На борту МКС обнаружили инопланетные бактерии
Международная космическая станция согласно новому исследованию НАСА, стала местом, где растет нечто совершенно инопланетное.
Международная космическая станция согласно новому исследованию НАСА, стала местом, где растет нечто совершенно инопланетное.
Астронавты и космонавты приносят с собой на борт Международной космической станции массу микробов с Земли, на орбите бактерии размножаются и мутируют. Как удается справляться с этим и не допускать ситуации, когда они выйдут из-под контроля?
К 1998 году российская орбитальная станция "Мир" находилась на орбите уже 12 лет. Возраст давал о себе знать: случались перебои в электропитании, компьютеры выходили из строя, система климат-контроля стала подтекать.
Но когда члены экипажа станции приступили к исследованию различных типов микробов, с которыми делили жизненное пространство, они были поражены тем, что увидели.
Открыв одну из съемных панелей, космонавты обнаружили под ней несколько шаров (невесомость!) с мутной водой - каждый размером с футбольный мяч. Оказалось, что вода кишит бактериями, грибками и микроскопическими клещами.
Однако еще более тревожным было то, что колонии микроорганизмов атаковали прорезиненные уплотнители иллюминаторов, а бактерии, выделяющие кислоту, лакомились электрическими кабелями.
Любой модуль станции "Мир" был образцовой чистоты, когда его запускали с Земли. Сборка велась в стерильных помещениях, инженеры носили маски и защитную одежду.
Вся нежелательная жизнь, обитавшая в орбитальной лаборатории, была принесена на нее членами многонациональных экипажей, прилетающими на станцию.
В своей жизни мы соседствуем с микробами, мы делим с ними и наше тело. Бактерии населяют наш кишечник, микроскопические клещи грызут нашу отмирающую кожу. По оценкам ученых, более половины клеток нашего организма не принадлежит человеку.
Большинство микробов не просто безвредны, они важны для нас - и для переваривания пищи, и для защиты от болезней. Куда бы мы не пошли, мы несем с собой свой микробиом, и он, так же как и люди, приспосабливается к жизни в космосе, попадая на орбиту.
"Жизнь в космосе полна стресса не только для людей, - говорит Кристин Мойссл-Айхингер, которая недавно руководила исследованием Европейского космического агентства (ЕSА), в ходе которого изучались образцы микробиома МКС, собранные астронавтами и космонавтами, побывавшими там.
"Полет в космос полон стрессовых ситуаций для членов экипажа, и мы решили выяснить, подвергаются ли тому же самому и микробы, и как они на это реагируют - возможно, в этом есть что-то опасное?"
Это исследование было весьма своевременным. В ноябре 2020 года исполнится 20 лет с тех пор, как на МКС начали работать люди.
Учитывая опыт "Мира", биологи беспокоились, что еще они найдут на борту станции. Не окажется ли, что микроорганизмы мутировали так, что представляют угрозу как для МКС, так и для астронавтов?
Ученые обнаружили, что на МКС сложилась устойчивая популяция из примерно 55 различных типов микроорганизмов. Несмотря на отсутствие гравитации, эти бактерии, грибки, плесень, простейшие и вирусы прекрасно приспособились к новому окружению.
"У них не развилась повышенная устойчивость к антибиотикам или какие-то иные свойства, опасные для человека, - рассказывает Мойссл-Айхингер. - Но оказалось, что они приспособились к жизни на металлических поверхностях".
Эти жующие металл микробы, как и в случае с "Миром", могут представлять в долгосрочной перспективе опасность для систем орбитальной станции.
Контроль за сообществом микроорганизмов МКС входит в обязанности экипажа. Каждую неделю астронавты протирают поверхности противомикробными салфетками и пользуются пылесосом. И это в добавок к ежедневной уборке на кухне и в зоне тренажеров (на которых из-за пота от упражнений может образоваться плесень).
"В поддержании порядка мы частично полагаемся на космонавтов, - говорит Кристоф Лассер, возглавляющий в ЕSА исследования в области систем жизнеобеспечения. - Но и на технологии, благодаря которым фильтры очищают воздух и на станции всегда есть чистая вода".
Уроки "Мира" были учтены при конструировании МКС. Воздух на станции суше (ведь жизнь любит воду), движение воздуха более заметно - постоянный ветерок гонит любую пыль в фильтры очистительной системы.
