Istraživanje svemira je složena i rizična misija koja zahteva pažljivu pripremu i temeljno razumevanje izazova svojstvenih životu u svemiru.
Jedan od najkritičnijih aspekata ovog poduhvata je zdravlje astronauta, koji su izloženi ekstremnim uslovima, kao što su mikrogravitacija, jonizujuće zračenje i promene životne sredine. U tom kontekstu, istraživanje ljudskog mikrobioma i njegove adaptacije na svemirsko okruženje postalo je ključno polje proučavanja za uspeh dugoročnih svemirskih misija, posebno za putovanja na Mars.
Ljudski mikrobiom je skup mikroorganizama koji žive u simbiozi sa našim telom, posebno u crevima, koži i mukoznim membranama. Ovi mikroorganizmi igraju ključnu ulogu u varenju, imunitetu i regulaciji različitih fizioloških procesa.
Međutim, svemirsko okruženje može poremetiti ravnotežu mikrobioma, što može imati štetne posledice po zdravlje astronauta. Stoga je istraživanje svemirskog mikrobioma postalo ključna oblast proučavanja kako bi se razumelo kako se mikroorganizmi mogu prilagoditi svemirskom okruženju i kako to može uticati na zdravlje astronauta. Moji koautori i ja raspravljamo o ovoj neophodnosti u našem novom članku Granice u mikrobiologiji.
Integrisanje astromikrobiološke spremnosti u planiranje i izvršenje misije neophodno je za očuvanje zdravlja i dobrobiti astronauta i ukupnog uspeha poduhvata u dubokom svemiru.
Astromikrobiologija—proučavanje mikroorganizama u svemiru—uključuje razumevanje efekata mikrobne postojanosti i sukcesije na zatvorene sisteme, kao što su svemirske letelice i staništa, i razvoj tehnologija, kao što su svemirska poljoprivreda i ekstrakcija mikrobnih sekundarnih metabolita za lekove, arome, i nutritivne lekove. Sastav i funkcija mikrobioma će verovatno biti podvrgnuti promenama tokom svemirskog leta.
Preduzimanje odgovarajućih mera za podršku zdravom mikrobiomu astronauta ne samo da može pomoći u održavanju njihovog zdravlja tokom misije, već i pomoći u njihovoj rehabilitaciji po povratku na Zemlju. Jedna od glavnih zdravstvenih briga astronauta je izlaganje radijaciji. Svemirsko zračenje je veoma različito i mnogo intenzivnije od zračenja na Zemlji, koje može štetno uticati na zdravlje astronauta.
Mikroorganizmi izloženi zračenju mogu izazvati otpornost na antibiotike, UV zračenje, toplotu, ekstremnu suvoću i druge potencijalno fatalne faktore. Stoga je neophodno razumeti potencijalne efekte radijacije ne samo na ljude, već i na njihov mikrobiom da bi se razvile efikasne strategije smanjenja rizika za svemirske misije.
Istražujući mikrobiom astronauta u svemiru, takođe možemo dalje razumeti kako svemirsko okruženje utiče na sastav i raznolikost mikrobioma. Jedinstveni uslovi svemira, kao što su mikrogravitacija, izloženost radijaciji i promene u ishrani, mogu potencijalno da poremete ravnotežu mikrobioma. Proučavajući promene u mikrobiomu tokom svemirskog putovanja, naučnici stiču saznanja o tome kako ove promene mogu uticati na zdravlje astronauta i trenutno su u procesu razvoja strategija za ublažavanje negativnih efekata.
Odbijanje patogena u svemiru
Pored toga, proučavanje mikrobioma može pomoći istraživačima da shvate uticaj svemirskih putovanja na imuni sistem. Mikroorganizmi koji naseljavaju različite delove ljudskog tela igraju ključnu ulogu u održavanju dobrog zdravlja tako što proizvode esencijalne vitamine i pomažu u razvoju i regulaciji našeg imunog sistema.
Promene u sastavu crevne flore izazvane genetskim i ekološkim faktorima mogu povećati verovatnoću infekcije patogenima, podstaći širenje štetnih organizama koji, pod određenim ekološkim ili genetskim promenama, mogu da počnu da izazivaju bolest i doprinose nastanku upalnih procesa. poremećaji.
Dakle, mikrobiom igra ključnu ulogu u formiranju i modulaciji imunog sistema, a svaki njegov poremećaj može potencijalno uticati na imunološku funkciju. Razumevanje kako putovanje u svemir utiče na interakciju između mikrobioma i imunog sistema može pomoći u razvoju strategija za održavanje zdravlja astronauta i sprečavanje infekcija tokom dugotrajnih svemirskih misija.
Kada istražuju mikrobiom astronauta u svemiru, naučnici su takođe u mogućnosti da otkriju nove mikroorganizme koji mogu imati jedinstvena svojstva i sposobnosti koje bi se mogle iskoristiti za različite primene, uključujući razvoj novih lekova, antimikrobnih agenasa ili biotehnološki napredak.
Pored toga, izmenjeni uslovi životne sredine u svemiru, kao što su temperatura, nivoi kiseonika i ograničenja difuzije, nude priliku da se optimizuje proizvodnja vrednih metabolita od strane genetski modifikovanih mikroorganizama.
Međutim, proučavanje mikrobioma astronauta u svemiru takođe predstavlja nekoliko izazova i prepreka. Potencijalna opasnost od proučavanja mikrobioma astronauta u svemiru je moguće širenje patogenih mikroorganizama u zatvorenom okruženju letelice. Ograničeni prostor i sistemi recikliranog vazduha mogu podstaći širenje patogenih mikroorganizama, koji mogu biti opasni po zdravlje astronauta iz više razloga.
Ograničeno okruženje svemirskog broda, zajedno sa produženim izlaganjem mikrogravitaciji, može dovesti do supresije imunog sistema astronauta. Ovo kompromitovano imunološko stanje čini astronaute podložnijim infekcijama, kao što pokazuju studije koje pokazuju smanjeni imunološki odgovor koji otežava njihovu sposobnost da se efikasno suprotstave potencijalno štetnim mikroorganizmima.
Štaviše, javlja se zabrinutost u vezi sa širenjem gena otpornosti na antibiotike među bakterijama u mikrobioti creva astronauta, što je olakšano malim kružnim DNK entitetima poznatim kao plazmidi. Ova diseminacija ima potencijal da potkopa efikasnost antibiotika.
Nepotpuno razumevanje zamršenih interakcija između života mikroba u svemiru i ljudskog imunog sistema povećava rizik od infekcije. Shodno tome, oslobađanje patogena unutar svemirske letelice moglo bi značajno da ugrozi zdravlje astronauta, posebno onih sa kompromitovanim imunološkim sistemom, posebno tokom produženih misija.
Zanemarivanje astromikrobioloških problema u misiji dubokog svemira sa ljudskom posadom značajno umanjuje verovatnoću uspeha. Potencijalno oslobađanje patogena predstavlja neposredne zdravstvene rizike za astronaute, ugrožavajući njihov imuni sistem i obavljanje zadataka. Štaviše, širenje gena otpornosti na antibiotike moglo bi potkopati medicinske intervencije, pogoršavajući zdravstvene izazove tokom misije. Rešavanje ovih briga je ključno za uspeh misije i dobrobit astronauta.
