Forskere finder, at rumstationers overflademikrobielle profil ligner huden på dens besætningsmedlemmer

En undersøgelse udført af et hold af nationale laboratorium og NASA-forskere har fundet ud af, at miljøet på den internationale rumstation er påvirket af den mikrobielle sammensætning af astronauterne selv.

Den femårige forskningsindsats repræsenterer den første undersøgelse, der sammenligner rumstationens miljømæssige mikrobielle profil (eller mikrobiom) med en astronauts mikrobiom ved hjælp af metagenomiske DNA-sekventeringsteknikker.

Deres papir, offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift i går PLOS One , er arbejdet udført af forskere fra Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) og tre NASA-centre - Jet Propulsion Laboratory (JPL), Ames Research Center i Silicon Valley og Johnson Space Center.

"Det er meget vigtigt at have kontinuerlig overvågning af mikrobiomet på rumstationen, fordi det vil hjælpe os med at identificere potentialet for mikrober, der kan skade astronauternes helbred, " sagde LLNL biolog Crystal Jaing, papirets hovedforfatter og hovedforsker for undersøgelsen Microbial Tracking (MT)-2.

Forskerne karakteriserede en astronauts mikrobielle profil, tager 88 kropsprøver af astronautens mund, næse, øre, hud og spyt - og fandt ud af, at mikrobiomet af rumstationsoverflader lignede besætningsmedlemmets hud.

Astronautprøverne blev indsamlet på otte forskellige tidspunkter - før flyvningen (22), under flyvningen (33) og efter flyvningen (33).

For at forstå, om besætningens mikrobiom interagerede med rumstationens miljø, miljøoverfladeprøver fra otte forskellige beboelige steder i rumstationen blev indsamlet fra to flyvninger. Miljøprøver fra en flyvning blev indsamlet af astronauten, hvis mikrobielle profil blev kompileret, og prøver fra den næste flyvning blev indsamlet efter astronautens afgang.

Den mikrobielle sammensætning af prøver fra både astronauten og rumstationens miljø blev målt ved hjælp af metagenomisk sekvensering og behandlet ved hjælp af Livermore Metagenomics Analysis Toolkit, en bioinformatiksoftware, der hurtigt identificerer mikrober ud fra enorme mængder DNA-sekvensdata.

Selvom denne undersøgelse brugte prøver returneret fra rummet, NASA har evnen til at identificere mikrober i realtid ombord på rumstationen og planlægger også mikrobiel overvågning i realtid på fremtidige rumfartøjer.

Denne undersøgelse bygger på Microbial Tracking-1-projektet, hvor den mikrobielle diversitet fra rumstationsoverflader og luftprøver var karakteriseret ved konventionel mikrobiologi, men ikke korreleret med astronauternes mikrobiom. MT-2-undersøgelsen udvidede denne undersøgelse ved at indsamle parallelle astronautprøver, sammen med prøver fra nøjagtig de samme overflader studeret af MT-1.

"Vi fandt i denne undersøgelse, at mikrobielle populationer af rumstationsoverflader ligner dem på besætningens hud. Dette kan hjælpe med at designe forebyggende foranstaltninger for at minimere risikoen mod potentielt problematiske mikroorganismer ombord på rumfartøjer bestemt til langsigtede rumrejser, " sagde Kasthuri Venkateswaran, en mikrobiolog med NASA's JPL og en af ​​avisens medforfattere.

Forskerne ønsker især at forstå, hvilke ændringer der sker i rumstationens mikrobielle samfund under rumflyvning.

"Vores hovedformål er at forstå de mikrobielle samfund i rumstationen, så vi kan bruge disse oplysninger til at designe diagnostik og modforanstaltninger for at sikre besætningens sundhed, især til lange rumflyvninger, som til månen og Mars, " sagde Jaing.

Jaings kollega og PLOS ET papir medforfatter, NASA Ames mikrobiolog David Smith, var enige, tilføjer, at mennesker bærer mikroorganismer overalt, hvor de rejser, inklusive plads.

"De langsigtede målinger fra denne undersøgelse vil give indsigt i, hvilke rumfartøjsassocierede mikrober man kan forvente på en langvarig menneskelig mission, " sagde Smith.

Der er behov for flere undersøgelser af mikrobers indvirkning på mennesker i lukkede miljøer, sagde forskerne, som "det gavnlige, godartede eller skadelige veje forbundet med mikrobe-vært-interaktioner er stadig dårligt forstået både på Jorden og i rummet."

Astronauts sundhed er beskyttet gennem rutinemæssig overvågning af mikrober på rumstationen, sammen med god ernæring og passende motion, samt gode person- og rumstationsaneringsprocesser.

"Mennesker med kompromisløse luftveje og sunde immunsystemer kan normalt bekæmpe potentielt skadelige mikrober, der bor inden for byggede levesteder. menneskelig rumflyvning introducerer nye risici, der skal overvejes, fordi astronauter kan blive mere modtagelige for infektioner under lange rumflyvningsmissioner, " skrev forskerne.

I deres papir, forskerne observerer, at rumstationen, en "ø" i rummet, tilbyder "en enestående placering" til at studere den interaktive dynamik mellem mennesker og mikroorganismer inde i lukkede levesteder.

Ud over Jaing, Venkateswaran og Smith, andre teammedlemmer er biologerne Nick Be og James Thissen og datalogen Aram Avila Herrera, hele LLNL; mikrobiolog Camilla Urbaniak fra NASA-JPL; rumbiolog Fathi Karouia fra Blue Marble Space hos NASA Ames; og virolog Satish Mehta fra Wyle Laboratories Inc. ved NASAs Johnson Space Center.

Artiklen er den første af flere undersøgelser, der vil blive offentliggjort med ny information fra forskerholdet, der kan hjælpe med at beskytte ikke kun astronauter på rumudforskningsmissioner, men også mennesker på Jorden.