Extreme Bakterien auf der Raumstation entwickeln sich, um mit den rauen Bedingungen fertig zu werden, nicht um Astronauten krank zu machen
Wissenschaftler führen seit Jahren Studien an Bord der Internationale Raumstation (ISS), um die Auswirkungen des Lebens im Weltraum auf Menschen und Mikroorganismen zu bestimmen. Neben der hohen Strahlung gibt es auch Bedenken, dass eine langfristige Exposition gegenüber der Schwerelosigkeit genetische Mutationen verursachen könnte. Diese zu verstehen und Gegenmaßnahmen zu entwickeln, ist unerlässlich, wenn die Menschheit eine wahrhaft weltraumfahrende Spezies werden soll.
Interessanterweise führte ein Forscherteam der Northwestern University kürzlich eine Studie mit Bakterien, die an Bord der ISS gehalten wurden. Anders als viele vermuteten, mutierten die Bakterien nicht zu einem arzneimittelresistenten Superstamm, sondern mutierten, um sich an ihre Umgebung anzupassen. Diese Ergebnisse könnten entscheidend sein, um zu verstehen, wie sich Lebewesen an die stressige Umgebung des Weltraums anpassen.
Die lernen das beschreibt die Ergebnisse des Teams, die kürzlich in der erschienen sindmSystems, eine wissenschaftliche Zeitschrift derAmerikanische Gesellschaft für Mikrobiologie.Geleitet wurde die Studie von Erica Hartmann, Assistenzprofessorin an der Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwesen (DCEE) an der NWU und umfassten mehrere DCEE-Absolventen und Postdoktoranden sowie Sarah Castro-Wallace vom NASA Johnson Space Center.
Wissenschaftler haben experimentiert, um zu sehen, wie Bakterien im Weltraum wachsen. Bildnachweis: NASA
Studien wie diese sind für Missionen, die für die nahe Zukunft geplant sind, unerlässlich, darunter die Pläne der NASA für erneute Missionen zur Mondoberfläche und ihre geplante Mission mit Besatzung zum Mars. Darüber hinaus planen auch China, Russland und Indien, in den kommenden Jahrzehnten Astronauten zum Mond zu schicken. Wie Professor Hartmann in einer NWU . erklärte Pressemitteilung :
„Es gab viele Spekulationen über Strahlung, Mikrogravitation und fehlende Belüftung und wie sich dies auf lebende Organismen, einschließlich Bakterien, auswirken könnte. Dies sind stressige, harte Bedingungen. Wählt die Umgebung Superbugs aus, weil sie einen Vorteil haben? Die Antwort scheint ‚Nein‘ zu sein.“
Für ihre Studie konsultierten Hartmann und ihre Mitarbeiter Daten aus dem Nationales Zentrum für Biotechnologie-Information (NCBI), das Archivinformationen zu Mikrobenexperimenten an Bord der ISS verwaltet. Konkret untersuchten sie, wie die Bakterienstämme Staphylococcus aureus und Bacillus cereus im Weltraum wachsen.
Ersteres kommt auf der menschlichen Haut vor und enthält den arzneimittelresistenten MRSA-Stamm, der ihn für mehrere schwer zu behandelnde Infektionen beim Menschen verantwortlich macht. Letzteres lebt im Boden und hat nur wenige Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, lieferte aber dennoch wertvolle Informationen darüber, wie terrestrische Mikroben wachsen, wenn sie aus ihrer Komfortzone entfernt und den ungewohnten Bedingungen des Weltraums ausgesetzt sind.
20.000-fache Vergrößerung von arzneimittelresistenten Staphylococcus aureus-Bakterien. Bildnachweis: CDC
„Bakterien, die auf der Haut leben, sind dort sehr glücklich“, sagt Hartmann. „Ihre Haut ist warm und enthält bestimmte Öle und organische Chemikalien, die Bakterien sehr mögen. Wenn Sie diese Bakterien ausscheiden, leben sie in einer ganz anderen Umgebung. Die Oberfläche eines Gebäudes ist kalt und karg, was für bestimmte Bakterien extrem stressig ist.“
Als das Team das Wachstum dieser Stämme an Bord der ISS mit dem Wachstum derselben Stämme auf der Erde verglich. Sie fanden heraus, dass die auf der ISS lebenden Bakterien mutierten, um sich an die lokalen Bedingungen anzupassen und vorteilhafte Gene auszuwählen, um in der Schwerelosigkeit und bei höherer Strahlung weiter zu ernähren, zu wachsen und zu funktionieren.
Ryan Blaustein, Postdoc in Hartmanns Labor der Erstautor der Studie war, wies darauf hin, dass dies ein überraschendes Ergebnis sei. „Basierend auf der Genomanalyse sieht es so aus, als würden sich Bakterien an das Leben anpassen – und sich nicht entwickeln, um Krankheiten zu verursachen“, sagte er. 'Wir haben bei den Bakterien der Raumstation nichts Besonderes an Antibiotikaresistenzen oder Virulenz gesehen.'
Dies sind sicherlich gute Nachrichten für zukünftige Astronauten, ganz zu schweigen von Leuten, die hoffen, eines Tages an der aufkeimenden Weltraumtourismusindustrie teilnehmen zu können. In beiden Fällen sind die Besatzungen gezwungen, in winzigen Kapseln oder Modulen zu leben, zu arbeiten und sich die Zeit zu vertreiben, in denen es keine Belüftung gibt und über lange Zeiträume Luft zirkuliert.
Künstlerisches Konzept einer bimodalen Atomrakete, die die Reise zum Mond, Mars und anderen Zielen im Sonnensystem macht. Bildnachweis: NASA
Angesichts der gesundheitlichen Risiken ist es sicherlich eine Erleichterung zu wissen, dass terrestrische Bakterien nicht zu Superkeimen mutieren, die noch resistenter gegen Antibiotika sind. Natürlich betonten Hartmann und ihre Kollegen auch, dass diese Studie nicht bedeutet, dass sich Keime nicht vermehren können, sobald sie in ein Raumfahrzeug oder an Bord einer Raumstation geraten:
„Überall, wo du hingehst, bringst du deine Mikroben mit. Astronauten sind überaus gesunde Menschen. Aber während wir darüber sprechen, die Raumfahrt auf Touristen auszuweiten, die nicht unbedingt die Astronautenkriterien erfüllen, wissen wir nicht, was passieren wird. Wir können nicht sagen, dass, wenn Sie jemanden mit einer Infektion in eine geschlossene Blase im Weltraum stecken, diese nicht auf andere Personen übertragen wird. Es ist, als ob jemand in einem Flugzeug hustet und alle krank werden.“
Wie immer birgt die Erforschung des Weltraums viele Risiken, und die Aussicht, Astronauten auf längere Reisen oder Touristen ins All zu schicken, birgt viele Herausforderungen. Glücklicherweise können wir uns auf jahrzehntelange Forschung und viele hochmoderne Experimente stützen, die uns helfen, uns zu informieren, bevor dieser Tag kommt.
Diese Studie wurde durch die Unterstützung des Searle Leadership Fund und der National Institutes of Health (NIH) ermöglicht.
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