Когда астронавты отправляются в космическое пространство, как это не парадоксально микробы «отправляются» вслед за ними, ведь окружающая среда просто кишит бактериями. Хотя их невозможно увидеть невооружённым глазом, микроорганизмы — опасные и безвредные – найдены практически повсюду.
Микроорганизмы, известные как бактерии, наиболее часто встречаются на различных поверхностях. Они, как правило, объединены в «сообщества» и образуют так называемые биоплёнки, внутри которой бактерии защищены полимерным матриксом.
Одна из целей NASA заключается в том, чтобы минимизировать риск для здоровья, связанный с космическим полётом, поэтому чрезвычайно важно, чтобы методы профилактики и лечения болезней астронавтов, спровоцированных космическим полётом, были максимально эффективными. Для учёных NASA изучение таких бактериальных «сообществ» играет важную роль, ведь от этого во многом зависит здоровье и жизнь астронавтов.
В рамках двух исследовательских программ NASA — Micro-2 и Micro-2A, биоплёнки, образуемые бактериями Pseudomonas aeruginosa, искусственно культивировались на Земле и на борту космических шаттлов Atlantis в 2010 и 2011 годах. Эксперимент проводился с целью определения, как микрогравитация влияет на поведение микроорганизмов. Pseudomonas aeruginosa также известная как Синегнойная палочка – является палочковидной бактерией, которая условно патогенна для человека и может вызывать нозокомиальные инфекции.
В рамках исследований, учёные сравнивали биоплёнки, выращенные на борту шаттла, с теми которые бактериологи культивировали в одной из наземных лабораторий NASA. Впервые исследования показали, что космический полёт изменяет поведение бактерий внутри биоплёнки.
Хотя большинство бактериальных биоплёнок и безопасно, есть и такие, которые представляют реальную опасность для здоровья человека. Кроме того, что биоплёнки на борту космических аппаратов и станций могут ослабить иммунную систему астронавтов, они могут повредить оборудование космического корабля. Ведь биоплёнки разъедают поверхность, засоряют воздух и систему очистку воды, которые являются жизненно необходимыми для космонавтов. Биоплёнки вызывают аналогичные проблемы и на Земле.
По словам Cynthia Collins учёного из Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies, биоплёнки «свирепствовали» на космической станции «Мир» и продолжают оставаться проблемой на Международной космической станции. Collins отметила, что учёные однозначно не знают, какую роль гравитация играет в росте и развитии биоплёнок. Исследователь подытожила, что ей и её коллегам, предстоит сложная и длительная работа в этом направлении, ведь прежде чем посылать астронавтов на Марс необходимо изучить абсолютно все аспекты биоплёнок, дабы минимизировать риск поражения экипажа и оборудования космического корабля.
В 2010 и 2011 году во время полётов STS-132 и STS-135 на борту космического корабля Atlantis, астронавты в космосе и учёные на Земле параллельно выполняли идентичные эксперименты, используя для этого одинаковые аппаратные средства.
После возвращения на Землю полученные образцы биоплёнок Pseudomonas aeruginosa, которые были скультивированы в условиях микрогравитации, сравнивали с наземными образцами. Было установлено, что биоплёнки, выращенные в космическом пространстве, значительно толще, нежели наземные аналоги. Поместив «космические» образы под микроскоп, исследователи увидели уникальные, ранее не наблюдаемые структуры, состоявшие из вертикальных объёмных «столбцов», накрытых куполоподобной мембраной. Выращенная в лабораторных условиях, биоплёнка под микроскопом представляла собой плотную однородную структуру. Эти результаты позволили бактериологам впервые заявить о том, что условия космического полёта отражаются на развитии бактерий.
Для микроорганизмов условия микрогравитации весьма схожи с условия внутри организма человека. Ввиду этого такие открытия чрезвычайно важны для поиска методов и фармакологических средств лечения многих заболеваний. Учёные не исключают, что именно благодаря результатов таких экспериментов когда-то будет разработан принципиально инновационных подход, позволяющий предотвращать распространение инфекций в больницах.
Программа Space Biology Program, запущенная NASA, продолжается и на борту Международной космической станции. В частности недавно были отобраны проекты исследований, к проведению которых приступит экипаж МКС-37.
