Микроорганизмы в космосе: вместе к далеким планетам — Naked Science

Жизнь в открытом космосе

16 мая 2015
10:28

Российские ученые обнаружили на внешней стороне МКС ДНК микроорганизмов. Ранее считалось, что космическая радиация и перепады температур убивают все живое.

Российские ученые обнаружили на внешней стороне МКС ДНК микроорганизмов. Ранее считалось, что космическая радиация и перепады температур убивают все живое. Эксперимент российских микробиологов опроверг этот факт. Российские ученые сравнили космические образцы с земными: оказалось, что на орбите — так называемые экстремальные бактерии, которые на Земле живут в горячих источниках и вулканической лаве. Сейчас задача выяснить, как микробы оказались на МКС. Откуда они — с Земли или из космоса?

В ближнем космосе есть жизнь! Это подтвердили исследования российских ученых. В 2010 году экипаж 25-й экспедиции вышел в открытый космос, чтобы взять образцы пыли с поверхности МКС и проверить износ металла. Процедура обычная. Таковы правила эксплуатации. А вот результаты стали сенсацией. В космической пыли оказались микроорганизмы.

«Не ожидали, думали космическая радиация могла убить все живое. Почему мы считаем, что у нас есть надежда, что это все-таки живые организмы, потому что ДНК само по себе не может долго сохраняться, поэтому раз мы определили ДНК, значит там бактерии тоже есть», — говорит руководитель лаборатории молекулярной диагностики Института вирусологии имени Д.И.Ивановского Татьяна Гребенникова.

Эксперимент «Тест», а точнее — исследования, проводили пять раз. Специально разработали прибор, внутри – стерильные стержни. Все герметично. Попадание земных микробов исключено.

«Что делает экипаж, он выходит в открытый космос, выворачивает на резьбе стержень, берет мазок, вставляет стержень в полость обратно, герметично заворачивает, и в таком виде возвращается на Землю», — рассказывает главный научный сотрудник ОАО «РКК «Энергия» Олег Цыганков.

Образцы пыли космонавты брали в разных уголках станции. И там, где для бактерий должно быть комфортно, под теплоизоляционной обшивкой, и на открытой поверхности, где солнечные лучи, огромные температурные перепады. Парадокс, но именно в этой самой агрессивной среде и нашли признаки жизни.

«У этого эксперимента большое будущее. И мы, правда, на пороге новых открытий, выходим в космос, берем мазки с поверхности, люка, с поверхности станции, обращенной к Солнцу, к Земле, и получаем удивительные результаты», — считает первый заместитель генерального конструктора РКК «Энергия», руководитель полётов российского сегмента МКС Владимир Соловьев.

Эксперименты с бактериями в ближнем космосе ученые проводили не раз. Микробы жили на поверхности станции — и в закрытых, и в открытых контейнерах. Но это были земные микробы, специально доставленные на орбиту.

Поискать жизнь в местах загрязнений, где за 15 лет работы МКС, накопилась пыль, взяв обычные пробы, – мысли не возникало. Считалось, солнце и космическая радиация смертельны для любых земных организмов.

«В местах загрязнений, возле иллюминаторов, почему мы говорим в местах загрязнений, около клапанов мы видели загрязнения, …и когда мы доставляли пробники, мы видели, он черный, и это натолкнуло нас на мысль, что для того, чтобы микроорганизмам выжить, им нужны загрязнения, которое может их в какой-то степени укрывать их от УФ, а главное, обеспечивать сцепление с поверхностью, вот так у нас пошел эксперимент», — говорит главный научный сотрудник ЦНИИмаш Елена Шубралова.

«Тест» российских ученых показал: бактерии в космической пыли есть. Правда, немного. После молекулярной диагностики и сравнительного анализа нашли и земные аналоги.

«В первом эксперименте мы нашли экстремальные бактерии, затем мы определили, что там существуют ДНК микобактерий. Мы нашли некультивируемые бактерии, которые встречаются в почве Мадагаскара», — рассказала руководитель лаборатории молекулярной диагностики Института вирусологии им. Д.И.Ивановского Татьяна Гребенникова.

Это видео, снимали биологи. Когда привезли космические образцы, в институте был настоящий переполох. Съемка внутри запрещена, стерильность наивысшей степени, чтобы не занести земное.

В каком состоянии бактерии находятся в космосе, спящем или активном, и как они там оказались, еще предстоит выяснить. Одна из главных версий — долетели с Земли. На микрочастицах.

