Річард Холлінгем, BBC Future
https://www.bbc.com/ukrainian/features-51896043
Астронавти і космонавти приносять з собою на борт Міжнародної космічної станції масу мікробів з Землі, на орбіті бактерії розмножуються і мутують. Як вдається справлятися з цим і не допускати ситуації, коли вони вийдуть з-під контролю?
До 1998 року російська орбітальна станція “Мир” перебувала на орбіті вже 12 років. Вік давався взнаки: траплялися перебої в електроживленні, комп’ютери виходили з ладу, система клімат-контролю стала підтікати.
Але коли члени екіпажу станції почали досліджувати різні типи мікробів, з якими ділили життєвий простір, їх вразило те, що вони побачили.
Відкривши одну зі зйомних панелей, космонавти виявили під нею кілька куль (невагомість же!) каламутної води – кожна розміром з футбольний м’яч. Виявилося, що вода кишить бактеріями, грибками і мікроскопічними кліщами.
Однак ще більш тривожним було те, що колонії мікроорганізмів атакували прогумовані ущільнювачі ілюмінаторів, а бактерії, що виділяють кислоту, ласували електричними кабелями.
Всі модулі станції “Мир” були зразково чистими, коли станцію запускали з Землі. Збірка велася у стерильних приміщеннях, інженери носили маски і захисний одяг.
Все небажане життя, яке оселилося в орбітальній лабораторії, було принесене членами багатонаціональних екіпажів.
У своєму житті ми – сусіди з мікробами, ділимо з ними навіть наше тіло. Бактерії живуть у нашому кишечнику, мікроскопічні кліщі гризуть нашу шкіру, яка відмирає. За оцінками вчених, більше половини клітин нашого організму не належать людині.
Більшість мікробів не просто нешкідливі, вони важливі для нас – і для перетравлення їжі, і для захисту від хвороб. Куди б ми не пішли, ми несемо з собою свій мікробіом, і він, так само як і люди, пристосовується до життя в космосі, потрапляючи на орбіту.
“Життя в космосі сповнене стресу не тільки для людей”, – каже Крістін Мойссл-Айхінгер, яка нещодавно керувала дослідженням Європейського космічного агентства (ЄКА), в ході якого вивчали зразки мікробіома МКС, зібрані астронавтами і космонавтами, що побували там.
“Політ в космос сповнений стресових ситуацій для членів екіпажу, і ми вирішили з’ясувати, чи піддаються тому ж самому і мікроби, і як вони на це реагують – можливо, в цьому є щось небезпечне?” – пояснює вона.
Дослідження було дуже своєчасним. У листопаді 2020 року виповнюється 20 років з тих пір, як на МКС почали працювати люди.
З огляду на досвід “Миру”, біологи переживали, що ще вони знайдуть на борту станції. Чи не виявиться, що мікроорганізми мутували так, що становлять загрозу як для МКС, так і для астронавтів?
Вчені виявили, що на МКС утворилася стійка популяція з приблизно 55 різних типів мікроорганізмів. Незважаючи на відсутність гравітації, ці бактерії, грибки, цвіль, найпростіші і віруси прекрасно пристосувалися до нового оточення.
“У них не розвинулася підвищена стійкість до антибіотиків або якісь інші властивості, небезпечні для людини, – розповідає Мойссл-Айхінгер. – Але виявилося, що вони пристосувалися до життя на металевих поверхнях”, – відзначає вчена.
Ці мікроби, що жують метал, як і у випадку зі станцією “Мир”, можуть становити загрозу для систем МКС у довгостроковій перспективі.
Контроль за спільнотою мікроорганізмів МКС входить до обов’язків екіпажу. Щотижня астронавти протирають поверхні протимікробними серветками і користуються пилососом. І це на додаток до щоденного прибирання на кухні та у зоні тренажерів (на яких через пот може утворюватися цвіль).
“У підтримці порядку ми частково покладаємося на космонавтів. Але і на технології, завдяки яким фільтри очищають повітря і на станції завжди є чиста вода”, – каже Крістоф Лассер, який очолює в ЄКА дослідження у сфері систем життєзабезпечення.
Уроки “Миру” були враховані при конструюванні МКС.
Повітря на станції сухіше (адже життя любить воду), рух повітря більш помітний – постійний вітерець жене будь-який пил у фільтри очисної системи.
