieszkiwanie orbitującego laboratorium.
Te i inne badania mikroorganizmów na stacji kosmicznej i wokół niej pomagają zapewnić, że członkowie załogi pozostają w bezpiecznym towarzystwie podczas obecnych i przyszłych misji.
John Love, ISS Research Planning Integration ScientistExpedition 70
Cytaty:
1 Checinska Sielaff A, Urbaniak C, Mohan GB, Stepanov VG, Tran Q, Wood JM, Minich J, McDonald D, Mayer T, Knight R, Karouia F, Fox GE, Venkateswaran KJ. Characterization of the total and viable bacterial and fungal communities associated with the International Space Station surfaces. Microbiome. 2019 kwiecień 8; 7(1): 50. DOI: 10.1186/s40168-019-0666-x.
2 Simpson AC, Urbaniak C, Bateh JR, Singh NK, Wood JM, Debieu M, O'Hara NB, Houbraken J, Mason CE, Venkateswaran KJ. Wstępne sekwencje genomów grzybów wyizolowanych z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej podczas eksperymentu Microbial Tracking-2. Microbiology Resource Announcements. 2021 wrzesień 16; 10(37): e00751-21. DOI: 10.1128/MRA.00751-21.
3 Simpson AC, Urbaniak C, Singh NK, Wood JM, Debieu M, O'Hara NB, Mason CE, Venkateswaran KJ. Draft genome sequences of various bacterial phyla isolated from the International Space Station. Microbiology Resource Announcements. 2021 April 29; 10(17): e00214-21. DOI: 10.1128/MRA.00214-21.
4 Urbaniak C, Morrison MD, Thissen J, Karouia F, Smith DJ, Mehta SK, Jaing C, Venkateswaran KJ. Microbial Tracking-2, analiza metagenomiczna bakterii i grzybów na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Microbiome. 2022 June 29; 10(1): 100. DOI: 10.1186/s40168-022-01293-0.
5 Sychev VN, Novikova ND, Poddubko SV, Deshevaya EA, Orlov OI. Zagrożenie biologiczne: Zagrożenie niepowodzeniem kwarantanny planetarnej w wyniku eksploracji kosmosu przez ludzi. Doklady Biological Sciences. 2020 styczeń; 490(1): 28-30. DOI: 10.1134/S0012496620010093.PMID: 32342323. Tekst w języku rosyjskim ? The Author(s), 2020, opublikowany w Doklady Rossiiskoi Akademii Nauk. Nauki o Zhizni, 2020, Vol. 490, pp. 105-108.
6 Deshevaya EA, Shubralova EV, Fialkina SV, Guridov AA, Novikova ND, Tsygankov OS, lianko PS, Orlov OI, Morzunov SP, Rizvanov AA, Nikolaeva IV. Badanie mikrobiologiczne pyłu kosmicznego zebranego z zewnętrznych powierzchni Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. BioNanoScience. 2020 March 1; 10(1): 81-88. DOI: 10.1007/s12668-019-00712-1.
7 Grebennikova TV, Syroeshkin AV, Shubralova EV, Eliseeva OV, Kostina LV, Kulikova NY, Latyshev OE, Morozova MA, Yuzhakov AG, Zlatskiy IA, Chichaeva MA, Tsygankov OS. DNA bakterii oceanu światowego i Ziemi w pyle kosmicznym na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. The Scientific World Journal. 2018 20187360147. DOI: 10.1155/2018/7360147.
8 Sugita T, Yamazaki TQ, Cho O, Furukawa S, Mukai C. Mykobiome skóry astronauty podczas rocznego pobytu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Medical Mycology. 2021 styczeń; 59(1): 106-109. DOI: 10.1093/mmy/myaa067.PMID: 32838424.
9 Sugita T, Yamazaki TQ, Makimura K, Cho O, Yamada S, Ohshima H, Mukai C. Kompleksowa analiza mikrobioty grzybiczej skóry astronautów podczas półrocznego pobytu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Medical Mycology. 2016 March; 54(3): 232-239. DOI: 10.1093/mmy/myv121.
10 Yamaguchi N, Ichijo T, Nasu M. Bacterial monitoring in the International Space Station-"Kibo" based on rRNA gene sequence. Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan. 2016 14(ists30): Pp_1-Pp_4. DOI: 10.2322/tastj.14.Pp_1. 11 Satoh K, Alshahni MM, Umeda Y, Komori A, Tamura T, Nishiyama Y, Yamazaki TQ, Makimura K. Seven years of progress in determining fungal diversity and characterization of fungi isolated from the Japanese Experiment Module KIBO, International Space Station. Microbiology and Immunology. 2021 listopad; 65(11): 463-471. DOI: 10.1111/1348-0421.12931.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
