Astronauci przebywający na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) nie są sami. Wraz z nimi wokół planety orbituje cała menażeria drobnoustrojów, które dostały się na pokład wraz z astronautami czy zaopatrzeniem z Ziemi. W niedawnym badaniu zespół ekspertów przyjrzał się bliżej niektórym z nich. Naukowcy odkryli, że te mikroorganizmy zmutowały i obecnie są genetycznie i funkcjonalnie odmienne od swoich ziemskich odpowiedników.
Mogłoby się wydawać, że wnętrza Międzynarodowej Stacji Kosmicznej to nieskazitelnie czyste i aseptyczne środowisko. Nic bardziej mylnego. Wszędzie tam, gdzie są ludzie, są także mikroorganizmy z nami związane.
Środowisko ISS charakteryzuje się podwyższonym poziomem CO2 i mikrograwitacją, ale to nie przeszkadza mikroorganizmom. Co więcej, brak konkurencji ze strony mikrobów normalnie występujących na Ziemi sprzyja ich rozwojowi. Niektóre z żyjących na ISS drobnoustrojów mogą potencjalnie zagrażać zdrowiu astronautów, dlatego NASA kilka lat temu zleciła sporządzenie listy mikroorganizmów na pokładzie ISS (więcej na ten temat w tekście: Międzynarodowa Stacja Kosmiczna tętni życiem. NASA skatalogowała bakterie i grzyby na ISS). Badania te ujawniły zdumiewającą ich liczbę, chociaż ich wpływ na zdrowie astronautów nie jest do końca jasny.
NASA i inne agencje kosmiczne są zainteresowane ustaleniem, jakie drobnoustroje i w jakich ilościach występują na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej oraz jak mikrobiom stacji zmienia się w czasie. Znajomość tej populacji może pomóc w opracowaniu środków bezpieczeństwa, zwłaszcza w przypadku planowanych długotrwałych misji kosmicznych, jak chociażby na Marsa.
Od momentu powstania w 1998 roku Międzynarodowa Stacja Kosmiczna gościła prawie 300 astronautów. Wraz z nimi oraz z transportami ładunków na pokład ISS dostały się różnorakie mikroby. Tworzą one wyjątkową społeczność, a ponieważ mogą one dość szybko ewoluować, różnią się od swoich ziemskich odpowiedników.
W niedawnym badaniu, którego rezultaty ukazały się na łamach pisma „Microbiome” (DOI: 10.1186/s40168-024-01777-1), naukowcy przyglądnęli się szczepom bakterii Enterobacter bugandensis. Jest to patogen oportunistyczny wywołujący różnorakie infekcje, takie jak zapalenie wsierdzia, bakteriemia, zapalenie kości i szpiku i septyczne zapalenie stawów. Gatunek ten ma również duże zdolności adaptacyjne i jest oporny na działanie kilku antybiotyków.
Naukowcy pozyskali do analizy 13 szczepów tego gatunku bakterii z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Stwierdzili, że Enterobacter bugandensis na pokładzie ISS mutuje, stając się jeszcze bardziej opornym na leczenie. Co więcej, współistnieje z kilkoma innymi mikroorganizmami i być może nawet pomaga im przetrwać. Takie zachowanie w środowisku mikrograwitacji może prowadzić do dominacji Enterobacter bugandensis na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Analizy badaczy sugerują, że pod wpływem wyjątkowego środowiska ISS, bakterie te zmutowały na wiele sposobów i obecnie różnią się genetycznie i funkcjonalnie od Enterobacter bugandensis, które spotykamy na Ziemi. „W naszych badaniach zidentyfikowaliśmy pewne geny, które są obecne wyłącznie w organizmach na ISS, ale nie w ich ziemskich odpowiednikach” – napisali autorzy w publikacji.
Zrozumienie ewolucji bakterii w przestrzeni kosmicznej jest ważne dla ochrony zdrowia astronautów, a także opracowania alternatywnych podejść do zwalczania patogenów. W przypadku tych świeżo wyewoluowanych szczepów, ich adaptacja do mikrograwitacji może pomóc z nimi walczyć. Wspomniane geny obecne tylko u bakterii z ISS mogą potencjalnie służyć jako cele w terapii przeciwko patogenom.
W odróżnieniu od swoich ziemskich odpowiedników, szczepy z ISS wykazywały mechanizmy oporności, które klasyfikują je w grupie patogenów ESKAPE. To zbiór lekoopornych bakterii, które są zdolne do ucieczki przed działaniem dostępnych obecnie antybiotyków. Patogeny z tej grupy są wysoce wirulentne i do tego posiadają liczne mechanizmy oporności na leki przeciwdrobnoustrojowe, co sprawia, że są poważnym zagrożeniem.
„Odkryliśmy ewolucyjne trajektorie kluczowych genów, zwłaszcza tych przyczyniających się do adaptacji funkcjonalnych i potencjalnej oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe. Hipotezą kluczową dla naszego badania było to, że wyjątkowy charakter środowiska kosmicznego, które jest odmienne od wszelkich środowisk na Ziemi, może napędzać adaptacje genomiczne” - przyznali autorzy w publikacji.
Źródło: The Science Times, IFLScience, fot. ISS/ ESA/ NASA/ CC BY-SA 3.0 IGO