"Основная разница [в этом смысле] между вашим домом и МКС в том, что на станции пыль не оседает, а собирается в вентиляции, - говорит Лассер. - И вообще любой предмет - карандаш или очки - поток воздуха будет гнать в направлении фильтров".
В общем, всё, что не закреплено, будет летать по станции.
Опыт эксплуатации МКС показывает, что в космосе люди могут сосуществовать со своим микробиомом без каких-либо серьезных негативных последствий.
Однако ученых беспокоит то, что может случиться, когда мы покинем относительно безопасную низкую околоземную орбиту и отправимся к Луне или Марсу.
"Сегодня орбитальная станция вращается ниже радиационного пояса Земли (пояса Ван Аллена), так что воздействие радиации невелико, - говорит Лассер. - Но когда мы выйдем за пределы этого пояса, радиация возрастет и, возможно, эволюция микроорганизмов, их генетическая мутация пойдет быстрее".
Сейчас в NASA разрабатывают новую космическую станцию, которая будет вращаться вокруг Луны (ее название - "Гейтуэй", "Портал", "Ворота"). Астронавты на ней будут жить несколько недель, а затем, видимо, покидать ее на месяцы, оставляя пустой.
"Нам надо быть уверенными, что на пустующей станции не будет условий для бесконтрольного роста микроорганизмов, - подчеркивает Лассер. - Потому что это может стать опасным".
Ученые думают и о том, что случится, когда мы принесем свой микробиом на Марс.
На Красной планете пока не было людей, и то, что человечество туда отправляло, было безукоризненно чистым.
Например, сборка последнего марсохода ЕSА велась в Великобритании в стерильных помещениях, инженеры были одеты в специальные костюмы, специальное нижнее белье, маски и перчатки. (Совместная российско-европейская миссия ExoMars по исследованию признаков жизни на Марсе перенесена на 2022 год. - прим. Би-би-си) Это крайне важно - не занести на другую планету формы земной жизни.
Понятно, однако, что люди, когда доберутся до Марса, не будут идеально чистыми, и избавиться от всех земных микробов невозможно, а уж от собственного микробиома - просто опасно для жизни.
Так как же нам избежать загрязнения Марса земными бактериями, чтобы потом не принять их за марсианские?
"Да, на теле у нас очень много микробов, но мы не собираемся гулять по Марсу обнаженными, - рассуждает сотрудник ЕSА Герхард Кминек. - Астронавты будут одеты в скафандры - чтобы остаться в живых и чтобы удерживать любое загрязнение внутри".
Главное здесь - как избежать попадания человеческих микробов на марсианскую почву с внешней поверхности скафандров. Над решением этой задачи сейчас трудится рабочая группа, созданная главными мировыми космическими агентствами. Свои рекомендации она намерена опубликовать уже в этом году.
Однако еще более чувствительный вопрос - о возможном попадании на земную почву марсианских микробов.
Миссия по доставке образцов марсианского грунта пока в стадии разработки. Есть шанс, что в этих образцах может оказаться инопланетная жизнь.
Научная фантастика уже давно нас предупреждает: с такими вещами надо быть крайне осторожными, если мы не хотим заразить Землю чем-нибудь ужасным - достаточно вспомнить "Штамм "Андромеда" или "Нечто".
И хотя последнее исследование показало, что на борту МКС не выросло ничего опасного, понимание того, как развивается микробиом станции, поможет обеспечить безопасность первых людей, слетавших на Марс.
"Когда астронавты вернутся с Марса и мы увидим в их микробиоме нечто, нам надо будет разобраться - то ли это вызвано биологией Марса, то ли мы это уже видели у тех, кто раньше летал в космос", - говорит Кминек, и его слова звучат угрожающе.
Между тем у микробиологов есть еще один потенциально интереснейший объект для изучения - 96 мешков с отходами человеческой жизнедеятельности, оставленных на Луне 50 лет назад астронавтами "Аполлона".
Когда в течение следующего десятилетия люди вернутся на Луну, NASA надеется, что они найдут там хотя бы несколько из этих мешков и выяснят, живы ли в бактерии в них. Если живы, то это станет еще одним маленьким шагом к пониманию микробиома человека. ссылка
Полный каталог бактерий и грибков, обнаруженных внутри Международной космической станции (МКС), представлен в исследовании, опубликованном в журнале открытого доступа Microbiome. Знание состава микробных и грибковых сообществ на МКС может быть использовано для разработки мер безопасности при длительных космических миссиях.
