Ali so v vesolju mikrobi? Nekatere bakterije uspevajo v vesolju

"Bakterije ... Iz vesolja ... To ne more biti!" Iz nekega razloga me je to takoj spomnilo na nedavni znanstvenofantastični film "Alive". Mimogrede smo opazili, da je poveljnik vesoljske postaje ruski kozmonavt. Vendar zdaj ne gre za to.

Ruski kozmonavti so odkrili bakterije, ki živijo na zunanji površini Mednarodne vesoljske postaje (ISS).

Vzorce s površine trupa so vzeli z vatiranimi palčkami med ekspedicijo v okviru ruskega vesoljskega raziskovalnega programa. Vzorci so bili zbrani iz tistih delov postaje, kjer je med delovanjem motorja prišlo do izpusta odpadnega goriva.

Ko so vzorce prinesli nazaj na Zemljo, so se znanstveniki vrnili domov in odkrili nekaj zelo radovednega. "Izkazalo se je, da ti tamponi vsebujejo bakterije, ki jih med izstrelitvijo modula ISS ni bilo," je v ponedeljek dopisniku TASS povedal ruski kozmonavt Anton Škaplerov.

»Z drugimi besedami, prišli so iz vesolja in se naselili na zunanji površini telesa postaje. Trenutno jih preučujejo. Zaenkrat se nam zdi, da te bakterije ne predstavljajo nobene nevarnosti,« je dodal.

Izvor odkritih mikroorganizmov še ni dobil dokončne potrditve, a strokovnjaki menijo, da je malo verjetno, da gre pravzaprav za nekakšne nezemeljske bakterije. Agencija TASS še ugotavlja, da so bile te bakterije najverjetneje vnesene na ISS na površini računalniške tablice, ki pripada članom posadke, ali kakšni drugi opremi, okuženi s kopenskimi mikroorganizmi.

Čeprav ne gre za povsem tuje življenje, je nesporno, da je najdba izjemno zanimiva. Astronavti so tudi pokazali, da je bakterijam zemeljskega izvora uspelo preživeti na zunanji strani vesoljske postaje, kljub temu, da so bile več let v vakuumu vesolja in so "križarile" na višini 435 kilometrov v nizki Zemljini orbiti.

Prav tako je treba spomniti, da je temperatura na zunanji površini vesoljske postaje podvržena ekstremnim nihanjem. Lahko se spreminja od 121 °C na sončni strani do -157 °C na senčni strani postaje. Torej, ne glede na izvor teh bakterij, so imele eno hudičevo potovanje.

Znanstvenike že dolgo zanima vse, kar je povezano z bakterijami in vesoljem. Pred dobrim mesecem je mednarodna skupina raziskovalcev objavila rezultate študije, v kateri so znanstveniki na Mednarodno vesoljsko postajo poslali kulture Escherichie coli, bakterije, ki so jo našli v iztrebkih po zastrupitvi s hrano. Na njihovo veliko presenečenje so odkrili, da so bakterije Escherichia coli v vesolju veliko bolj odporne na antibiotike kot v Zemljinem ozračju. Uspelo jim je celo ugotoviti, kako in zakaj pride do tega čudnega pojava.

viri

Znanstveniki že desetletja poskušajo razumeti, zakaj nekatere bakterije uspevajo v vesolju. Nova študija, objavljena v reviji NPJ Microgravity, kaže, da vsaj ena bakterija v vesolju razvije več kot ducat koristnih mutacij, ki prispevajo k izboljšanemu ciklu razmnoževanja. Poleg tega te spremembe ne izginejo niti, ko se bakterije vrnejo v normalne razmere, kar pa ni dobra novica za astronavte, ki se lahko med dolgimi leti srečajo z novimi in izjemno nevarnimi oblikami mutiranih zemeljskih mikroorganizmov.

