ایستگاه فضایی بین المللی مخزنی از میکروب‌ است

ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) از زمان تأسیس خود یعنی سال ۱۹۹۸، میزبان ۲۲۷ فضانورد بوده است. در این سفرها همواره انواعی از میکروب‌‌ها به ایستگاه فضایی منتقل می‌شوند و وقتی فضانوردان به زمین برمی‌گردند، اجرامی که با خود به فضا برده‌اند، همان جا می‌ماند. پژوهشی که به‌تازگی در مجله‌ی Microbiome منتشر شده، حاوی جامع‌ترین کاتالوگی است که تا به امروز درباره‌ی انواع باکتری‌ها و قارچ‌هایی که روی ISS زندگی می‌کنند، تهیه شده و در آن جزئیات پروفایل میکروبیِ مشخص و در حال تغییر ایستگاه ذکر شده است. ناسا و دیگر سازمان‌های فضایی از این پژوهش برای طراحی اقدامات ایمنی برای ISS و دیگر مأموریت‌های فضایی بلندمدت استفاده خواهند کرد.

به‌عنوان یک محیط کاملا بسته، ISS دارای میکروبیوم خاص خود است. زندگی در فضا درمقایسه با زندگی روی زمین تا اندازه‌ای برای میکروب‌ها نیز دشوار است؛ محیطی که دارای گرانش چندانی نیست، در معرض حجم زیادی از اشعه قرار داد و میکروارگانیسم‌های چندانی وجود ندارند که در آن به رقابت بپردازند. ناسا بسیار علاقمند به دانستن این موضوع است که کدام اجرام و در چه مقادیری در ISS حضور دارند و چگونه میکروبیوم ایستگاه طی زمان تغییر می‌کند. نویسندگان در پژوهش خود نوشته‌اند:

میکروب‌های خاصی در این فضای بسته مشاهده شده‌اند که می‌توانند ازطریق تاثیر روی حساسیت نسبت‌به آلرژن‌ها، بیماری‌های عفونی یا سندرم بیماری ساختمان انسان‌ها را درگیر کنند. این تاثیر روی فضانوردان اهمیت بیشتری دارد زیرا سطح ایمنی آن‌ها هنگام پرواز دستخوش تغییر می‌شود و این مکان امکانات پیشرفته‌ی پزشکی موجود روی زمین را ندارد.

ایستگاه فضایی بین‌المللی

میکروب‌ها در ISS تحت‌تاثیر عوامل مختلفی نظیر تهویه، رطوبت، فشار هوا و طرح ایستگاه قرار می‌گیرند. مقدار و تنوع آن‌ها همچنین تحت‌تاثیر تعداد فضانوردان و انواع فعالیت‌هایی است که در آن ایستگاه انجام می‌شود. ناسا و دیگر سازمان‌های فضایی قبلا تلاش کرده‌اند که جمعیت میکروبی ISS را با استفاده از روش‌ سنتی کشت میکروب تحت نظارت قرار دهند. اما مشکل اینجا است که بخش قابل‌توجهی از میکروب‌ها ( ۴۶-۴۰ درصد) را نمی‌توان کشت داد (یعنی در یک پتری‌دیش پرورش داد) و این امر موجب می‌شود که شناسایی برخی از میکروب‌ها تقریبا غیرممکن شود. برای مطالعه‌ی جدید با استفاده از روش سنتی کشت میکروب و نیز تکنیک‌های مولکولی یک پروتکل نمونه‌برداری و آزمایش جدید توسعه داده شد. این امر موجب شد که این مطالعه جامع‌ترین مطالعه انجام‌شده تاکنون در زمینه‌ی شناسایی جامعه‌ی میکروبی موجود در ISS باشد.

فضانوردان ناسا با استفاده از دستمال‌های استریل و طی یک دوره‌ی ۱۴ ماهه و در سه نوبت زمانی مختلف، از ۸ منطقه‌ی مشخص ایستگاه نمونه‌برداری کردند. این مناطق شامل مناطق پر رفت‌و‌آمد و کم رفت‌و‌آمدی نظیر پنجره‌ی مشاهده، توالت، سکوی ورزش، قفسه‌ی وسایل، میز غذاخوری و جای خواب بودند. تری ویرتس، فضانورد ناسا دو بخش اول نمونه‌برداری را در تاریخ ۴ مارس سال ۲۰۱۵ انجام داد و سپس سه ماه بعدتر در ۱۵ ماه مه سال ۲۰۱۵ این نمونه‌برداری را تکرار کرد. جفری ویلیامز دیگر فضانورد ناسا نیز یک سال بعد سومین نمونه‌برداری را انجام داد. نمونه‌ها برای انجام تجزیه‌و‌تحلیل به زمین فرستاده شدند.