«Есть так называемая стратосферная электрическая цепь, не только воздух может переносить, а могут какие-то электрозаряды переносить эти элементы, если они такие устойчивые к условиям неблагоприятным, то они могут переноситься и другими средствами, на каких-то частицах. Вот как предполагается появление жизни на Земле, микроорганизмы могут путешествовать на каких-то материальных частицах», — предположил главный научный сотрудник ОАО «РКК «Энергия» Олег Цыганков.

Еще одна версия происхождения микробов на МКС. Микробы — из дальнего космоса. Разносчиками жизни по Вселенной вполне могут быть кометы, в составе которых есть лед.

«Из наблюдений и исследований Солнечной системы мы знаем, что довольно много органического вещества принесено астероидами и кометами. Мы знаем, где формировались астероиды и кометы…», — сообщил заведующий отделом исследований Солнечной системы Института астрономии РАН Валерий Шематович.

Недавно астрофизики обнаружили еще одно косвенное подтверждение космического биомира. На расстоянии 455 световых лет от Земли в протопланетном облаке нашли сложные органические соединения. Сформировались они не в области горячей молодой звезды, а на периферии, где низкие температуры. Кто знает, может, эта новая планетная система станет новым обитаемым миром.

«Увидели одну очень сложную молекулу — метилцианид. В этой молекуле есть связь СН, которая важна для формирования нуклеотидов и далее кислот, которые определяют ту форму жизни, которая есть у нас», — объясняет заведующий отделом исследований Солнечной системы Института астрономии Валерий Шематович.

До сих пор считалось, что биооболочка нашей планеты ограничивается высотой в 90 километров. После эксперимента «Тест», скорее всего, биограницы придется расширить до 400 километров — орбита Международной космической станции.

А может и вовсе границ никаких нет, и Вселенная едина, а жизнь так и кочует из одной системы в другую!

общество
новости

Микроорганизмы в космосе

Оставить комментарий

Нередко можно услышать: мне понятно, почему ученые направляли в космос высокоорганизованных живых существ — собак. Это необходимо для обеспечения полной безопасности космического полета человека. Но зачем нужно было отправлять на кораблях-спутниках микроорганизмы и даже субмикроскопические существа — бактериофаги? Вот на этот вопрос я и хочу кратко ответить в этой статье.

Использование одноклеточных организмов в космических экспериментах вызывалось целым рядом причин, и прежде всего, конечно, тем, что в межпланетном пространстве могли обнаруживаться излучения, способные вызывать серьезные клеточные повреждения у животных. Не исключено, что у собак и кроликов, побывавших в космосе, отклонения могли и не выявиться, так как целостный организм способен компенсировать скрытые клеточные повреждения. Вместе с тем возникает и другая, не менее важная в практическом и теоретическом отношении проблема — влияние космического излучения на наследственность.

Теперь легко объяснить, почему было решено использовать микроорганизмы. Они обладают большим диапазоном чувствительности к ионизирующей радиации, начиная от одного до нескольких тысяч рентген. Это позволяет изучить биологическое действие самых различных доз космического излучения, с которыми мог бы встретиться космонавт во время полетов по заданной орбите. В опытах на кораблях-спутниках в качестве биологических объектов, реагирующих только на очень большие дозы ионизирующей радиации, были использованы различные виды микробов: Кишечная палочка, стафилококк, палочка маслянокислого брожения и другие.

Наследственные свойства бактерий, в частности кишечной палочки К-12, были детально изучены еще в лабораторных условиях с помощью тончайших методов микробиологии. Они позволяют выявить бактериальные клетки с патологически измененной наследственностью под влиянием больших доз ионизирующей радиации (порядка нескольких тысяч рентген и больше). Если даже в зонах орбит движения космических кораблей не будет такого мощного радиационного воздействия, биологи все равно должны учитывать возможности влияния энергии и проникающей способности отдельных компонентов космической радиации — протонов, альфа-частиц, а также ядер более тяжелых элементов, которые могут убить клетку или вызвать серьезные клеточные повреждения.

Явления мутации у бактерий (то есть патологического изменения наследственности) связаны с потерей способности клетки самостоятельно синтезировать аминокислоты или витамины, необходимые для роста и размножения микроорганизма. В случае обнаружения большого числа таких бактериальных клеток легко было бы определить (и предупредить) опасность, подстерегающую космонавта в полете.

Для изучения возможных изменений в структуре бактериальной клетки под влиянием факторов космического пространства были использованы новейшие методы, в частности техника ультратонких срезов бактерий и их электроноскопическое исследование. На спутниках находились и высокочувствительные бактерии — так называемые лизогенные, способные реагировать на малые дозы ионизирующей радиации (до 1 рентгена) путем образования и выделения бактериофагов. Под влиянием даже небольших доз рентгеновского или ультрафиолетового облучения лизогенные бактерии приобретают способность к повышенной продукции бактериофагов. С помощью специальных методов можно затем точно определить число пораженных бактерий, образующих эти фаги.

