Badają kosmiczny śluz. Może i obrzydliwe, za to piekielnie użyteczne
Śluz bakteryjny w kosmosie brzmi jak zagrożenie, ale może tak naprawdę stać się narzędziem przetrwania. NASA chce zrozumieć, jak wykorzystać go w przyszłych misjach.
Biofilm brzmi jak coś, czego na pokładzie statku kosmicznego chyba nikt nie chciałby oglądać. To lepka warstwa drobnoustrojów przyklejonych do powierzchni i do siebie nawzajem, coś pomiędzy bakteryjnym osadem a mikrobiologicznym miastem. NASA coraz wyraźniej dochodzi jednak do wniosku, że w długich misjach taki kosmiczny śluz może być nie tylko zagrożeniem dla rur, filtrów i zdrowia załogi, ale także jednym z narzędzi, które pomogą utrzymać ludzi i roślin przy życiu daleko od Ziemi.
Biofilm to nie brud, tylko zorganizowana społeczność mikroorganizmów
Biofilm nie jest tylko obrzydliwą mazią. To uporządkowana wspólnota bakterii, grzybów lub innych mikroorganizmów osadzonych w ochronnej macierzy, którą same wytwarzają. Na Ziemi takie struktury są dosłownie wszędzie: w jelitach, na korzeniach roślin, na naszych zębach, w rurach wodociągowych i na skałach. Biofilmy są głęboko związane z funkcjonowaniem życia na naszej planecie, bo wspierają m.in. zdrowie człowieka, odporność i pobieranie składników odżywczych przez rośliny.
W nowej pracy nie chodzi wyłącznie o jeden eksperyment z jedną bakterią na orbicie, lecz o szeroką syntezę dotychczasowych danych. Autorzy zebrali wyniki badań nad tym, jak biofilmy reagują na stresory lotu kosmicznego, takie jak mikrograwitacja, promieniowanie czy zamknięte środowisko statku.
W kosmosie biofilm potrafi być zagrożeniem dla statku i załogi
NASA od lat zwraca uwagę, że biofilmy mogą zarastać elementy systemów wodnych, ograniczać przepływ, pogarszać działanie urządzeń i zwiększać ryzyko zdrowotne dla astronautów. Badania prowadzone na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej oraz naziemne analizy NASA wskazują, że mogą one uszkadzać materiały, przyczyniać się do korozji i utrudniać utrzymanie systemów podtrzymywania życia podczas długich misji. Im dłużej człowiek przebywa poza Ziemią, tym bardziej taki problem przestaje być tylko uciążliwością, a staje się kwestią bezpieczeństwa całej infrastruktury.
Dochodzi do tego kwestia naszego zdrowia. Biofilmy są z natury bardziej odporne, niż swobodnie pływające drobnoustroje, bo ich macierz działa jak osłona. To może utrudniać zwalczanie niechcianych kolonii i zwiększać oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe. Badacze zwracali ostatnio uwagę, że w warunkach lotu kosmicznego mikroorganizmy mogą zmieniać ekspresję genów związanych z tworzeniem biofilmów i odpornością.
Teraz NASA patrzy na ten śluz inaczej. Jednak może też pomagać
Zamiast widzieć w biofilmach tylko zagrożenie, autorzy nowej pracy sugerują, że część z nich może być wręcz niezbędna dla zdrowia ludzi i roślin w kosmosie. Dotyczy to zwłaszcza mikrobiomu jelitowego, odporności oraz systemów uprawy roślin, które w przyszłości będą fundamentem zamkniętych ekosystemów na stacjach, bazach księżycowych czy w misjach marsjańskich.
Jeśli biofilmy pomagają roślinom pobierać składniki odżywcze, a u ludzi wspierają stabilność mikrobiomu, to ich całkowite wyczyszczenie z kosmicznego środowiska mogłoby się po prostu okazać równie nierozsądne, jak ich całkowite zignorowanie.
To bardzo ciekawa zmiana perspektywy. Dotąd dominowało myślenie, że śluz w kosmosie trzeba zwalczać. Teraz pojawia się pytanie, które biofilmy trzeba ograniczać, a które wręcz projektować i wspierać. Autorzy piszą, że przyszłe misje będą wymagały nie tylko kontroli biofilmów, lecz także ich świadomego zarządzania, a być może wręcz inżynierii takich wspólnot, by pracowały na korzyść załogi i biologicznych systemów podtrzymywania życia.
Dlaczego to może mieć ogromne znaczenie dla misji kosmicznych?
Na niskiej orbicie okołoziemskiej problem jest ważny. W głębokim kosmosie stanie się niemal krytyczny. Misja na Marsa nie będzie mogła przecież polegać na częstej wymianie sprzętu, ciągłych dostawach z Ziemi i agresywnym resetowaniu mikrobiologii wnętrza statku. Potrzebne będą systemy bardziej samowystarczalne, a to oznacza lepsze rozumienie, które mikroby i biofilmy pomagają utrzymywać obieg wody, zdrowie roślin i stabilność środowiska życia.
Przeczytaj także:
Biofilm staje się więc czymś więcej, niż zwykłym, średnio atrakcyjnym biologicznym osadem. To potencjalny element architektury przyszłych habitatów. Jeśli uda się odróżnić biofilmy niszczące system od tych, które pomagają w regeneracji zasobów i wspierają zdrowie, to kosmiczne miasta drobnoustrojów mogą okazać się częścią technologii podboju innych światów. Nie będą widowiskowe jak rakiety i lądowniki, ale mogą zadecydować o tym, czy załoga wytrzyma miesiące i lata z dala od Ziemi.