Ученые изучали пробы, взятые в восьми местах МКС, включая смотровое окно, туалет, спортивную платформу, обеденный стол и спальные помещения, во время трех полетов в течение 14 месяцев. Выяснилось, что на станции в основном живут микробы связанные с человеком. Из бактерий наиболее заметными оказались Staphylococcus (26% от общего количества изолятов), Pantoea (23%) и Bacillus (11%).
В пробах оказалось много микроорганизмов, которые на Земле считаются оппортунистическими патогенами, т. е. не вызывают заболевания у здорового человека с крепким иммунитетом. Это Staphylococcus aureus (10% от общего числа идентифицированных изолятов), который обычно живет на коже и в дыхательных путях и Enterobacter, который связан с желудочно-кишечным трактом человека. На Земле они преобладают в местах, подвергаемых регулярной дезинфекции: спортивных залах, офисах и больницах. Это означает, что МКС аналогична искусственным средам, где микробиом формируется в результате человеческой деятельности.
Могут ли эти условно-патогенные бактерии вызывать заболевания у космонавтов на МКС, неизвестно. Это зависит от ряда факторов, включая состояние здоровья каждого человека и то, как эти микробы живут в условиях станции.
Авторы обнаружили, что в то время как грибковые сообщества были стабильны, микробные сообщества были сходными в разных местах, но со временем менялись. Образцы, взятые во время второй полетной миссии, имели большее микробное разнообразие, чем образцы, собранные во время первой и третьей миссий. Авторы предполагают, что эти временные различия могут быть связаны с различными астронавтами на борту МКС.
Как говорит Кастури Венкатесваран (Kasthuri Venkateswaran) из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL), определенные микробы во внутренних помещениях на Земле влияют на здоровье человека. Это еще более важно для космонавтов во время космического полета, поскольку их иммунитет изменен и скорее всего — не в лучшую сторону. Кроме того в космосе нельзя получить квалифицированную медицинскую помощь.
В фантастических книжках и фильмах на нашу планету прибывают космические захватчики, а земляне с тем или иным успехом им противостоят. Этот вариант, хотя и возможен, но маловероятен.
Гораздо вероятнее, что на какое-то из исследуемых нами небесных тел проникнут земные микроорганизмы и там приживутся. Такая перспектива крайне неприятна, поскольку, как минимум, лишает ученых возможности изучать планету в ее первозданном виде. Поэтому ее стараются уменьшить, применяя различные средства. Это называется planetary protection. Вот о ней и поговорим.
Отличная от нуля вероятность занесения микроорганизмов существует и для «другой стороны». Знаете, что сделали благодарные современники с первыми астронавтами, побывавшими на Луне? По выходе из спускаемого аппарата всех троих посадили в герметичную капсулу, а затем, уже в Хьюстоне — в капсулу побольше, где герои провели три недели, общаясь с прессой, родственниками и даже Президентом США через стеклянное окно. Ибо карантин! В 1969 году уже никто не верил в селенитов, а вот возможность обнаружения на Луне микробов и контакта с ними рассматривалась всерьез.
Кстати, про Луну. Мы знаем ее обширно, но поверхностно — в прямом смысле этого слова. По последним данным, на Луне есть вода. На глубине в десяток метров уже нет космической радиации и температура, вероятно, выше нуля, а главное — резко не меняется. В таких условиях на Земле живут и хорошо себя чувствуют тысячи, если не больше, разных видов бактерий. Почему бы не рассматривать вариант лунной жизни как потенциально возможный? И прилетающих оттуда путешественников сдавать в поликлинику — для опытов. А еще туда можно занести земные бактерии, которые на новом месте тоже почувствуют себя неплохо. Совершенно тоже самое можно сказать про Марс и еще несколько больших и малых тел Солнечной системы.
