Nāvējošas baktērijas no kosmosa

Ir zināms, ka lidojumi kosmosā būtiski ietekmē cilvēka fizioloģiju, vājinot astronautu kaulus un muskuļus un vājinot viņu imūnsistēmu. Jauns pētījums liecina, ka tā ietekme uz mikroorganismiem var būt tikpat dramatiska: Salmonella uz kosmosa kuģa audzētais bija daudzkārt nāvējošāks nekā tā līdzinieki uz zemes. Pētījums liecina, ka NASA un citām kosmosa aģentūrām, iespējams, būs jāuztraucas, ka ilgstošas ​​pilotētas misijas palielinās mikroorganismu virulenci, ko astronauti neizbēgami nēsā līdzi. Tas ir arī devis mikrobiologiem ieskatu Salmonella kas var novest pie jaunām infekciju terapijām uz Zemes.

Tas nāca no kosmosa: Salmonella typhimurium (augšā), kas audzēti uz kosmosa kuģa, uzrādīja globālas izmaiņas gēnu ekspresijā un olbaltumvielu ražošanā, un tas bija daudz nāvējošāks nekā identiski uz Zemes audzētie celmi.
Astronaute Heide Stefanišina-Pipera (apakšā), turot vienu no divpadsmit salmonellas tvertnēm uz kosmosa kuģa Atlantis klāja 2006. gadā. Pagriežot labās rokas kloķi, Stefanišīna-Pipera iegremdēja nodalījumus, kas bija pilni ar neaktīvām baktērijām, nodalījumos, kas bija pilni ar augšanas vidi.

Pētnieki, kuru vadīja Šerila Nikersone , Arizonas Valsts universitātes Biodizaina institūta asociētais profesors, atklāja, ka Salmonella 2006. gadā izaudzētā kosmosa kuģa misijas STS-115 laikā tika veiktas lielas izmaiņas 167 gēnu ekspresijā. Ievadot pelēm atpakaļ uz Zemes, baktērijas izrādījās daudzkārt nāvējošākas nekā līdzvērtīgs celms, kas audzēts uz zemes.

Eksperiments bija pirmais, kurā tika pētītas izmaiņas mikroorganisma gēnu ekspresijā kosmosā. Arizonas zinātnieki sniedza pierādījumus, ka viens konkrēts Salmonella gēns regulē lielāko daļu molekulāro izmaiņu, kas tika pakļautas baktērijām. Šis globālais regulators, kas, šķiet, palīdz baktērijām reaģēt uz stresu, kļūstot virulentākai, ir potenciāls terapeitiskais mērķis nākotnē. Salmonella ārstēšanu.

Ietekme uz cilvēka kosmosa lidojumiem nav tik skaidra. Nešķiet, ka NASA vajadzētu uztraukties, vismaz ne īstermiņā, saka Deivids Robertsons , direktors Kosmosa fizioloģijas un medicīnas centrs Vanderbiltas universitātē. Taču nav iespējams pilnībā sterilizēt kosmosa kuģus, galvenokārt tāpēc, ka cilvēki nēsā sev līdzi tik daudz baktēriju: baktēriju šūnu skaits mūsu ķermenī ievērojami pārsniedz mūsu pašu. Jo garāki braucieni, jo vairāk mums ir jāuztraucas, saka Robertsons. Pilotēta misija uz Marsu, ko ierosinājis prezidents Bušs, aizņemtu aptuveni trīs gadus.

The Salmonella tika pārvadāti kosmosa kuģī Atlantīda sava veida suspendētā animācijā, kas ir noslēgta nodalījumos sadalītās mēģenēs. Viens no astronautiem aktivizēja baktēriju kultūras, iespiežot virzuli kamerā, kas sajauca Salmonella ar augšanas barotni. Pēc 24 stundām virzulis tika iebīdīts citā kamerā. Pēc tam pusi baktēriju sajauca ar vairāk augšanas barotnes, lai saglabātu tās dzīvas, līdz tās atgriezās uz Zemes; otra puse tika sajaukta ar ķīmisku fiksatoru, kas apturēja to augšanu un saglabāja tos, lai pēc atspoles nolaišanās varētu pētīt to gēnu ekspresiju.

Pētnieki uz vietas veica to pašu eksperimentu ar to pašu celmu Salmonella , kas audzēts vidē, kas atdarināja temperatūru, mitrumu un citus apstākļus uz kosmosa kuģa, bet tai bija Zemes gravitācija. Salīdzinājumā ar šīm baktērijām, kas audzētas kosmosā, bija lielas izmaiņas 167 gēnu aktivitātē un 73 proteīnu ražošanā. Zemākas kosmosa baktēriju koncentrācijas izraisīja nāvējošas infekcijas pelēm, un kosmosa baktērijas nogalināja vairāk peles nekā tās, kas audzētas uz Zemes.