ISS ممکن است جایی سرد و استریل در فضا درنظر گرفته شود اما نتایج تجزیه‌و‌تحلیل نشان داد که این مکان حقیقتا مخزنی از میکروب‌ها است. براساس نتایج کشت میکروبی، فراوان‌ترین باکتری‌ها به ترتیب عبارت بودند از: استافیلوکوک‌ (۲۶ درصد از کل نمونه‌ها)، پانتوئه (۲۳ درصد)، باسیلیوس (۱۱ درصد)، استافیلوکوک اورئوس (۱۰ درصد) و پانتوئه کونسپیکوآ و پانتوئه گاوینائه (هر دو ۹ درصد). جمعیت قارچی نیز عمدتا شامل رودوتورولا موسیلیاجینوزا بود. اکثر میکروب‌های دیده‌شده روی ISS دارای منشا انسانی بودند. برای مثال انتروباکتر با مجرای گوارشی انسان مرتبط است و استافیلوکوک اورئوس اغلب روی پوست انسان یافت می‌شود.

اینکه آیا این باکتری‌های فرصت‌طلب موجب بیماری فضانوردان در ISS می‌شوند، مشخص نیست. این امر بستگی به عواملی نظیر وضعیت سلامتی فردی و چگونگی عملکرد میکروارگانیسم‌ها در محیط فضایی دارد. با این وجود، شناسایی میکروارگانیسم‌های احتمالی مسبب بیماری بر اهمیت انجام پژوهش‌های آینده برای برسی نحوه‌ی عملکرد این میکروب‌ها در فضا تاکید می‌کند.

هشت مکان ISS که نمونه‌برداری از آنجا انجام شد

پژوهشگران توضیح می‌دهند که نتایج این تجزیه‌و‌تحلیل نشان می‌دهد که جمعیت قارچی طی زمان ثابت است درحالی‌که جمعیت باکتری‌های مختلف نوسان پیدا می‌کند. این امر احتمالا با گروه‌های مختلف فضانوردانی که به این ایستگاه می‌آیند، ارتباط دارد. جای نگرانی است که برخی از سویه‌های باکتری می‌توانند زیست‌لایه‌هایی را تشکیل دهند. پژوهشگران در این‌باره می‌نویسند:

تشکیل زیست‌لایه روی سطوح ISS می‌تواند موجب کاهش پایداری زیرساخت‌ها ازطریق ایجاد گرفتگی‌های مکانیکی، کاهش بازده انتقال حرارتی و خوردگی ناشی از میکروب‌ها شود. برخی از میکروارگانیسم‌هایی که روی ISS نیز دیده شده‌اند و قبلا ارتباط آن‌ها با خوردگی‌های میکروبی روی زمین تأیید شده است، عبارت‌اند از: متیلوباکتریوم، اسپینگوموناس، پنی‌سیلیوم و آسپرژیلوس؛ اگرچه نقش آن‌ها در خوردگی این ساختارها باید مشخص شود. آشکار کردن توانایی بالقوه‌ی تشکیل زیست‌لایه‌ها و اندازه‌ی حقیقی تشکیل این زیست‌لایه‌ها روی سطوح ISS در جریان مأموریت‌های بلندمدت فضایی به‌منظور حفظ ثبات ساختاری وسیله‌ی نقلیه‌ی خدمه، حیاتی است.

اکنون ناسا با استفاده از این دانش می‌تواند اثرات بالقوه‌ی این جرم‌ها را روی سلامتی انسان و نیز انسجام ساختاری ISS مورد مطالعه قرار دهد. این بینش‌ها نه‌تنها برای ایستگاه فضایی بلکه برای تمام پروازهای طولانی‌مدت به مریخ و جاهای دیگر نیز اهمیت دارد.

به‌عنوان یادداشت نهایی، باید به‌خاطر داشته باشید که تمام میکروب‌ها بد نیستند و در حقیقت ما برای سلامتی خود به باکتری‌های زیادی وابسته هستیم. موضوع مهمی که وجود دارد این است که باید بدانیم چگونه باکتری‌ها و قارچ‌های خاص ممکن است در شرایط فضایی عملکرد متفاوتی داشته باشند و این تغییرات چگونه می‌تواند سلامتی انسان را به خطر بیندازد. برای مثال، ازبین‌بردن برخی از باکتری‌ها در فضا دشوار‌تر است. ازبین‌بردن تمام اجرام موجود در ISS نه مطلوب و نه امکان‌پذیر است، اما این مطالعه کمک خواهد کرد تا مسئولان بتوانند سلامتی و ایمنی بازدیدکنندکان آن را تأمین کنند.