Так устанавливается наследственная реакция (повышенная лизогенность) бактерий в ответ на действие внешних факторов. Вот почему эта модель была использована в качестве биологического индикатора, по которому можно судить о вредности и генетических последствиях радиации в малых дозах во время пребывания живого существа в различных зонах космического пространства.

Как долго могут существовать клетки при космических полетах? Для ответа на этот вопрос были разработаны и сконструированы специальные малогабаритные автоматические приборы — биоэлементы. Они были установлены на космических кораблях и автоматически регистрировали основные функции жизнедеятельности бактерий и при необходимости передавали на Землю радиосигналы о состоянии этих мельчайших живых существ. В автоматических биоэлементах микробы могут находиться в космосе в течение практически любых сроков полета ракет — месяцы, годы, десятки и более лет. По истечении заданного срока можно включить приборы, и тотчас же будут переданы на Землю сведения, которые могут точно характеризовать биологическую активность микроорганизмов. Живые существа микроскопических размеров не требуют большого запаса питания и поэтому являются очень удобной моделью для космической биологии.

Большой интерес представляет сопоставление микробиологических данных с опытами на кораблях-спутниках по использованию культуры человеческих раковых клеток. По чувствительности эти клетки занимают промежуточное положение между лизогенными и нелизогенными клетками кишечной палочки. Таким образом, перед нами гамма биологических индикаторов на различные уровни ионизирующего излучения. Культура раковых клеток привлекла внимание исследователей благодаря своей способности хорошо расти на синтетических питательных средах в виде отдельных колоний, что облегчает наблюдения за развитием клеток, характером клеточного повреждения. Наконец, этот метод позволяет точно учитывать количество сохранившихся поврежденных и отмерших клеток в культуре тканей, подвергшейся воздействию ускорения, вибрации, невесомости.

Так микробы, субмикроскопические организмы — бактериофаги и изолированные клетки человеческого тела помогали решать важную задачу биологического исследования трассы первого в мире космического полета человека. Вполне естественно, что применение методов космической биологии будет и в дальнейшем способствовать разработке эффективных мер защиты, обеспечивающих безопасность более длительных полетов космонавтов.

Автор: Н. И. Рыбаков.

P. S. О чем еще думают британские ученные: о том, что как ни крути, а поездка в космос, пусть даже с микроорганизмами за компанию – вещь невероятно крутая. Также в такую поездку было бы полезным взять фото и видео аппаратуру, диктофон, дабы сразу же на него записывать свои впечатления, (к слову хороший диктофон zoom h5 можно купить в Portativ.ua/). Но увы такое явление как космический туризм только-только зарождается и для отправки себя любимого на орбиту необходимо выложить кругленькую суму, но мы верим, что с дальнейшем развитием науки и технического прогресса такие поездки станут доступны каждому.

что говорят учёные о возможном внеземном происхождении следов жизни в метеорите Оргей — РТ на русском

Мнения учёных о происхождении окаменелых бактерий и водорослей, обнаруженных в упавшем на Землю в XIX веке метеорите Оргей, разделились. Специалисты из Объединённого института ядерных исследований выдвинули гипотезу, что как сам метеорит, так и найденные в нём микроорганизмы имеют внеземное происхождение. Догадки экспертов подтверждает тот факт, что в окаменелых останках нет соединений, которые тысячелетиями сохраняются после распада ДНК и РНК. Известный астробиолог из США Ричард Гувер уверен, что микроорганизмы не смогли бы размножаться в образце без присутствия воды, которая, в свою очередь, разрушила бы метеорит. Однако у ряда специалистов эти аргументы вызывают скепсис: они предполагают, что бактерии и водоросли попали в метеорит уже на Земле.

Один из способов узнать о возможном существовании внеземной жизни — исследовать упавшие на Землю метеориты. Так считают в Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ). Там специалисты изучают окаменелые остатки микроорганизмов, найденные в метеорите Оргей.

В феврале 2022 года учёные подвели итоги исследования и привели ряд доказательств в пользу внеземного происхождения следов жизни в космическом образце. В ОИЯИ уверены: эти микроорганизмы зародились за пределами нашей планеты. Однако не все коллеги по научному сообществу согласны с подобной оценкой.

Напомним, упомянутый метеорит вошёл в земную атмосферу в небе над Францией в 1864 году и взорвался во время полёта. Большая часть осколков упала неподалёку от деревни Оргей. Небесное тело было впоследствии классифицировано специалистами как углистый хондрит — каменный метеорит с высоким содержанием углерода и летучих компонентов (воды, серы, редких газов).