“Основна різниця [в цьому сенсі] між вашим будинком і МКС в тому, що на станції пил не осідає, а збирається у вентиляції. І взагалі будь-який предмет – олівець або окуляри – потік повітря буде гнати в напрямку фільтрів”, – додає Лассер
Загалом, все, що не закріплене, буде літати по станції.
Досвід експлуатації МКС показує, що у космосі люди можуть співіснувати зі своїм мікробіомом без якихось серйозних негативних наслідків.
Однак учених турбує те, що може статися, коли ми покинемо відносно безпечну низьку навколоземну орбіту і вирушимо до Місяця або Марсу.
“Сьогодні орбітальна станція обертається нижче радіаційного поясу Землі (поясу Ван Аллена), так що вплив радіації невеликий. Але коли ми вийдемо за межі цього поясу, радіація зросте і, можливо, еволюція мікроорганізмів, їхня генетична мутація піде швидше”, – припускає Лассер.
Зараз у НАСА розробляють нову космічну станцію, яка буде обертатися навколо Місяця (її назва – “Гейтуей”, “Портал”, “Ворота”). Астронавти на ній будуть жити кілька тижнів, а потім, скоріше за все, залишатимуть її порожньою на місяці.
“Нам треба бути впевненими, що на порожній станції не буде умов для безконтрольного росту мікроорганізмів. Тому що це може стати небезпечним”, – підкреслює Лассер.
Вчені думають і про те, що трапиться, коли ми принесемо свій мікробіом на Марс.
На Червоній планеті ще не було людей, і те, що людство туди відправляло, було бездоганно чистим.
Наприклад, збірка останнього марсоходу ЄКА велася у Великій Британії у стерильних приміщеннях, інженери були одягнені у спеціальні костюми, спеціальну нижню білизну, маски і рукавички. Це вкрай важливо – не занести на іншу планету форми земного життя.
(Спільна місія ExoMars з дослідження ознак життя на Марсі перенесена на 2022 рік. – Ред.)
Зрозуміло, однак, що люди, коли все ж доберуться на Марс, не будуть ідеально чистими, адже позбутися усіх земних мікробів неможливо (а власного мікробіома – ще й небезпечно для життя).
Так як же нам уникнути забруднення Марса земними бактеріями, щоб потім не прийняти їх за марсіанські?
“Так, на тілі у нас дуже багато мікробів, але ми не збираємося гуляти по Марсу оголеними, – міркує співробітник ЕКА Герхард Кмінек. – Астронавти будуть одягнені у скафандри – щоб залишитися в живих і щоб утримувати будь-яке забруднення всередині”.
Головне тут – як уникнути проникнення людських мікробів на марсіанський грунт з зовнішньої поверхні скафандрів. Над вирішенням цього завдання зараз працює робоча група, створена головними світовими космічними агентствами. Свої рекомендації вона планує опублікувати вже у цьому році.
Але ще більш чутливе питання – можливе потрапляння на земний грунт вже марсіанських мікробів.
Місія з доставки зразків марсіанського грунту поки у стадії розробки. Одна є шанс, що у таких зразках може виявитися інопланетне життя.
Наукова фантастика вже давно нас попереджає: з такими речами треба бути вкрай обережними, якщо ми не хочемо заразити Землю чимось жахливим – досить згадати “Штам” Андромеда або “Щось” (The Thing).
І хоча останнє дослідження показало, що на борту МКС не виросло нічого небезпечного, розуміння того, як розвивається мікробіом станції, допоможе гарантувати безпеку перших людей, які полетять на Марс.
“Коли астронавти повернуться з Марсу і ми побачимо в їхніх мікробіомах щось, нам треба буде розібратися: чи це викликане біологією Марсу, чи ми це вже бачили у тих, хто раніше літав у космос”, – говорить Кмінек, і його слова звучать тривожно.
Тим часом у мікробіологів є ще один потенційно цікавий об’єкт для вивчення – 96 мішків з відходами людської життєдіяльності, залишених на Місяці 50 років тому астронавтами “Аполлону”.
Коли протягом наступного десятиліття люди повернуться на Місяць, НАСА сподівається, що вони знайдуть там хоча б кілька з цих мішків і з’ясують, чи залишилися там живі бактерії. Якщо живі, то це стане ще одним маленьким кроком до розуміння мікробіому людини.