211service.com
Śmiertelne bakterie z kosmosu
Wiadomo, że loty kosmiczne mają ogromny wpływ na fizjologię człowieka, osłabiając kości i mięśnie astronautów oraz osłabiając ich układ odpornościowy. Nowe badanie pokazuje, że jego wpływ na mikroorganizmy może być równie dramatyczny: Salmonella wyhodowany na pokładzie wahadłowca kosmicznego był wielokrotnie bardziej śmiercionośny niż jego ziemskie odpowiedniki. Badanie sugeruje, że NASA i inne agencje kosmiczne mogą się martwić, że długie misje załogowe zwiększą zjadliwość mikroorganizmów, które nieuchronnie noszą ze sobą astronauci. Dało to również mikrobiologom wgląd w: Salmonella które mogą prowadzić do nowych terapii na infekcje na Ziemi.
Pochodził z kosmosu: Salmonella typhimurium (u góry) wyhodowane na pokładzie promu kosmicznego wykazały globalne zmiany w ekspresji genów i produkcji białek i były znacznie bardziej śmiercionośne niż identyczne szczepy hodowane na Ziemi.
Astronauta Heide Stefanyshyn-Piper (na dole), trzymająca jeden z dwunastu pojemników Salmonelli na pokładzie promu kosmicznego Atlantis w 2006 roku. Kręcąc korbą w prawej ręce, Stefanyshyn-Piper zanurzyła przedziały pełne nieaktywnych bakterii w przedziały pełne pożywki wzrostowej.
Badacze kierowani przez Cheryl Nickerson , profesor nadzwyczajny w Arizona State University Biodesign Institute, stwierdził, że Salmonella wyhodowany podczas misji wahadłowca kosmicznego STS-115 w 2006 roku przeszedł poważne zmiany w ekspresji 167 genów. Po podaniu myszom na Ziemi bakteria okazała się wielokrotnie bardziej śmiercionośna niż jej odpowiednik hodowany na ziemi.
Eksperyment był pierwszym, który badał zmiany w ekspresji genów mikroorganizmu w kosmosie. Naukowcy z Arizony dostarczyli dowodów na to, że jeden konkretny… Salmonella gen reguluje większość zmian molekularnych, którym przeszła bakteria. Ten globalny regulator, który wydaje się pomagać bakteriom reagować na stres, stając się bardziej zjadliwymi, jest potencjalnym celem terapeutycznym na przyszłość Salmonella zabiegi.
Konsekwencje dla ludzkich lotów kosmicznych nie są tak jasne. Nie wydaje się, że NASA powinna się martwić, przynajmniej nie w perspektywie krótkoterminowej, mówi David Robertson , dyrektor Centrum Fizjologii i Medycyny Kosmicznej na Uniwersytecie Vanderbilta. Ale całkowita sterylizacja statku kosmicznego jest niemożliwa, głównie dlatego, że ludzie noszą ze sobą tak wiele bakterii: komórki bakteryjne w naszych ciałach znacznie przewyższają liczebnie nasze. Im dłuższe podróże, tym bardziej musimy się martwić, mówi Robertson. Załogowa misja na Marsa, którą zaproponował prezydent Bush, zajęłaby około trzech lat.
ten Salmonella zostały przewiezione na pokład promu kosmicznego Atlantyda w rodzaju zawieszonej animacji, zamkniętej w podzielonych na przedziały probówkach. Jeden z astronautów aktywował kultury bakterii, wciskając tłok do komory, w której mieszały się Salmonella z pożywką wzrostową. Po 24 godzinach tłok wepchnięto do innej komory. Połowę bakterii zmieszano następnie z większą ilością pożywki, aby utrzymać je przy życiu do powrotu na Ziemię; druga połowa została zmieszana z chemicznym środkiem utrwalającym, który zatrzymał ich wzrost i zachował je, aby można było zbadać ekspresję ich genów po wylądowaniu wahadłowca.