• Метеорит Оргей
• AFP
• © FRANCOIS GUILLOT

С помощью сканирующего микроскопа исследователям из ОИЯИ удалось обнаружить в метеорите нитевидные и кокковидные бактерии, а также диатомовые и празинофитовые водоросли, другие окаменелые микроорганизмы.

Как сообщил ранее ТАСС один из авторов исследования, младший научный сотрудник ОИЯИ Антон Рюмин, среди найденной в метеорите Оргей органики есть и такая, которую находят в земных осадочных горных породах. Однако версия о земном происхождении этого метеорита, согласно которой он мог быть когда-то выбит из Земли падением астероида, а в 1864 году просто вернулся на нашу планету, не подтвердилась. Изотопный состав образца показывает, что у него не земное и не лунное происхождение.

Также по теме

«Мир не управляется никем»: каким теориям происхождения жизни можно верить

Согласно теории панспермии, жизнь на Землю была занесена из космического пространства. Можно ли доверять этой гипотезе, какие ещё…

«Например, в Оргее большое количество структур, которые по морфологии соответствуют бактериям и эукариотическим водорослям, плотность их очень большая: на 1 куб. мм вещества — от 1,5 до 2 тыс. штук. В таком количестве они не могли разрастись после падения. На месте падения брали пробы грунта, но не находили ничего подобного», — цитирует ТАСС Рюмина.

Среди найденных бактерий обнаружены также окаменелые магнитотактики — микроорганизмы, которые могли возникнуть только на объекте с магнитным полем и водой. Магнитотаксисом учёные называют способность некоторых бактерий, обитающих в водной среде, перемещаться по силовым линиям магнитного поля Земли или магнита.

Начальник сектора астробиологии Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ, академик РАН Алексей Розанов уверен, что упомянутые находки доказывают существование внеземной жизни. В беседе с RT учёный напомнил, что бактерии способны переносить космические условия, а к ним близки уже высокоорганизованные одноклеточные организмы — протисты, останки которых тоже находят в метеоритах наряду с окаменелыми зелёными водорослями.

«Жизнь может перемещаться в космосе, для этого нет серьёзных препятствий», — отметил академик.

Учёный высказал уверенность, что рано или поздно примитивные микроорганизмы будут найдены и на Марсе. Причём не на поверхности планеты, а под ней.

«Такие предположения высказывались неоднократно. И профессионалы, которые всерьёз занимаются вопросом, уже не сомневаются в том, что жизнь зародилась не на Земле. Потому что для зарождения жизни достаточно РНК, попавшей в подходящую среду. Например, в монтмориллоните — это такая глина. Он обнаружен в космосе, так что нет препятствий и для зарождения в космосе жизни раньше, чем это произошло на Земле», — подчеркнул Розанов.

• Изображение окаменевших микроорганизмов, найденных в метеорите Оргей
• © Wiley Online Library

Исследователи утверждают, что микроорганизмы не были занесены в метеорит после его падения на Землю. Доказательством подобной гипотезы служит отсутствие в нём органических азотистых соединений, которые входят в состав ДНК и РНК — цитозина и тимина. К примеру, для цитозина период полураспада составляет порядка 17 тыс. лет при 0 °С. Соответственно, отсутствие тимина и цитозина в Оргее указывает на то, что материал метеорита «не подвергался контаминации современными живыми или недавно умершими земными микроорганизмами», поясняют учёные.

Однако с этой точкой зрения не согласен заведующий кафедрой биологической эволюции биологического факультета МГУ, профессор РАН, палеонтолог Александр Марков. В беседе с RT эксперт подчеркнул, что датировка по наличию в образцах азотистых соединений — не самый надёжный метод, применимый далеко не к любому объекту.

«Кроме того: как они (авторы концепции о внеземном происхождении микроорганизмов. — RT) измеряют элементный состав этого метеорита? У сканирующего электронного микроскопа есть такая функция — определение элементного состава. Но у этой методики много подводных камней, например, очень легко по ошибке вместо элементного состава интересующего вас маленького объекта на поверхности образца получить состав той породы, что находится под ней. И в результате земное загрязнение будет принято за что-то «родное» для метеорита», — уточнил Марков.

Также по теме

Небеспочвенное подозрение: что могут рассказать бактерии чилийской пустыни Атакама о жизни на Марсе

На Марсе возможно существование жизни — к такому выводу пришли биологи из Аризонского и Берлинского технического университетов,…

По словам учёного, пока доказанных следов жизни на внеземных объектах не находили. Обнаружить удавалось только органику абиогенного происхождения — органические вещества, которые образуются в космосе без участия живых существ. Такие вещества есть и в кометах, и в метеоритах.