Podatki iz prejšnjih vesoljskih misij kažejo, da E. coli in salmonela postaneta veliko močnejši in rasteta hitreje v breztežnosti. Na ISS se počutijo tako dobro, da na notranjih površinah postaje tvorijo cele sluzaste filme, tako imenovano bioprevleko. Poskusi na raketoplanu so pokazali, da te bakterijske celice postanejo debelejše in proizvedejo več biomase v primerjavi s svojimi celicami na Zemlji. Poleg tega bakterije rastejo v vesolju in pridobijo posebno strukturo, ki je na planetu preprosto ne opazimo.

Zakaj do tega pride, še ni jasno, zato so se znanstveniki z Univerze v Houstonu odločili preizkusiti, kakšen učinek bi imelo breztežnost na bakterije v daljšem časovnem obdobju. Vzeli so kolonijo E. coli, jo dali v poseben stroj, ki je simuliral breztežnostne pogoje, in jim omogočili dolgotrajno razmnoževanje. Skupaj je kolonija šla skozi več kot 1000 generacij, kar je veliko dlje kot katera koli prej opravljena študija.

Te »prilagojene« celice so bile nato vnesene v kolonijo normalne E. coli (kontrolni sev) in vesoljski prebivalci so uspevali in proizvedli trikrat več potomcev kot njihovi sorodniki, ki niso brez teže. Učinek mutacij se je ohranil skozi čas in zdi se, da je trajen. V drugem poskusu so se podobne bakterije, izpostavljene breztežnostnemu stanju, razmnoževale 30 generacij in, ko so bile enkrat v navadni koloniji, za 70 % presegle stopnje razmnoževanja svojih kopenskih tekmecev.

Po genetski analizi se je izkazalo, da so v prilagojenih bakterijah odkrili vsaj 16 različnih mutacij. Ni znano, ali so te mutacije pomembne posamično ali pa vse delujejo skupaj, da dajejo bakteriji prednost. Nekaj je jasno: vesoljske mutacije niso naključne, učinkovito povečajo stopnjo razmnoževanja in sčasoma ne izginejo.

Ta ugotovitev predstavlja problem na dveh ravneh. Prvič, vesoljsko spremenjene bakterije se lahko vrnejo na Zemljo, izstopijo iz karantenskih razmer in uvedejo nove lastnosti drugim bakterijam. Drugič, tako izboljšani mikroorganizmi bi lahko vplivali na zdravje astronavtov med dolgimi misijami, na primer med letom na Mars. Na srečo bakterije tudi v mutiranem stanju ubijejo antibiotiki, zato imamo sredstva za boj proti njim. Res je, da ni znano, v kolikšni meri se lahko mikrobi spremenijo, medtem ko ostanejo v vesolju desetletja.

Ruski kozmonavt Anton Škaplerov, ki je nenadoma vzbudil zanimanje javnosti z iskanjem zunajzemeljskega življenja, bo v nedeljo že tretjič poletel v orbito skupaj z novima kozmonavtoma: Američanom Scottom Tinglom in Japoncem Norishigejem Kanaijem. Med načrtovano odpravo na ISS, ki bo trajala štiri mesece, bodo astronavti izvedli 51 poskusov. 10 jih bo posvečenih vesoljski biologiji in biotehnologiji, vključno s problemom planetarne karantene in varnosti v okoljskih zadevah.

Spomnimo se, da je Škaplerov nedavno v senzacionalnem intervjuju izjavil, da so na ISS bakterije, ki so prispele nekje iz vesolja in se naselile na zunanji strani lupine. Opozoril je, da medtem ko jih preučujejo, menda ne predstavljajo nobene nevarnosti. Skrivnostni namig v besedah, da so od nekje iz vesolja, je marsikomu zvenel precej zanimivo. So bili tam res mikroorganizmi nezemeljskega izvora?

