Extreme Bakterien auf der Raumstation entwickeln sich, um die harten Bedingungen zu bewältigen und Astronauten nicht krank zu machen

Seit Jahren führen Wissenschaftler an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) Studien durch, um die Auswirkungen des Lebens im Weltraum auf Menschen und Mikroorganismen zu bestimmen. Neben den hohen Strahlungswerten gibt es auch Bedenken, dass eine langfristige Exposition gegenüber der Schwerelosigkeit genetische Mutationen verursachen könnte. Um die Menschheit zu einer wirklich weltraumtauglichen Spezies zu machen, ist es wichtig, diese zu verstehen und Gegenmaßnahmen zu entwickeln.

Interessanterweise führte ein Forscherteam der Northwestern University kürzlich eine Studie mit Bakterien durch, die an Bord der ISS gehalten wurde. Entgegen dem, was viele vermuteten, mutierten die Bakterien nicht zu einem arzneimittelresistenten Superstamm, sondern mutierten, um sich an seine Umgebung anzupassen. Diese Ergebnisse könnten von entscheidender Bedeutung sein, um zu verstehen, wie sich Lebewesen an die stressige Umgebung des Weltraums anpassen.

Die Studie, die den Befund des Teams beschreibt, erschien kürzlich in der mSystems, eine wissenschaftliche Zeitschrift der Amerikanische Gesellschaft für Mikrobiologie. Die Studie wurde von Erica Hartmann, einer Assistenzprofessorin am Department of Civil and Environmental Engineering (DCEE) der NWU, geleitet und umfasste mehrere DCEE-Absolventen und Postdoktoranden sowie Sarah Castro-Wallace vom NASA Johnson Space Center.

Studien wie diese sind für Missionen, die für die nahe Zukunft geplant sind, von wesentlicher Bedeutung, einschließlich der Pläne der NASA für erneute Missionen zur Mondoberfläche und ihrer geplanten Mission mit Besatzung zum Mars. Darüber hinaus planen China, Russland und Indien, in den kommenden Jahrzehnten Astronauten zum Mond zu schicken. Wie Professor Hartmann in einer Presseerklärung der NWU erklärte:

„Es wurde viel über Strahlung, Schwerelosigkeit und mangelnde Belüftung spekuliert und darüber, wie sich dies auf lebende Organismen, einschließlich Bakterien, auswirken könnte. Dies sind stressige, raue Bedingungen. Wählt die Umgebung Superbugs aus, weil sie einen Vorteil haben? Die Antwort scheint "Nein" zu sein.

Für ihre Studie konsultierten Hartmann und ihre Mitarbeiter Daten des Nationalen Zentrums für Biotechnologie-Informationen (NCBI), das Archivinformationen zu Mikrobenexperimenten an Bord der ISS aufbewahrt. Insbesondere untersuchten sie, wie die Bakterienstämme Staphylococcus aureus und Bacillus cereus im Weltraum wuchsen.

Ersteres kommt auf der menschlichen Haut vor und enthält den arzneimittelresistenten MRSA-Stamm, der für mehrere schwer zu behandelnde Infektionen beim Menschen verantwortlich ist. Letzteres lebt im Boden und hat nur geringe Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, lieferte jedoch wertvolle Informationen darüber, wie terrestrische Mikroben wachsen, wenn sie aus ihrer Komfortzone entfernt und den ungewohnten Weltraumbedingungen ausgesetzt werden.

"Bakterien, die auf der Haut leben, sind dort sehr glücklich", sagte Hartmann. „Ihre Haut ist warm und enthält bestimmte Öle und organische Chemikalien, die Bakterien wirklich mögen. Wenn Sie diese Bakterien abwerfen, leben sie in einer ganz anderen Umgebung. Die Oberfläche eines Gebäudes ist kalt und unfruchtbar, was für bestimmte Bakterien extrem stressig ist. "

Als das Team verglich, wie diese Stämme an Bord der ISS wuchsen, mit dem Wachstum derselben Stämme auf der Erde. Sie fanden heraus, dass die auf der ISS lebenden Bakterien mutierten, um sich an die lokalen Bedingungen anzupassen, und vorteilhafte Gene auswählten, um sich in der Schwerelosigkeit weiter ernähren, wachsen und funktionieren zu können und wenn sie höheren Strahlungswerten ausgesetzt waren.

Ryan Blaustein, ein Postdoktorand in Hartmanns Labor, der der erste Autor der Studie war, gab an, dass dies ein überraschendes Ergebnis war. "Basierend auf der Genomanalyse sieht es so aus, als würden sich Bakterien an das Leben anpassen – und sich nicht entwickeln, um Krankheiten zu verursachen", sagte er. "Wir haben nichts Besonderes über Antibiotikaresistenz oder Virulenz in den Bakterien der Raumstation gesehen."

Dies sind sicherlich gute Nachrichten für zukünftige Astronauten, ganz zu schweigen von Menschen, die hoffen, eines Tages an der aufkeimenden Weltraumtourismusbranche teilnehmen zu können. In beiden Fällen sind die Besatzungen gezwungen, in winzigen Kapseln oder Modulen zu leben, zu arbeiten und die Zeit im Allgemeinen zu verbringen, in denen keine Belüftung vorhanden ist und die Luft über einen längeren Zeitraum zirkuliert.

Angesichts der Gesundheitsrisiken ist es sicherlich eine Erleichterung, zu wissen, dass terrestrische Bakterien nicht zu Superkeimen mutieren, die noch resistenter gegen Antibiotika sind. Hartmann und ihre Kollegen betonten natürlich auch, dass diese Studie nicht bedeutet, dass sich Keime nicht vermehren können, wenn sie in ein Raumschiff oder an Bord einer Raumstation gelangen:

„Überall, wo du hingehst, bringst du deine Mikroben mit. Astronauten sind überaus gesunde Menschen. Da wir jedoch über die Ausweitung der Raumfahrt auf Touristen sprechen, die nicht unbedingt die Astronautenkriterien erfüllen, wissen wir nicht, was passieren wird. Wir können nicht sagen, dass wenn Sie jemanden mit einer Infektion in eine geschlossene Blase im Weltraum stecken, diese nicht auf andere Personen übertragen wird. Es ist wie wenn jemand in einem Flugzeug hustet und jeder krank wird. "

Wie immer birgt die Erforschung des Weltraums viele Risiken, und die Aussicht, Astronauten auf längeren Reisen oder Touristen in den Weltraum zu schicken, birgt viele Herausforderungen. Glücklicherweise können wir uns auf jahrzehntelange Forschung stützen und viele innovative Experimente durchführen, um uns vor diesem Tag zu informieren.

Diese Studie wurde dank der Unterstützung durch den Searle Leadership Fund und die National Institutes of Health (NIH) ermöglicht.

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