Предотвращение появления плесени на будущих космических станциях

Изображения сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) пыли МКС из исходной пыли (A) и инкубации при 50% ERH (B) показывают волокнистые пылевые материалы, но не рост грибков. Рост грибков, включая споры, удлиненные гифы и различные грибковые пропагулы, наблюдался в пыли МКС, инкубированной при 85% ERH (C) и 100% ERH (D) в течение 2 недель при 25℃. Автор: Microbiome (2024). DOI: 10.1186/s40168-024-01864-3

Плесень способна выживать в самых суровых условиях, поэтому, чтобы остановить рост вредоносных спор на будущих космических станциях, новое исследование предлагает новый способ предотвращения ее распространения.

Исследователи разработали прогностический подход для моделирования непреднамеренного роста микроорганизмов в критических пространствах и применили его к жизни на Международной космической станции.

Анализ образцов пыли, полученных с космической станции, показал, что многократное воздействие повышенной влажности даже в течение короткого времени может привести к быстрому росту микроорганизмов и изменению состава пыли, что облегчает размножение микробов, таких как грибки.

Исследование дает важную информацию о том, как можно поддерживать здоровую окружающую среду во время будущих миссий, особенно с учетом того, что коммерческая космическая отрасль начинает побуждать все больше людей жить и работать над Землей, говорит Карен Даннемиллер, старший автор исследования и доцент кафедры гражданского, экологического и геодезического строительства и наук об охране окружающей среды в Университете штата Огайо.

«Очень важно понимать воздействия, которые происходят в космической среде, отчасти потому, что мы видим изменения иммунной системы у астронавтов», — сказала она. «Люди, которые обычно являются здоровыми, могут быть особенно уязвимы для микробов в космосе, больше, чем на Земле».

Исследование опубликовано в журнале Microbiome.

Чтобы обеспечить тщательный контроль уровня пыли на борту МКС, космонавты должны каждую неделю очищать защитные экраны, которые закрывают фильтры системы вентиляции воздуха космической станции. В этом исследовании четыре отдельных образца пыли, собранных в вакуумных пакетах в ходе этих хозяйственных работ, были отправлены команде Даннемиллера для тестирования.

После инкубации образцов в течение двух недель при различных уровнях относительной влажности для моделирования сценария, в котором непредвиденное событие, например, временный отказ системы вентиляции воздуха, может вызвать всплески влажности, анализ показал, что грибки и бактерии могут расти в тех же концентрированных количествах, что и пыль, собранная из жилых домов на земле.

«Космические корабли на самом деле не так уж сильно отличаются от того, что мы видим на Земле, с точки зрения уникального внутреннего микробиома», — сказал Николас Настаси, ведущий автор исследования и научный сотрудник Лаборатории качества внутренней среды в Огайо. «Если вы поместите людей в пространство, там всегда будут микробы, поэтому важно предотвратить их распространение, потому что, как только оно начнется, избавиться от него зачастую будет не так уж и просто».

Космические корабли особенно подвержены росту микробов, поскольку они представляют собой замкнутую среду, где люди постоянно выдыхают влагу. Если эта влага накапливается, может начать расти плесень, как это было на прошлых космических станциях, таких как «Мир». Хотя на МКС значительно улучшен контроль влажности, непредвиденные ситуации все еще могут легко возникнуть, сказал Настаси.

Кроме того, хотя земная и космическая среды сложны по-своему, они чаще всего содержат схожие основные микробные сообщества, сказал Настаси. Более того, сохранение знаний об эволюции этих сообществ гарантирует, что уязвимые люди как на Земле, так и за ее пределами получат информацию, необходимую для поддержания здорового внутреннего микробиома на космической станции.

«При проектировании некоторых из наших нынешних систем космической станции мы уже усвоили много действительно важных уроков в плане того, как держать влажность под контролем», — сказал Даннемиллер. «Теперь мы узнаем еще больше, что сможем использовать для совершенствования этих систем в будущем».

В целом исследование также предполагает, что исследования группы могут впоследствии помочь в разработке протоколов планетарной защиты, направленных на предотвращение загрязнения Земли или любых других небесных тел, которые могут посетить люди.

Далее команда, вероятно, будет работать над тем, чтобы выяснить, какое влияние оказывают другие непроверенные переменные космического полета, такие как микрогравитация, радиация и повышенный уровень углекислого газа, на рост микробов на аналогичных рабочих космических станциях, таких как лунная станция NASA Gateway или другие предстоящие коммерческие проекты. Многие из их будущих проектов также выиграют от наземного аналога научного парка Джорджа Вашингтона Карвера в Университете штата Огайо, копии научного парка космической станции Starlab, которая позволит исследователям проводить параллельные миссии на Земле.

«Есть много других уникальных факторов космического полета, которые мы можем потенциально добавить к этим микробным моделям, чтобы сделать их более точными и полезными», — сказал Настаси. «Мы продолжим совершенствовать то, что мы делаем для поддержания этих здоровых космических сред, и беспрецедентный доступ к такой платформе, как Starlab, окажет нам огромную помощь».

Больше информации: Nicholas Nastasi et al, Predicting how varying moisture conditions impact the microbiome of dust collected from the International Space Station, Microbiome (2024). DOI: 10.1186/s40168-024-01864-3

Источник: The Ohio State University