Badacze na ziemi przeprowadzili ten sam eksperyment na tym samym szczepie Salmonella , wyhodowany w środowisku, które naśladowało temperaturę, wilgotność i inne warunki panujące na pokładzie promu kosmicznego, ale miało grawitację ziemską. W porównaniu z tymi bakteriami, te hodowane w kosmosie wykazywały duże zmiany w aktywności 167 genów i produkcji 73 białek. Niższe stężenia bakterii kosmicznych powodowały śmiertelne infekcje u myszy, a bakterie kosmiczne zabijały więcej myszy wcześniej niż te hodowane na Ziemi.
Nickerson twierdzi, że zmiany te mogą wynikać z naprężeń mechanicznych, jakie mikrograwitacja wywiera na komórki bakteryjne. W warunkach mikrograwitacji komórki w probówce lub w naszym ciele są w stanie wyporu, unosząc się w powietrzu, mówi. Zmienia to przepływ płynów po powierzchni komórek, a tym samym zachowanie komórek.
Wydaje się sprzeczne z intuicją, że naukowcy mogą dowiedzieć się, jak bakterie zachowują się w naszych ciałach na Ziemi, umieszczając je w środowisku tak sztucznym jak probówka na statku kosmicznym, mówi Jeanne Becker , zastępca dyrektora Narodowy Kosmiczny Instytut Badań Biomedycznych w Houston. Patrząc na to z perspektywy bakterii, mówi, że chcą być w stanie przetrwać w stresującym środowisku – czy to mikrograwitacja, atak układu odpornościowego, czy obecność antybiotyku. Sposób, w jaki bakterie reagują na stresujące środowisko – na przykład wytwarzając mniej lub więcej określonego białka – może wskazać badaczom szlaki biochemiczne, na które mogą celować nowe terapeutyki.
Lot kosmiczny zmienia również aktywność genetyczną komórek ludzkich. Ewoluowaliśmy w środowisku jednej grawitacji, mówi Becker. Gdy usuniesz grawitację, zachodzą fundamentalne zmiany. Jedno z badań wykazało, że lot kosmiczny spowodował zmiany w ekspresji ponad 1600 genów w ludzkich komórkach nerkowych hodowanych w kulturze. Becker mówi, że w przygotowaniu jest o wiele więcej badań nad molekularnym wpływem warunków kosmicznych na komórki, ponieważ naukowcy korzystają z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Grupa Nickersona ma wkrótce opublikować artykuły na temat wpływu lotów kosmicznych na szczep drożdży i dalej Pseudomonas aeruginosa , bakteria, która spowodowała jedyną do tej pory poważną infekcję astronauty w 1970 roku. Aby pomyślnie powrócić do atmosfery po eksplozji na pokładzie, Apollo 13 astronauci wycofali się z głównej części statku do swojego modułu księżycowego, gdzie mieli do czynienia z niedoborem tlenu, energii i wody. W tych ekstremalnych warunkach astronauta Fred Haise rozwinął agresywną infekcję prostaty spowodowaną przez: Pseudomonas i był ciężko chory przez kilka tygodni po powrocie do domu.
Większość infekcji astronautów w kosmosie była łagodna – przypadek Haise jest wyjątkiem – i żadna nie była spowodowana Salmonella . Nickerson mówi, że wybrała studia Salmonella ponieważ wcześniejsze eksperymenty symulujące mikrograwitację i inne warunki kosmiczne sugerowały, że zjadliwość bakterii może wzrosnąć w kosmosie. Dopóki Salmonella nigdy nie była odizolowana od statku kosmicznego, to ważny powód, dla którego jedzenie przeznaczone na Międzynarodową Stację Kosmiczną zostaje zdyskwalifikowane, mówi.
Fakt, że przynajmniej jeden paskudny błąd staje się wyraźnie bardziej zjadliwy podczas lotów kosmicznych, wprowadza zagrożenie, które wcześniej mogło być niedoceniane, mówi Kim Prisk , profesor medycyny na Laboratorium NASA na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. Można się zastanawiać, jak agresywne musiałoby być leczenie zarażonego osobnika w kosmosie.
Ważniejsze, jak twierdzą Prisk i Becker, jest zidentyfikowanie przez naukowców z Arizony globalnego regulatora zjadliwości, który może prowadzić do leczenia Salmonella infekcje. To dobry przykład na to, jak badania ukierunkowane na loty kosmiczne mogą prowadzić do potencjalnie ważnych i korzystnych wyników w terenie, mówi Prisk.