Nikersons saka, ka šīs izmaiņas var būt saistītas ar mehānisku spriegumu, ko mikrogravitācija uzliek baktēriju šūnām. Viņa saka, ka mikrogravitācijā šūnas mēģenē vai mūsu ķermeņos atrodas peldošā stāvoklī, peld. Tas maina šķidrumu plūsmu pa šūnu virsmām un līdz ar to arī šūnu uzvedību.

Šķiet pretrunīgi, ka pētnieki var uzzināt, kā baktērijas uzvedas mūsu ķermeņos uz Zemes, ievietojot tās tik mākslīgā vidē kā mēģenē uz kosmosa kuģa, saka. Žanna Bekere , asociētais direktors Nacionālais kosmosa biomedicīnas pētniecības institūts , Hjūstonā. Raugoties uz to no baktēriju perspektīvas, viņa saka, ka viņi vēlas izdzīvot saspringtā vidē — neatkarīgi no tā, vai tā ir mikrogravitācija, imūnsistēmas uzbrukums vai antibiotiku klātbūtne. Veids, kā baktērijas reaģē uz stresa vidi, piemēram, veidojot vairāk vai mazāk no noteikta proteīna, var novirzīt pētniekus uz bioķīmiskiem ceļiem, uz kuriem varētu vērsties jaunas terapijas.

Kosmosa lidojumi arī maina cilvēka šūnu ģenētisko aktivitāti. Mēs attīstījāmies vienas gravitācijas vidē, saka Bekers. Atņemot gravitāciju, notiek būtiskas izmaiņas. Viens pētījums parādīja, ka kosmosa lidojumi izraisīja izmaiņas vairāk nekā 1600 gēnu ekspresijā cilvēka nieru šūnās, kas audzētas kultūrā. Bekers saka, ka gaidāmi vēl daudzi pētījumi par kosmosa apstākļu molekulāro ietekmi uz šūnām, jo ​​pētnieki izmanto Starptautiskās kosmosa stacijas priekšrocības.

Nikersona grupa drīzumā publicēs dokumentus par kosmosa lidojumu ietekmi uz rauga celmu un Pseudomonas aeruginosa , baktērija, kas izraisīja līdz šim vienīgo smago astronauta infekciju 1970. gadā. Lai veiksmīgi atgrieztos atmosfērā pēc sprādziena uz kuģa, Apollo 13 astronauti atkāpās no sava kuģa galvenās daļas savā Mēness modulī, kur saskārās ar nepietiekamu skābekļa, enerģijas un ūdens piegādi. Šajos ekstremālos apstākļos astronauts Freds Heiss attīstīja agresīvu prostatas infekciju, ko izraisīja Pseidomonas un dažas nedēļas pēc atgriešanās mājās bija smagi slims.

Lielākā daļa astronautu infekciju kosmosā ir bijušas vieglas — Heizes gadījums ir izņēmums — un neviena no tām nav izraisījusi Salmonella . Nikersone stāsta, ka izvēlējusies studēt Salmonella jo agrākie eksperimenti, kas simulēja mikrogravitāciju un citus kosmosa apstākļus, liecināja, ka baktērijas virulence varētu palielināties telpā. Kamēr Salmonella nekad nav bijusi izolēta no kosmosa kuģiem, tas ir svarīgs iemesls, kāpēc Starptautiskajai kosmosa stacijai paredzētā pārtika tiek diskvalificēta, viņa saka.

Fakts, ka vismaz viena nepatīkama kļūda kosmosa lidojumos kļūst acīmredzami virulentāka, rada apdraudējumu, kas, iespējams, iepriekš netika novērtēts. Kima Priska , medicīnas profesors NASA laboratorija Kalifornijas Universitātē Sandjego. Tas liek aizdomāties par to, cik agresīvai vajadzētu būt inficēta subjekta ārstēšanai kosmosā.

Prisks un Bekers saka, ka svarīgāks ir tas, ka Arizonas pētnieki identificē globālo virulences regulatoru, kas varētu novest pie ārstēšanas Salmonella infekcijas. Tas ir labs piemērs tam, kā uz kosmosa lidojumiem orientēti pētījumi var novest pie potenciāli svarīgiem un labvēlīgiem rezultātiem šeit uz vietas, saka Prisks.

paslēpties