Исследователи из Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния, в сотрудничестве с коллегами из других учреждений использовали современный молекулярный анализ для изучения микробной среды на Международной космической станции. Затем они сравнили эти результаты с бактериями, обнаруженными в чистых помещениях, которые контролируются и тщательно очищаются в лабораторных условиях на Земле. Они сообщают о своих выводах в журнале открытого доступа Microbiome.Изучая образцы из воздушного фильтра и вакуумного мешка для пыли с космической станции, исследователи обнаружили условно-патогенные бактериальные патогены, которые в основном безвредны на Земле, но могут вызывать инфекции, которые приводят к воспалениям или раздражениям кожи.
В целом они обнаружили, что бактерии, связанные с кожей человека, Corynebacterium и Propionibacterium (Actinobacterium), но не Staphylococcus, были более многочисленны на станции, чем в чистых помещениях на Земле.«Изучение микробного сообщества на космической станции помогает нам лучше понять присутствующие там бактерии, чтобы мы могли идентифицировать виды, которые потенциально могут повредить оборудование или нанести вред здоровью космонавтов.
Это также помогает нам определить области, которые нуждаются в более тщательной очистке», — сказал Кастури Венкатесваран, который руководил исследованием в JPL с соавторами Александрой Чечинска, первым автором исследования, и Параг Вайшампаян.Результаты этого исследования помогают НАСА установить исходный уровень для мониторинга чистоты космической станции, что, в свою очередь, поможет управлять здоровьем космонавтов в будущем. Однако с помощью этого конкретного типа анализа ДНК исследователи не смогли сделать вывод о том, вредны ли эти бактерии для здоровья космонавтов.Космическая станция представляет собой уникальную среду с микрогравитацией, космической радиацией, повышенным содержанием углекислого газа и постоянным присутствием людей.
Понимание природы сообществ микробов — того, что ученые называют «микробиомом» — на космической станции, является ключом к управлению здоровьем космонавтов и обслуживанию оборудования.Предыдущие исследования станции использовали традиционные методы микробиологии, которые культивировали бактерии и грибы в лаборатории, чтобы оценить состав микробного сообщества. Теперь Венкатесваран и его коллеги используют новейшие технологии секвенирования ДНК для быстрой и точной идентификации микроорганизмов, присутствующих на космической станции.
«Глубокое секвенирование позволяет нам ближе познакомиться с микробной популяцией, чем с помощью традиционных методов», — сказал Венкатесваран.Команда сравнила образцы из воздушного фильтра станции и вакуумного мешка с пылью из двух чистых комнат JPL.
В то время как в чистых помещениях циркулирует свежий воздух, космическая станция фильтрует и рециркулирует существующий воздух. Кроме того, что немаловажно, на космической станции всегда проживает шесть человек, тогда как в чистом помещении за день могут заходить и уходить 50 человек, но не постоянно. Чистые помещения не герметичны, но есть несколько слоев помещений, которые препятствуют свободному обмену частиц воздуха.Исследователи проанализировали образцы на наличие микроорганизмов, а затем окрасили их клетки красителем, чтобы определить, живые они или мертвые.
Это позволило им измерить размер и разнообразие жизнеспособных популяций бактерий и грибов и определить, насколько близко условия в чистых помещениях Земли соотносятся с окружающей средой космической станции.Их результаты показывают, что актинобактерии составляют большую долю микробного сообщества на космической станции, чем в чистых помещениях. Авторы делают вывод, что это могло быть связано с более строгими режимами очистки, возможными на Земле. Исследование не рассматривало вирулентность этих патогенов в закрытых помещениях или риск заражения кожи космонавтами.
Используя эти новые технологии секвенирования ДНК, в будущем исследователи смогут изучить, как микрогравитация влияет на бактерии. В настоящее время считается, что микрогравитация не способствует выживанию бактерий в целом, но некоторые виды, которые могут противостоять ей, могут стать более вирулентными. Такие исследования будут важны для длительных космических миссий, таких как путешествие НАСА на Марс.Среди других соавторов исследования Александр Дж.
Пробст из Калифорнийского университета в Беркли; Джеймс Р. Уайт из Resphera Biosciences, Балтимор; Дипика Кумар, Виктор Г. Степанов и Джордж Э. Фокс из Хьюстонского университета, штат Техас; Хенрик Р. Нильссон из Гетеборгского университета, Швеция; Дуэйн Л. Пирсон из Космического центра имени Джонсона НАСА, Хьюстон; и Джей Перри из Центра космических полетов им. Маршалла НАСА, Хантсвилл, Алабама.
Это исследование было проведено по конкурсному гранту, предоставленному программой NASA Space Biology. Калифорнийский технологический институт руководит Лабораторией реактивного движения для НАСА.