В космосе бактерии становятся более смертоносными

Китай запустил миссию Tianwen-1 на Марс. Объединенные Арабские Эмираты запустили Emirates Mars Mission. 30 июля марсоход Perseverance НАСА вылетит из Флориды. Для многих стран космос становится окончательной границей.

Но хотя мы получаем возможность путешествовать быстрее в космосе, многое остается неизвестным о его влиянии на биологические вещества, включая человека.

Возможности освоения космоса кажутся бесконечными, как и его опасности. И особая опасность исходит от самых маленьких форм жизни на Земле: бактерий.

Бактерии живут внутри нас и вокруг нас. Эти микроскопические организмы есть везде, в том числе и в космосе. На человека оказывает влияние уникальная среда космоса, а также бактерии.

Вся жизнь на Земле развивалась под действием силы тяжести как вездесущей силы. Таким образом, земная жизнь не приспособлена проводить время в космосе. Когда гравитации нет или её немного, процессы, на которые влияет гравитация, также ведут себя по-разному.

В космосе, где существует минимальная сила тяжести, осаждение (когда твердые частицы в жидкости оседают на дно), конвекция (передача тепловой энергии) и плавучесть (сила, которая заставляет определенные объекты плавать) сводятся к минимуму.

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

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

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

В космосе бактерии становятся более устойчивыми к антибиотикам и более убийственными. Они также остаются такими на короткое время после возвращения на Землю, по сравнению с бактериями, которые никогда не покидали Землю.

Кроме того, бактерии быстрее мутируют в космосе. Тем не менее, эти мутации направлены на адаптацию к новой среде, а не для становления супер-смертельными.

Необходимы дополнительные исследования для выявления действительно ли такие адаптации позволяют бактериям вызывать больше болезней.

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

Биопленки представляют собой плотно упакованные клеточные колонии, которые образуют матрицу из полимерных веществ, позволяющих бактериям прилипать друг к другу и к неподвижным поверхностям.

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

Например, биопленки повлияли на навигационное окно космической станции «Мир», кондиционер, блок электролиза кислорода, блок рециркуляции воды и систему терморегуляции. Длительное воздействие биопленок на оборудование может привести к неисправности, которая может иметь разрушительные последствия.

Другое влияние микрогравитации на бактерии включает их структурное искажение. Определенные 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 молекулярно-клеточных взаимодействий, и это снижает эффективность антибиотиков против них.

Кроме того, отсутствие эффектов, вызванных гравитацией (седиментации и плавучести), может изменить способ поглощения бактериями питательных веществ или лекарств, предназначенных для их воздействия. Это может привести к повышенной лекарственной устойчивости и инфекционности бактерий в космосе.

Все это имеет серьезные последствия, особенно когда речь идет о дальних космических полетах, где гравитации не будет. Переживание бактериальной инфекции, которую нельзя лечить в таких обстоятельствах, будет катастрофическим.

С другой стороны, воздействие космоса также приводит к уникальной среде, которая может быть положительной для жизни на Земле.

Например, молекулярные кристаллы в космической микрогравитации растут намного больше и более симметрично, 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 не могут быть кристаллизованы на Земле, но могут в космосе.

Структура таких молекул может быть определена с помощью космических исследований. Это также поможет разработке более качественных лекарств.

Оптоволоконные кабели также могут быть изготовлены в соответствии с гораздо лучшими стандартами в космосе благодаря оптимальному образованию кристаллов. Это значительно увеличивает пропускную способность передачи данных, ускоряя работу сетей и телекоммуникаций.

Поскольку люди проводят всё больше времени в космосе, в окружении известных и неизвестных опасностей, дальнейшие исследования помогут тщательно изучить риски и потенциальные выгоды уникальной космической среды.