Skrivnostne bakterije

Astronavtovo sporočilo so opazili tudi v tujini. Spletna stran picturesdotnews.com v enem zajetnem članku piše, da če se mikroorganizmi skrivajo v zakloniščih na postajni zgradbi, kot je izjavil Anton, so verjetno štopali 250 milj od zemeljskega površja, in če znanstveniki odkrijejo tujerodne mikrobe, kako bodo ljudje sprejeli to novico ? Začela se je razprava o tem vprašanju, različne osebnosti so začele izražati svoja mnenja o tem. Ena skeptična oseba je dejala, da čeprav ni nobenega dvoma, da je v Galaksiji veliko več planetov z mikrobnim življenjem kot z inteligentnim življenjem, to ne pomeni, da bomo našli bakterije zunaj Zemlje, preden prejmemo radijski signal.

Torej, kaj je bilo dejansko najdeno na plošči postaje? Poslali so ga na Inštitut za medicinske in biološke probleme Ruske akademije znanosti za pojasnilo te najdbe. Prvo postavljeno vprašanje je bila možnost, da so bakterije, ki so se naselile zunaj postaje, tujci iz daljnih prostranstev. Ugotovljeno je bilo, da morajo v bistvu prenesti razmere, ki so nepredstavljive za živi organizem, na primer globok vakuum, smrtonosno sevanje, temperaturne spremembe od +100 do -100 Celzija itd.

Vodilna raziskovalka, kandidatka bioloških znanosti Elena Desheva je povedala, da ne ve o nezemljanih, ali obstajajo ali ne na ohišju postaje, vendar so ti organizmi, odstranjeni z zunanje strani postaje in dostavljeni za raziskovalno delo, zelo podobni tistim na Zemlji. . Na vesoljski postaji so na primer našli spore bakterij, ki pripadajo rodu Bacillus, pa tudi glive Aureobasidium. Z visoko občutljivimi molekularnimi metodami so bili identificirani fragmenti DNK genomov različnih mikroorganizmov.

Ta poskus, imenovan »Test«, poteka od leta 2010. V zadnjih 7 letih so domači kozmonavti med vesoljskimi sprehodi lahko vzeli 19 vzorcev sedimentnega materiala neposredno s površine postaje. Posledično smo dobili zelo zanimive podatke. Ob tem ne moremo mimo tega, da mikroorganizmi, čeprav sposobni preživeti po vesoljskem poletu, niso sposobni razmnoževanja na površini postaje zaradi pomanjkanja vode. Cheap je poudaril, da ta poskus še ne bo končan in bo podaljšan do leta 2020.

Toda zakaj na površini postaje ni bakterij, ki niso podobne tistim na Zemlji? Zagotovo zato, ker jih nihče ne išče in nima niti ideje, kako jih iskati. Odvzeti vzorci se preučujejo samo za prisotnost mikroorganizmov, znanih na našem planetu. Na primer, rezultati posebne analize se primerjajo z 20 milijoni ali več DNK, ki so shranjene v bazi podatkov NCBI. Natanko tako so na primer določili DNK bakterij v vzorcih, dostavljenih iz vesolja. Naj dodamo, da so te bakterije prej živele na našem planetu, in sicer v sedimentih na dnu, v mulju, v različnih rezervoarjih in zemlji.

Bakterijske spore, DNK, mikrodelci in vse vrste fragmentov DNK, ki so jih odnesli naraščajoči električni tokovi, se po mnenju strokovnjakov lahko dvignejo s površine planeta v zgornje plasti ionosfere. Poskusi v vesoljskem obsegu so pomagali odkriti marsikaj. Ugotovljeno je bilo, da se je zgornja meja prisotnosti mikroorganizmov, sposobnih za življenje, premaknila na nadmorsko višino 400 km.

Toda mikrodelci ne dosežejo površine postaje samo z našega planeta. Postaja se pogosto križa z meteoroidnimi tokovi. Verjetno lahko mikrometeoriti in prah iz kometov vsebujejo nekakšno biogeno snov, ki izvira izven Zemlje. Natančno je mogoče zadržati razpadle ostanke živih organizmov in odpadke. To predpostavko podpira veliko ljudi. Eden tehtnih argumentov je, da prisotnost prahu na površini postaje kaže na odkritje na ohišju v znatnih koncentracijah določenega holmija, ki je bil na Zemlji prisoten v zelo majhnih količinah. So morda na zunanjem ovoju postaje prisotne tudi bakterije nezemeljskega izvora? Tukaj je vredno opraviti temeljito iskanje in potem bo vse postalo jasno.