Антропоцентричный подход

Версию о внеземном происхождении микроорганизмов, найденных в метеорите Оргей, отстаивает также американский астробиолог Ричард Гувер. Эксперт на протяжении многих лет работал в NASA, возглавляя отдел астробиологии в Центре космических полётов имени Джорджа Маршалла. Сейчас учёный работает в аэрокосмическом музее U.S. Space & Rocket Center в Алабаме.

В своей статье, опубликованной в 2011 году, Гувер отмечал, что хотя многие виды цианобактерий, следы которых были найдены в метеорите, проявляют устойчивость к высыханию, они всё же не способны размножаться в таком состоянии. При этом метеорит Оргей после своего падения на Землю не мог находиться в водной среде. Химический состав образца таков, что вода попросту разрушила бы его структуру.

«После прибытия метеоритов на Землю эти камни не могли быть погружены в жидкую воду, необходимую для роста современных цианобактерий, иначе они были бы уничтожены. Чётко видно, что многие нити, показанные на изображениях, встроены в матрицу метеоритного камня. Следовательно, цианобактериальные нити, обнаруженные в этих метеоритах, не могли развиться уже после прибытия метеоритов на Землю», — резюмирует в своей статье Гувер.

• Gettyimages.ru

В то же время ряд экспертов с такой трактовкой не согласны. Как отметил Александр Марков, после того как в метеорите Оргей были найдены окаменелости, напоминающие биологические остатки, вопрос их происхождения обсуждался в серьёзных научных журналах. Однако учёные быстро пришли к выводу, что эти объекты проникли в метеорит уже после их падения на Землю.

«Научная дискуссия на этом закончилась, хотя некоторые специалисты в США и России увлеклись темой и верят в иноземный характер этих структур», — считает Марков.

Похожей точки зрения придерживается и заведующий лабораторией метеоритики Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН Дмитрий Бадюков. В беседе с RT учёный разъяснил, что морфология обнаруженных в метеорите Оргей останков не является доказательством существования внеземной жизни.

«Да, в этом метеорите мы можем наблюдать бактерии, спорангии, но не доказано, что они имеют внеземное происхождение. И пока в таких находках не будет найдена ДНК, заявления о внеземной жизни останутся гипотезами. Хотя мы не можем исключать, что когда-то такие доказательства всё же будут найдены, ведь предпосылки для возникновения жизни были заложены ещё 13,5 млрд лет назад, в самом факте существования нашей Вселенной», — добавил Бадюков.

Также по теме

«Нужны новые принципы преодоления пространства»: член Российской академии космонавтики — о полётах в другие галактики

Современные космические аппараты не позволяют быстро перемещаться даже по Солнечной системе, и для полёта в другие галактики…

В свою очередь, академик Розанов объясняет скептический настрой ряда учёных к концепции панспермии сложившейся в научной среде традицией. Он пояснил, что критики просто транслируют отголоски старых распрей в научной среде, которые изначально преимущественно разворачивались в США, а потом перекинулись на Россию.

«Из-за этого на протяжении долгого времени изучение метеоритов на предмет наличия в них окаменевших остатков жизни считалось чуть ли не неприличным занятием. В научной среде главенствовал антропоцентричный подход. Но раньше человек считал, что Солнце вращается вокруг Земли», — отметил академик.

В поисках ответов

Метеорит Оргей — не первый объект космического происхождения, в котором были найдены следы окаменевших микроорганизмов.  Наибольший резонанс эта тема вызвала в 1990-х годах — в центре внимания тогда оказался метеорит ALH 84001 (Allan Hills 84001), найденный ранее в Антарктиде. Согласно исследованиям специалистов, он имеет марсианское происхождение и состоит из одной из старейших известных марсианских пород — возраст формирования около 4 млрд лет. 

В 1996 году группа американских учёных, большая часть из которых работала в NASA, опубликовала в научном журнале Science статью о наличии в метеорите следов внеземной жизни. Ещё во время нахождения куска породы на Марсе в его трещинах отложились карбонатные минералы, процесс происходил при участии воды. Именно в крошечных шариках карбонатов исследователи обнаружили ряд особенностей, которые натолкнули их на гипотезу о биологическом прошлом образцов.

«Исследователи из Стэнфорда нашли легко обнаруживаемые количества органических молекул под названием полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые были сконцентрированы вблизи карбонатов. Исследователи из Космического центра имени Линдона Джонсона обнаружили минеральные соединения, которые обычно ассоциируются с микроскопическими организмами и возможно имеющимися микроскопическими ископаемыми структурами», — говорилось в материалах, опубликованных научным коллективом в 1996 году.

