Не один в космосе: микробы на МКС

В самом начале своей деятельности NASA рассудило, что важно предотвратить попадание земных микробов в космос. На первых порах опасались, что космический корабль может занести бактерии с Земли в Солнечную систему или, наоборот, доставить на нашу планету «семена» внеземной жизни. В NASA был создан даже особый отдел – Отдел Планетарной Защиты (Planetary Protection Office). Со временем ученые NASA озаботились и тем, что астронавты, совершавшие полеты на космических челноках, а позднее на МКС, проводят значительное время в замкнутом пространстве, где могут присутствовать патогены.

На помощь NASA пришел сам космос. Шансы на то, что какие-то внеземные микробы проникнут внутрь космического челнока или МКС, равны нулю. Откройте окно у себя дома, и вместе с воздухом в комнату попадут микробы из внешней среды. Откройте люк МКС – и космический вакуум засосет вас, а заодно и все живое вокруг. Вдобавок объем воздуха внутри космической станции невелик, гораздо меньше объема воздуха в жилом доме. Поэтому сравнительно несложно контролировать как уровень влажности, так и потоки воздуха на станции. Наконец, NASA разработало современную аппаратуру для очистки всех пищевых продуктов и материалов перед их отправкой на МКС. Короче говоря, как ни старайтесь, вы не сможете сделать ваш дом столь же безжизненным, как эта орбитальная станция. Остается спросить, а живет ли на МКС кто-то, кроме людей.

Рядом с Международной космической станцией пролетает книга американского биолога Роба Данна «Не один дома». Вы читаете отрывок из ее русскоязычного издания (перевод Максима Винарского), любезно предоставленный издательством «Альпина нон-фикшн» специально для наших читателей.

Детальные исследования живых существ, населяющих МКС, проводились и продолжаются до сих пор. Одно из последних таких исследований осуществлялось по точно такой методике, которую мы использовали, обследуя дома в Роли. Конечно, это не случайно. В 2013 году, вскоре после того как мы опубликовали результаты нашего исследования 40 домов, ко мне обратился Джонатан Эйзен, микробиолог из Калифорнийского университета в Дейвисе. Его интересовало, можно ли применить нашу методику на космической станции. Конечно, мы хотели видеть астронавтов в числе участников нашего проекта не меньше, чем простых жителей Роли. Для взятия проб использовались точно такие же ватные палочки. И помещения для обследования были выбраны примерно такие же, хотя нам и пришлось несколько изменить процедуру. Мы просили участников проекта на Земле собирать пыль, осевшую на оконных рамах, что позволяло дать количественную оценку микробной жизни в окружающем воздухе. Но в условиях низкой гравитации на МКС пыль не оседает, поэтому астронавты брали пробы не с оконных рам, а с воздушных фильтров.

В этом исследовании мы предлагали такие же формы согласия на использование полученных данных, как и прежде, но с небольшими изменениями. Работая в земных домах, мы соблюдали анонимность в отношении полученных результатов. Только жители дома, где были взяты пробы, знали о них, для остальных доступ был закрыт. На МКС это оказалось невозможным. Что-что, а анонимность не по части астронавтов. При проведении работ на станции находились шестеро: астронавты NASA Стив Свенсон и Рик Мастраччо, космонавты Олег Артемьев, Александр Скворцов и Михаил Тюрин, и командир МКС Коити Ваката, представлявший Японское агентство аэрокосмических исследований. Коити Ваката взял необходимые пробы, которые потом были доставлены на Землю и отправлены в лабораторию Джонатана Эйзена в Калифорнийском университете. Их изучала его студентка Дженна Ланг.

Проведенные ранее исследования показали, что бактерии из естественной среды на борту МКС практически отсутствуют. Здесь нет микробов, характерных для лесов и полей. Нет и микробов, связанных с пищей. Но, несмотря на эти успехи, задача по созданию на станции совершенно стерильной среды не была решена. Бактерии на МКС все-таки присутствуют, и в немалом количестве. Конечно, почти все они относятся к одной категории – видам, обитающим в организме астронавтов. Это было установлено уже первыми исследованиями на МКС и подтвердилось результатами, полученными Ланг. Но, чтобы должным образом проанализировать эти данные, рассмотрев их в определенном контексте, мы составили сравнительную карту распределения бактерий на космической станции и в домах города Роли.