Razvoj in novi načrti za preučevanje pojava mikroorganizmov

Znanstveniki na Inštitutu za vesoljske raziskave poskušajo napredovati v tej smeri. Predlagali so zanimiv poskus, imenovan LIMB. Opisali so ga, kot da gre za nekakšno razburljivo znanstveno fantastiko. Pravijo, da bo odkritje življenja nezemeljskega izvora, ki se bo zgodilo v naslednjih desetih letih, kot menijo številni ugledni svetovno znani znanstveniki, postalo najpomembnejši dogodek 3. tisočletja. Prisotnost mikrobov na drugih planetih ali satelitih planetov, ki pripadajo sončnemu sistemu, je zdaj bolje pripisati bolj resničnemu dogodku, kot se je prej mislilo.

Tako zanimiva napoved je povezana, kot pravijo avtorji opisa, z možnostjo preživetja na Marsu nekaterih mikroorganizmov, ki so odporni na sevanje. Verjetno so tam še danes. V znanstvenem opisu tega poskusa je mogoče najti besede, da so rezultati raziskovalnega dela omogočili razumevanje, da so pred nekaj milijardami let na Marsu obstajali vsi potrebni pogoji za nastanek in evolucijski razvoj mikroorganizmov. In tako kot mikroorganizmi z Zemlje, bi lahko tudi marsovski mikroorganizmi prebivali na precejšnjih globinah planetarne skorje. Poleg tega so bili ti mikrobi tudi ob izgubi vode in ozračja na planetu najverjetneje sposobni preživeti in ostati v globokih plasteh kamnin.

Toda preden pošljejo ustrezne instrumente na Mars, znanstveniki pripravljajo načrte za organizacijo poskusa na ISS v bližnji prihodnosti. Ena od nalog je preučevanje takšnih bitij v prašnih delcih, ki se nahajajo na poti leta postaje.

Med načrtovano ekspedicijo bodo astronavti nadaljevali s poskusi preživetja takšnih organizmov v vesoljskem okolju. Pred nekaj meseci so na zunanjost postaje prinesli mikroorganizme, ki niso bili nič zaščiteni, tudi pred prahom. Znanstveniki si prizadevajo ugotoviti, ali so sposobni preživeti v takih razmerah. Naslednje leto, 2. februarja, bodo morali pobrati 1. serijo bakterij. Kasneje bo druga posadka odstranila ostale s površine postaje.

Tako postaja slika mikroorganizmov, ki so bili in so še vedno na koži ISS, vedno jasnejša. Znanstveniki poskušajo uspeti v tej smeri. To bo pomagalo odgovoriti na vprašanja o prisotnosti življenja zunaj Zemlje, kar je danes pomembno za človeštvo. Upajmo, da bodo znanstveniki uspeli.

Pogoji mikrogravitacije povzročajo nenehne mutacije bakterij, zaradi česar se te silijo v zelo hitro razmnoževanje.

Očitno je tako aktivira se obrambni mehanizem in to ni najboljša novica za človeštvo. Telo vsakega od nas je polno bakterij in pri raziskovanju vesolja lahko pride do resnih težav.

Poskusi z E. coli

Astrobiologi z univerze v Houstonu izvedli študija kolonije bakterij Escherichia coli (Escherichia coli), s sledenjem 1000 generacijam protozojev v simuliranih pogojih mikrogravitacije. Ugotovljeno je bilo, da bakterije se razmnožujejo 3-krat hitreje kot njihovi »bratje«, ki so v znanih zemeljskih razmerah.

E. coli je pokazala 16 tipov mutacij in še ni povsem znano, kako to vpliva na hitrost razvoja bakterij in ali je to nekakšna individualna lastnost posameznih osebkov.