• Марс
• Gettyimages.ru

Информация о возможном обнаружении следов внеземной жизни вызвала колоссальный резонанс. Президент США (тогда этот пост занимал Билл Клинтон) посвятил своё выступление этой новости. Он заявил, что, если версия о внеземной жизни подтвердится, это станет «одним из самых потрясающих открытий о нашей вселенной, когда-либо сделанных наукой».

Впрочем, открытие вскоре подверглось критике со стороны учёных. Спустя два года после публикации статьи один из её авторов, планетолог из NASA Дэвид Маккей, признал, что окончательный ответ на вопрос о том, являются ли найденные в метеорите структуры следами внеземной жизни, ещё только предстоит отыскать.

«Один из уроков, который мы извлекли из разногласий относительно марсианского метеорита, заключается в том, что у нас пока попросту нет ответов. Нам придётся серьёзно потрудиться, чтобы их найти», — отмечал он в интервью NBС.

В начале 2022 года точку в этом вопросе попыталась поставить группа планетологов из Института Карнеги, исследовавших ALH 84001. Учёные пришли к выводу, что содержащаяся в нём органика возникла за счёт абиотических механизмов. Эти выводы были изложены в статье, опубликованной в журнале Science. При этом учёные согласились с версией о том, что метеорит в своё время подвергался воздействию воды. Как утверждают авторы статьи, на Марсе долгое время шли реакции абиотического органического синтеза, которые не связаны с деятельностью каких-либо микроорганизмов. Этим же феноменом можно объяснить и наличие на Марсе метана, уверены исследователи.

Как будто космос недостаточно опасен, бактерии становятся более смертоносными в условиях микрогравитации

Китай запустил свою миссию Tianwen-1 на Марс. Ракета с орбитальным аппаратом, посадочным модулем и марсоходом вылетела вчера из провинции Хайнань в стране с надеждой развернуть марсоход на поверхности Марса к началу следующего года.

Точно так же запуск марсианской миссии Эмирейтс в воскресенье ознаменовал набег арабского мира на межпланетные космические путешествия. А 30 июля мы ожидаем увидеть, как марсоход NASA Mars Perseverance наконец взлетит из Флориды.

Для многих наций и их народов космос становится непреодолимой преградой. Но хотя мы получаем возможность путешествовать в космос умнее и быстрее, многое остается неизвестным о его влиянии на биологические вещества, включая нас.

Хотя возможности освоения космоса кажутся безграничными, не менее опасны и его опасности. И одна особая опасность исходит от мельчайших форм жизни на Земле: бактерий.

Бактерии живут внутри нас и вокруг нас. Так что, нравится нам это или нет, эти микроскопические организмы следуют за нами, куда бы мы ни отправились, в том числе в космос. Подобно тому, как уникальная среда космоса влияет на нас, она влияет и на бактерии.

Мы еще не знаем серьезности проблемы

Вся жизнь на Земле эволюционировала под действием гравитации как вездесущей силы. Таким образом, земная жизнь не приспособилась проводить время в космосе. Когда гравитация удалена или значительно уменьшена, процессы, на которые влияет гравитация, также ведут себя по-другому.

В космосе, где гравитация минимальна, седиментация (когда твердые вещества в жидкости оседают на дно), конвекция (перенос тепловой энергии) и плавучесть (сила, которая заставляет некоторые объекты плавать) сведены к минимуму.

Точно так же усиливаются такие силы, как поверхностное натяжение жидкости и капиллярные силы (когда жидкость течет, чтобы заполнить узкое пространство).

Пока еще не до конца понятно, как такие изменения влияют на формы жизни.

Марсоход NASA Perseverance будет запущен в конце этого месяца. Среди других задач он будет искать прошлую микроскопическую жизнь и собирать образцы марсианской породы и реголита (разбитой породы и пыли), которые позже будут возвращены на Землю.
НАСА/Изображения на обложке

Как бактерии становятся более смертоносными в космосе

К сожалению, исследования космических полетов показали, что бактерии становятся более смертоносными и устойчивыми при воздействии микрогравитации (когда присутствуют только крошечные силы гравитации).

В космосе бактерии становятся более устойчивыми к антибиотикам и более смертоносными. Они также остаются такими в течение короткого времени после возвращения на Землю по сравнению с бактериями, которые никогда не покидали Землю.

Вдобавок к этому бактерии быстрее мутируют в космосе. Однако эти мутации в основном нужны бактериям для адаптации к новой среде, а не для того, чтобы стать сверхсмертоносными.

Необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить, действительно ли такая адаптация позволяет бактериям вызывать больше болезней.

Читать далее:
Ученые обнаружили, что в космосе бактерии лучше размножаются, чем на Земле

Бактериальная командная работа — плохая новость для космических станций

Исследования показали, что микрогравитация в космосе способствует образованию биопленки бактерий.