Пока же основные силы науки брошены на то, чтобы не допустить заражения иных миров земной жизнью. Ибо уж она-то существует абсолютно достоверно. Поэтому все аппараты, отправляемые в места, где хотя бы потенциально возможна местная жизнь, подвергаются тщательному обеззараживанию, а их сборка проводится в «чистых комнатах». Эталоном здесь до сих пор является дезинфекция АМС «Викинг», отправленных на Марс в 70-е. Тогда результатом всех усилий стало снижение концентрации микробов до 300 тыс на весь аппарат. Это мало — в кубическом сантиметре обычной почвы обитает от нескольких миллионов (в Арктике), до нескольких миллиардов (в тропиках) бактерий. Но, чтобы дать начало новой жизни, хватит и одной.
Кстати, о чистых комнатах. Они иногда исследуются на предмет микробной чистоты и эти исследования дают забавные результаты. В чистых комнатах JPL и NASA за последний десяток лет отыскались около сотни видов бактерий, половина из которых была ранее неизвестна науке. Это олиготрофы — организмы, привыкшие к скудному рациону и, вообще, суровым условиям жизни. Попав в стерильную среду, они ощутили свободу от конкурентов и принялись осваивать жизненные пространства. Именно они считаются наиболее вероятными «выживальщиками» на Марсе.
Эксперименты с земными микробами позволили установить примерно с десяток видов бактерий, способных жить и размножаться в условиях, похожих на марсианские. Надо только обеспечить им защиту от радиации, причем на роль таковой подойдет слой грунта толщиной с миллиметр-другой.
Пока суть да дело, АМС Cassini, отработавшая много лет на орбите Сатурна, была уничтожена путем введения в атмосферу планеты-гиганта. Жизнь на ней, во всяком случае похожая на нашу, считается абсолютно невозможной, а вот на спутниках — может быть. Аналогичная судьба уготована зондам, изучающим Юпитер.
С 1959 года контроль и регулирование всей деятельности, могущей привести к «инфицированию» других небесных тел относится к компетенции комиссии по исследованию космического пространства (англ. Committee on Space Research) или КОСПАР (англ. COSPAR) — международной организации, созданной специально для этой цели.
Источник: Популярная Механика
Данный проект возглавляет Мелисса Флойд, ученый из Центра космических полетов Годдарда NASA в Гринбелте (США). Она создала печатный прототип устройства FISHbot.
- Жизнь существует повсюду на Земле, даже в местах, не подходящих для жизни людей. Я постоянно об этом думала. Так у меня появилась идея: а что, если бы жизнь на Марсе могла развиваться так же, как на Земле? Марс в своем прошлом определенно подвергался такой же бомбардировке «химическим супом», что и Земля, — поделилась Мелисса Флойд.
Для поиска жизни на другой планете роботизированный инструмент сосредоточился бы на выявлении бактерий и архей. Они являются представителями большой группы одноклеточных микроорганизмов, которые процветают в различных условиях и считаются первыми организмами, появляющимися на Земле около 4 миллиардов лет назад.
Концепт, по мнению ученого, можно воплотить в виде отдельного роботизированного устройства или в виде нескольких инструментов марсохода, основываясь на весьма популярном методе химического анализа — флуоресцентной гибридизации in situ(FISH). При флуоресцентной гибридизации in situ используют ДНК-зонды, которые связываются с комплементарными мишенями в образце. В их состав входят нуклеозиды, меченные флюорофорами (фрагмент молекулы, придающий ей флуоресцентные свойства). При прямом мечении связавшийся с мишенью ДНК-зонд можно наблюдать при помощи флуоресцентного микроскопа сразу по завершении гибридизации.
- Даже если там имеются фрагменты высококонсервативных генетических последовательностей, везде встречающихся на Земле, FISH смог бы их определить, — комментирует Мелисса Флойд.
Главная сложность заключается в упрощении и автоматизации процесса, чтобы образцы можно было подготавливать в отдельных подложках, нагревать их, а также автономно переворачивать для более подробного обзора под микроскопом, что скорее всего придется делать много раз для более глубокого анализа.
У NASA очень строгие требования к чистоте помещений, где собирают космические аппараты. Все поверхности регулярно моют растворителями и чистящими средствами. Несмотря на это, непатогенные бактерии Acinetobacter были обнаружены на поверхности аппарата «Марс Одиссей» перед его запуском; на полу помещений, где собирали посадочный модуль «Феникс», исследовавший Марс в 2008 году; на поверхностях внутри МКС и в питьевой воде на станции. В качестве пищи они используют те самые растворители, которыми их пытаются уничтожить.
http://short.nplus1.ru/uVFgS7qkI