"To je bila največja študija v tej smeri. Pregledali smo celoten bakterijski genom in zabeležili vsako posamezno mutacijo," je komentiral eksperiment Jason Rosenzweig, eden od članov znanstvene ekipe.

Ko bakterije iz mikrogravitacijskih razmer postavili v običajne kopenske, torej 72 % posameznikov je ohranilo svoje mutacije, kar kaže na stalno ogroženost življenj tistih, ki se bodo udeležili dolgotrajnega vesoljskega potovanja.

"Vidimo hitre in nepopravljive spremembe. Razumeti moramo, zakaj bakterije mutirajo in se množijo s tako hitrostjo," je dodal kolega George Fox.

Grožnja zemljanom

Prejšnje študije še nikoli niso bile tako poglobljene in njihovo trajanje v pogojih mikrogravitacije je bilo veliko skromnejše.

Prej posneto nenormalno hitra rast bakterij, ko se spremenijo običajni pogoji in ugotovljeno je bilo, da večina znanih sevov bakterij rastejo 60 % hitreje ravno v pogojih mikrogravitacije.

Trenutno se na krovu ISS izvajajo tudi kratkotrajni poskusi gojenja bakterij in člani posadke ugotavljajo, nenavadno obnašanje protozojev.

»Nadaljnje preučevanje vedenja bakterij v pogojih mikrogravitacije je izjemno pomembno. Mutirani organizmi se lahko vrnejo na Zemljo, vendar bodo tudi tukaj ohranili agresivno vedenje, hitro rast in stopnjo razmnoževanja zunaj obsega celotni civilizaciji in ne samo kolonistom,« je dejal Jason Rosenzweig.

Escherichia coli, ki je bila podvržena poskusu, je kljub številnim mutacijam ostala nemočna proti antibiotikom in to morda še vedno dobra novica.

25. marec 2012

Ali lahko mikroorganizmi prenesejo breztežnost? Vsi, ki so bili prej izstreljeni, so to dobro prenašali: odsotnost gravitacije ne vpliva na znotrajcelične procese. Toda vse to so samotni organizmi. Bakterije živijo v kolonijah, kjer veljajo njihovi zakoni. Zato je bilo odločeno, da se v vesolje vrže celo populacijo teh mikroorganizmov, natančneje približno dvajset milijonov. Niso bile sprožene same bakterije, ampak njihove spore.
Na orbitalni postaji so jim ustvarili vse pogoje za življenje: hranilni medij, mineralne soli, svetlobo, temperaturo ... Z eno besedo, vse, kar je potrebno, razen gravitacije. Eksperiment v in vzporedno z njim kontrolni - na Zemlji, na kozmodromu Bajkonur - je trajal približno dan in pol, nato pa so obe populaciji bakterij posneli, torej ubili, da bi sešteli rezultate. In to so se izkazali.

Normalno živeče prebivalstvo zagotovo pomnoži. Poleg tega je hitrost naraščanja številčnosti močno odvisna od urejenih okoljskih razmer in je torej znana vnaprej. Vse okoljske razmere v vesolju in na Zemlji so bile enake, razen breztežnosti. Med poskusom se je zemeljsko prebivalstvo pomnožilo, kot so predpisali znanstveniki. Ampak tisto vesoljsko... Le malo se je povečalo. To je pokazal natančen izračun razmnoževanje v vesolju poteka počasneje kot na Zemlji: »kozmična stopnja« rasti prebivalstva je za 30 odstotkov manjša kot na Zemlji.

Znanstveniki menijo, da v zemeljskih razmerah gravitacija zagotavlja mešanje celic v koloniji, da se izboljšajo pogoji njihove kemične presnove. No, v vesolju, v ničelni gravitaciji, seveda ni mešanja. To pomeni, da je gravitacija nujna za normalno delovanje kopenskih bakterij.

Ob tem ta zaključek še dodatno dvomi o možnosti dolgotrajnega potovanja mikroorganizmov po svetu, kot se domneva v večini teorij o panspermiji, to je neposrednem vnosu življenja na naš planet iz vesolja.