Биопленки представляют собой плотно упакованные колонии клеток, образующие матрицу из полимерных веществ, позволяющую бактериям прилипать друг к другу и к неподвижным поверхностям.

Биопленки повышают устойчивость бактерий к антибиотикам, способствуют их выживанию и улучшают их способность вызывать инфекцию. Мы видели, как биопленки растут и прикрепляются к оборудованию на космических станциях, вызывая его биодеградацию.

Например, биопленки поразили навигационное окно космической станции «Мир», кондиционер, блок электролиза кислорода, блок оборотного водоснабжения и систему терморегулирования. Длительное воздействие на такое оборудование биопленок может привести к неисправности, которая может иметь разрушительные последствия.

К микроорганизмам, образующим биопленки, относятся бактерии, грибы и протисты.
Шаттерсток

Другим воздействием микрогравитации на бактерии является их структурное искажение. Некоторые бактерии показали уменьшение размера клеток и увеличение числа клеток при выращивании в условиях микрогравитации.

В первом случае бактериальные клетки с меньшей площадью поверхности имеют меньше межклеточных взаимодействий, и это снижает эффективность антибиотиков против них.

Кроме того, отсутствие эффектов гравитации, таких как осаждение и плавучесть, может изменить способ поглощения бактериями питательных веществ или лекарств, предназначенных для их атаки. Это может привести к повышению лекарственной устойчивости и заразности бактерий в космосе.

Все это имеет серьезные последствия, особенно когда речь идет о дальних космических полетах, где не будет гравитации. Возникновение бактериальной инфекции, которую невозможно вылечить в этих обстоятельствах, было бы катастрофой.

Преимущества проведения исследований в космосе

С другой стороны, влияние космоса также приводит к созданию уникальной окружающей среды, которая может быть положительной для жизни на Земле.

Например, молекулярные кристаллы в космической микрогравитации растут намного больше и симметричнее, чем на Земле. Наличие более однородных кристаллов позволяет разрабатывать более эффективные лекарства и методы лечения для борьбы с различными заболеваниями, включая рак и болезнь Паркинсона.

Кроме того, кристаллизация молекул помогает определить их точную структуру. Многие молекулы, которые невозможно кристаллизовать на Земле, могут оказаться в космосе.

Итак, структуру таких молекул можно было бы определить с помощью космических исследований. Это также помогло бы разработать более качественные лекарства.

Волоконно-оптические кабели также могут быть изготовлены в соответствии с более высокими стандартами в космосе благодаря оптимальному формированию кристаллов. Это значительно увеличивает пропускную способность передачи данных, ускоряя работу сети и телекоммуникаций.

Поскольку люди проводят все больше времени в космосе, в среде, пронизанной известными и неизвестными опасностями, дальнейшие исследования помогут нам тщательно изучить риски и потенциальные преимущества уникальной космической среды.

Читать далее:
С тобой или без тебя: роль Луны в жизни

Самоочищающиеся поверхности космических аппаратов для борьбы с микробами

Включение и поддержка

23. 05.2022
2601 просмотра
90 лайков

Астронавты живут и работают на орбите вместе с кишащими популяциями микроорганизмов, которые могут представлять серьезную угрозу для здоровья и даже структурной целостности космического корабля. Чтобы помочь в борьбе с такими невидимыми безбилетными пассажирами, проект под руководством ЕКА разрабатывает уничтожающие микробы покрытия, подходящие для использования в кабинах космических кораблей.

Грибковый рост на МКС

Члены экипажа Международной космической станции не одиноки. Микробиологическое обследование поверхностей внутри орбитального аванпоста выявило десятки различных видов бактерий и грибков, в том числе вредоносные патогены, такие как Staphylococcus aureus , которые, как известно, вызывают кожные и респираторные инфекции, а также пищевые отравления.

Эти микробные популяции могут вызывать заболевания даже у космических кораблей, а не только у астронавтов. Бактерии и грибки производят «биопленки» — похожие на зубной налет — которые, в свою очередь, могут тускнеть и разъедать металл и стекло, а также пластик и резину.

Эта проблема обострилась в последние дни существования предшественницы МКС, станции «Мир», где наблюдали рост микробных колоний на деталях скафандров, изоляции кабелей и даже уплотнителях окон.

Самоочищающаяся поверхность, активируемая УФ-светом

«Поскольку иммунная система астронавтов подавлена ​​микрогравитацией, микробные популяции будущих длительных космических миссий необходимо будет строго контролировать», — объясняет инженер-материаловед ЕКА Малгожата Холинска. «Поэтому отдел физики и химии материалов ESA сотрудничает с Istituto Italiano di Tecnologia, IIT, для изучения противомикробных материалов, которые можно добавить на внутренние поверхности кабины».

