Som om rummet ikke var farligt nok, bakterier bliver mere dødelige i mikrogravitation

Kina har lanceret sin Tianwen-1-mission til Mars. En raket holder en orbiter, lander og rover tog flugten fra landets Hainan-provins i går, med håb om at installere roveren på Mars' overflade i begyndelsen af ​​næste år.

Tilsvarende opsendelsen af ​​Emirates Mars Mission i søndags markerede den arabiske verdens indtog i interplanetariske rumrejser. Og den 30. juli vi forventer at se NASAs Mars Perseverance rover endelig lette fra Florida.

For mange nationer og deres folk, rummet er ved at blive den ultimative grænse. Men selvom vi får muligheden for at rejse smartere og hurtigere ud i rummet, meget er stadig ukendt om dets virkninger på biologiske stoffer, inklusive os.

Mens mulighederne for udforskning af rummet synes uendelige, det samme er dens farer. Og en særlig fare kommer fra de mindste livsformer på Jorden:bakterier.

Bakterier lever i os og overalt omkring os. Så uanset om vi kan lide det eller ej, disse mikroskopiske organismer følger med, hvor end vi går – også ud i rummet. Ligesom rummets unikke miljø har en indflydelse på os, så påvirker det også bakterier.

Vi kender endnu ikke problemets alvor

Alt liv på Jorden udviklede sig med tyngdekraften som en altid tilstedeværende kraft. Dermed, Jordens liv har ikke tilpasset sig til at tilbringe tid i rummet. Når tyngdekraften fjernes eller reduceres kraftigt, processer påvirket af tyngdekraften opfører sig også anderledes.

I rummet, hvor der er minimal tyngdekraft, sedimentation (når faste stoffer i en væske bundfældes til bunden), konvektion (overførsel af varmeenergi) og opdrift (kraften, der får visse genstande til at flyde) minimeres.

Tilsvarende kræfter som væskeoverfladespænding og kapillarkræfter (når en væske strømmer for at fylde et snævert rum) bliver mere intense.

Det er endnu ikke fuldt ud forstået, hvordan sådanne ændringer påvirker livsformer.

Hvordan bakterier bliver mere dødelige i rummet

bekymrende, forskning fra rumflyvningsmissioner har vist, at bakterier bliver mere dødelige og modstandsdygtige, når de udsættes for mikrotyngdekraft (når kun små tyngdekræfter er til stede).

I rummet, bakterier synes at blive mere resistente over for antibiotika og mere dødelige. De bliver også på denne måde i kort tid efter at de vender tilbage til Jorden, sammenlignet med bakterier, der aldrig forlod Jorden.

Ud over det, bakterier synes også at mutere hurtigere i rummet. Imidlertid, disse mutationer er overvejende for, at bakterierne skal tilpasse sig det nye miljø - ikke for at blive superdødelige.

Mere forskning er nødvendig for at undersøge, om sådanne tilpasninger gør, faktisk, lade bakterierne forårsage mere sygdom.

Bakterielt teamarbejde er dårlige nyheder for rumstationer

Forskning har vist, at rummets mikrotyngdekraft fremmer biofilmdannelse af bakterier.

Biofilm er tætpakkede cellekolonier, der producerer en matrix af polymere stoffer, der tillader bakterier at klæbe til hinanden, og til stationære overflader.

Biofilm øger bakteriers modstandsdygtighed over for antibiotika, fremme deres overlevelse og forbedre deres evne til at forårsage infektion. Vi har set biofilm vokse og fastgøres til udstyr på rumstationer, får det til at nedbrydes biologisk.

For eksempel, biofilm har påvirket Mir-rumstationens navigationsvindue, aircondition, ilt elektrolyse blokering, vandgenbrugsenhed og termisk kontrolsystem. Den længerevarende eksponering af sådant udstyr for biofilm kan føre til funktionsfejl, som kan have ødelæggende virkninger.

En anden påvirkning af mikrotyngdekraft på bakterier involverer deres strukturelle forvrængning. Visse bakterier har vist reduktioner i cellestørrelse og stigninger i celleantal, når de dyrkes i mikrogravitation.

I tilfældet med førstnævnte, bakterieceller med mindre overfladeareal har færre molekyle-celle-interaktioner, og dette reducerer effektiviteten af ​​antibiotika mod dem.

I øvrigt, fraværet af virkninger forårsaget af tyngdekraften, såsom sedimentation og opdrift, kunne ændre den måde, bakterier optager næringsstoffer på eller lægemidler beregnet til at angribe dem på. Dette kan resultere i øget lægemiddelresistens og smitsomhed af bakterier i rummet.

Alt dette har alvorlige konsekvenser, især når det kommer til langdistance-rumflyvninger, hvor tyngdekraften ikke ville være til stede. At opleve en bakteriel infektion, der ikke kan behandles under disse omstændigheder, ville være katastrofal.

Fordelene ved at udføre forskning i rummet

På den anden side, rummets virkninger resulterer også i et unikt miljø, der kan være positivt for livet på Jorden.

For eksempel, molekylære krystaller i rummets mikrotyngdekraft vokser sig meget større og mere symmetrisk end på Jorden. At have mere ensartede krystaller gør det muligt at formulere mere effektive lægemidler og behandlinger til at bekæmpe forskellige sygdomme, herunder kræft og Parkinsons sygdom.

Også, krystallisationen af ​​molekyler hjælper med at bestemme deres præcise strukturer. Mange molekyler, der ikke kan krystalliseres på Jorden, kan være i rummet.

Så, strukturen af ​​sådanne molekyler kunne bestemmes ved hjælp af rumforskning. Det her, også, vil bidrage til udviklingen af ​​lægemidler af højere kvalitet.

Optiske fiberkabler kan også laves til en meget bedre standard i rummet, på grund af den optimale dannelse af krystaller. Dette øger dataoverførselskapaciteten markant, gør netværk og telekommunikation hurtigere.

Når mennesker bruger mere tid i rummet, et miljø fyldt med kendte og ukendte farer, yderligere forskning vil hjælpe os til grundigt at undersøge risiciene – og de potentielle fordele – ved rummets unikke miljø.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.