Życie wyewoluowało na orbicie Ziemi. I może zagrozić zdrowiu astronautów

Gdy mowa o lotach kosmicznych, często pojawia się temat kwarantanny. Nie tylko w przeszłości, ale i dziś astronauci wciąż izolowani są przed lotem, by wyeliminować ryzyko zachorowania w kosmosie. Czy to oznacza, że w związku z tym na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej panują sterylne warunki, a jedyne żywe formy życia to astronauci, ewentualnie rośliny i zwierzęta, które są obiektem eksperymentów?

Nie, wręcz przeciwnie, środowisko na pokładzie MSK, tak jak w każdym miejscu na Ziemi, gdzie przebywają ludzie, tętni życiem mikroorganizmów, bo są one nieodłącznym elementem naszego mikrobiomu i wraz z astronautami trafiają w kosmos. Tam jednak ich genom mutuje w sposób wcześniej nam nieznany i czyni je zagrożeniem dla zdrowia astronautów. Nie mamy bowiem obecnie recepty na skuteczne przeciwdziałanie każdemu szkodliwemu wpływowi kosmicznych drobnoustrojów.

Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej przebywa stale około siedmiu osób, czasem znacznie więcej. Trudno zadbać tu o stałą izolację. Interakcja astronautów oznacza także kontakt bakterii, które zamieszkują ludzkie organizmy, a które rozwijały się na Ziemi w różnych warunkach. (fot: ESA)

Mikroorganizmy na orbicie są nie tylko liczne, są też inne niż na Ziemi

Przeprowadzona jeszcze przed 2020 rokiem analiza próbek pobranych z różnych powierzchni na stacji, z którymi styczność mają astronauci, wykazała istnienie ponad 200 różnych typów bakterii i grzybów. W tym takich, które zwykle znaleźlibyśmy w ludzkich trzewiach. Miejsca, gdzie astronauci spędzają swój wolny czas, okazały się wypełnione nawet 10 tysiącami mikroorganizmów na powierzchni jednego centrymetra kwadratowego.

Typy tych mikroorganizmów są podobne do tych, które znajdujemy na Ziemi w takich miejscach jak biura czy sale gimnastyczne. Wydawałoby się więc, że mimo zasiedlenia MSK mikroskopijnym życiem nie powinniśmy się zbytnio przejmować problemem. A jednak to życie na orbicie ewoluuje, a obniżona grawitacja jest w tym bardzo pomocna.

Załoga Międzynarodowej Stacji Kosmicznej to w praktyce króliki doświadczalne. Ciągłe badania to rutyna. (fot: ESA)

Wśród wykrytych na MSK bakterii dotychczas udało się wyróżnić pięć szczepów, które podlegają mutacjom. Najnowsze badania, które są opisane w Microbiome Journal, wskazują na istnienie 13 innych mutujących szczepów. Tym, co budzi najwięcej obaw, jest sposób, w jaki zmienia się genom tych bakterii, bo jest on odmienny od procesu mutacji, który obserwuje się na Ziemi. W efekcie na MSK bakterie ewoluują do postaci, która nie ma swojego odpowiednika na Ziemi.

Odmienność zmutowanych mikroorganizmów na MSK czyni je niebezpiecznymi

Skoro genom zmutowanych bakterii na MSK jest bardzo odmienny od genomu ziemskich mikroorganizmów, może on też umożliwiać odmienne interakcje z ludzkim organizmem. I tak jest w istocie, co wskazują badania próbek przywiezionych ze stacji. Jeden z mutujących szczepów, pochodzący od niebezpiecznej i na Ziemi bakterii Enterobacter bugandensis, należy do kategorii drobnoustrojów oportunistycznych. Czyli takich, które atakują nosiciela tylko wtedy, gdy jego odporność jest ograniczona i inwazja gwarantuje sukces. Tego typu patogeny powstające na orbicie mogą dysponować udoskonaloną lekoodpornością, której nie da się leczyć dostępnymi dziś antybiotykami.

Zmutowane bakterie Enterobacter bugandensis, które pojawiły się na pokładzie MSK. (fot: NASA)

A skoro Enterobacter bugandensis stanowi zagrożenie na Ziemi nawet w przypadku osób, które wcale nie były w kosmosie, to zarażony takimi bakteriami z udoskonalonym genomem astronauta musi być poddany szybko alternatywnej kuracji. Ponieważ mikrograwitacja jest czynnikiem sprzyjającym powstawaniu niebezpiecznych dla człowieka mikroorganizmów, to ta sama mikrograwitacja może utrudnić proces leczenia i gojenia ran, ze względu na inna dynamikę procesów fizykochemicznych, jakie zachodzą przy obniżonym ciążeniu.

Eksperymenty związane z rozwojem mikroorganizmów na orbicie są jednymi z ważniejszych projektów, jakie realizuje się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. (fot: ESA)

Musimy nauczyć się walczyć z kosmicznymi bakteriami

Astronauci mają dziś jedno wyjście, gdy na orbicie zaatakuje ich taki lekoodporny szczep bakterii - szybki powrót na Ziemię. Im dalej będą w kosmosie, tym będzie to trudniejsze. Dlatego też kluczowe jest dokładne poznanie procesów, które prowadzą do mutacji mikroorganizmów na orbicie Ziemi, a do których dokłada się nie tylko mikrograwitacja, ale też silne promieniowanie kosmiczne i wyjątkowo bogata w dwutlenek węgla atmosfera wewnątrz stacji. Bez znajomości sposobu, w jaki bakterie na pokładzie pojazdów kosmicznych stają się odporne na leczenie, nie ma bowiem co marzyć o dalekich załogowych podróżach.

Źródło: NG, inf. własna, ESA