Группа IIT начала работу над оксидом титана, также известным как «титания», используемым, например, в самоочищающемся стекле здесь, на Земле, а также в гигиенических поверхностях. Когда оксид титана подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, он расщепляет водяной пар в воздухе на «свободные кислородные радикалы», которые разъедают все, что находится на поверхности, включая бактериальные мембраны.

Астронавт в модуле Колумбуса

«Бактерии инактивируются из-за окислительного стресса, вызванного этими радикалами», — говорит Мирко Прато из IIT. «Это преимущество, потому что поражаются все микроорганизмы без исключения, поэтому нет никаких шансов, что мы повысим устойчивость к бактериям так же, как некоторые антибактериальные материалы».

Выбор оксида титана основывался на предыдущих исследованиях противомикробных покрытий для больниц. Команда исследует метод «допинга» соединения; корректировка его рецепта, чтобы повысить его чувствительность к видимой части светового спектра.

Образцы микробов с МКС

«В антимикробных покрытиях на Земле часто используется серебро, но здесь мы хотим обойтись без него», — добавляет Малгожата. «Проблема в том, что в закрытой среде космического корабля длительное воздействие серебра может иметь негативные последствия для здоровья астронавтов — например, мы не хотим накопления тяжелых металлов в бортовой воде, когда растворимое серебро связывается с кожей и глазами. раздражение, даже изменение цвета кожи при очень высоких дозах».

Одной из привлекательных сторон оксида титана в качестве альтернативы является его кажущаяся долговременная стабильность, объясняет Фабио Ди Фонцо из IIT: «Но мы будем проводить искусственное старение покрытий, чтобы увидеть, как они изменяются с течением времени. И часть результатов проекта будет заключаться в том, чтобы увидеть, какие продукты фотодеградации возвращаются в атмосферу салона после окисления бактерий — очевидно, мы не хотим, чтобы конечные продукты были более токсичными, чем сами микробы».

Испытания, проведенные IIT, показали успешное покрытие оксидом титана различных поверхностей-кандидатов: стекла, кремниевых пластин, алюминиевой фольги и даже бумажной салфетки для чистых помещений. Покрытия наносят с использованием различных методов, в том числе «физического осаждения из паровой фазы» и «атомно-слоевого осаждения», включающих постепенное нанесение тонких пленок под воздействием газообразных химикатов, методы, более традиционно используемые для изготовления полупроводниковых устройств.

«Мы стремимся сделать этот противомикробный слой как можно тоньше, чтобы не слишком сильно изменять механические свойства нижележащих материалов, не препятствовать изгибу ткани и т. д.», — говорит Мирко. «Мы ориентируемся на толщину от 50 до 100 нанометров, миллионные доли миллиметра».

Французский эксперимент MATISS

 Проект PATINA «Оптимизация фотокаталитических антибактериальных покрытий» был предложен в рамках Платформы инноваций открытого космоса ЕКА с целью поиска новых идей для космических исследований из любого источника. Проект также охватывает другие антимикробные средства обработки поверхности, в том числе супергидрофобные материалы, которые отталкивают всю влагу, электростатическую реакцию и материалы, выделяющие биоциды.

В ESTEC научный сотрудник ЕКА Мэнцзяо Ван провел работу по тестированию покрытий, теперь ее сменила научный сотрудник Федерика Арена.

Этот новый антимикробный подход дополняет существующие европейские исследования, такие как французский космический эксперимент MATISS и немецкий эксперимент Touching Surfaces, изучающий рост бактерий на борту МКС.

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!

Выживание бактерий в открытом космосе

Выживание в космосе не предназначено для наших тел, и мы можем предположить, что то же самое относится ко всем организмам, обитающим здесь, на Земле.

Мысль о том, что организм может выжить в космосе, сама по себе захватывающая, не в последнюю очередь из-за суровых условий космоса.

СВЯЗАННО: МКС КИШЕТ ТЕМ ЖЕ БАКТЕРИЯМИ, ЧТО ВАШ СПОРТИВНЫЙ ЗАЛ

Однако, к нашему удивлению, астронавты обнаружили бактерии на внешней поверхности Международной космической станции. Это ставит несколько вопросов, в том числе, откуда взялись эти бактерии и как организм может выжить в космосе.

Исследования показали, что бактерии на самом деле происходят с Земли. Они могли быть доставлены в космос либо на привезенном с собой оборудовании, либо самими космонавтами.

Чтобы сделать вещи еще более интересными, НАСА недавно объявило, что внутренняя часть Международной космической станции также покрыта бактериями.