Овалы обозначают различные местообитания, из которых были взяты пробы бактерий в домах города Роли и на МКС. Чем больше овал, тем больше различий в видовом составе бактерий в отдельных пробах, взятых из одинаковых местообитаний. Чем ближе друг к другу расположены овалы, тем более сходен видовой состав их бактерий. В местообитаниях, расположенных ближе к нижнему краю рисунка, доминируют бактерии человеческого тела, в тех, что расположены в верхней части справа, – бактерии, связанные с пищей, а в тех, что находятся вверху слева, – бактерии из почвы и других естественных сред. Рисунок Нила Мак-Коя.

На этой карте пробы, наиболее сходные по видовому составу микробов, расположены более плотно, а наименее сходные удалены друг от друга. Карта показывает то, о чем я уже рассказывал выше, говоря о домах в Роли: в образцах пыли, взятых с дверных порогов, видовой состав схож, в них соседствуют микробы, характерные для внутренних помещений и открытых пространств. Пробы, взятые с кухонь в разных домах, тоже похожи друг на друга, в них представлены в основном бактерии, связанные с пищей. Наконец, пробы с постельного белья и унитазных сидений различались, но не настолько, как вы могли бы надеяться. Все образцы, взятые на МКС, оказались в нижней части карты, причем независимо от того, в каком именно отделении станции они были взяты. По составу микробов они больше всего напоминают пробы с постельного белья и из туалетов «земных» домов. Во всех этих трех случаях пробы содержали фекальные бактерии.

В «космических» пробах Ланг обнаружила виды, родственные Escherichia coli и Enterobacter, а кроме того, еще одну разновидность фекальных бактерий, настолько слабо изученную даже в условиях Земли, что у нее до сих пор не было названия. Этот вид обозначался как «неклассифицированный [представитель] Rikenellaceae / S24–7». Но пробы с МКС не во всем похожи на пробы с наволочек или унитазных сидений. К примеру, в них меньше видов микробов, связанных со слюной, чем обнаруживается на подушках, и больше бактерий, связанных с кожей, чем можно найти в туалетах. В предыдущих исследованиях было установлено, что на космической станции весьма распространены микробы Bacillus subtilis, те самые, из-за которых плохо пахнут наши ноги. Ланг нашла их тоже, а вдобавок еще бактерий из рода Corynebacterium, ответственных за запах подмышек. Неудивительно, что типичный запах для МКС описывают, как смесь пластика, мусора и человеческого тела. В земных условиях бактерии Corynebacterium преобладают в домах, где живут мужчины. В момент взятия проб население космической станции было целиком мужским, что помогает объяснить еще одно различие в микробном составе среды на МКС и в земных домах. А именно: на станции нашлось очень мало вагинальных микробов, преобладающих в микрофлоре женского влагалища, таких, например, как виды рода Lactobacillus. Легко объяснить этот факт отсутствием женщин на МКС во время взятия проб.

Тридцать девятый долговременный экипаж Международной космической станции (март–май 2014 года).

Можно сказать, что видовой состав микробов на космической станции был именно такой, какой мы ожидали бы найти в обычном земном доме, если полностью изолировать его от внешнего мира. Если вы будете поддерживать в своем жилище идеальный порядок и при этом держать плотно закрытыми все окна, двери и люки, у вас получится нечто похожее на МКС. Но это еще не все. Пробы, взятые в разных частях станции, оказались крайне похожими друг на друга. В них присутствовали одни и те же микробы. В этом отношении МКС напоминает первобытный дом, построенный из глины или листьев. В таких постройках, если сравнить их с современными домами, все виды встречаются повсюду. Есть только один нюанс. Сходство микробного населения во всех уголках традиционного дома, неважно, где он расположен – в Амазонии или в Намибии, объясняется абсолютным преобладанием бактерий из внешней среды. Эти виды находятся там повсеместно. А на МКС, как установила Ланг, сходство проб по видовому составу обусловлено доминированием человеческих бактерий, которые в отсутствие силы тяготения и других форм жизни равномерно распределяются по всему пространству станции. Если вы будете без устали чистить и мыть свой дом, вы добьетесь примерно такого же эффекта.


Вас также могут заинтересовать статьи:
Микробиом, в котором я живу
Как астронавтка горных гусей растила и в трубу запускала
Жизнь в пупке

Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение