Могут ли бактерии жить в космосе. В космосе нашли бактерии. Эксперимент с кишечной палочкой

Французские исследователи из Университета Нанси (Nancy-Université) в Лотарингии считают, что повышенная плодовитость, вирулентность и рост бактерий в космосе в сочетании с сокращением производства антител у астронавтов может стать серьезным препятствием на пути будущих длительных космических путешествий, сообщает агентство UPI.

Известно, что космические экспедиции способствуют ослаблению иммунной системы человека, при этом вирулентность (то есть способность микроорганизма или вируса...

Бактерии, собранные в деревне Бир на южном побережье Великобритании, провели в открытом космосе за бортом Международной космической станции (МКС) 553 дня, и многие из них остались жизнеспособными - таким образом, микроорганизмы установили своеобразный "рекорд" выживания в открытом космосе.

Цианобактерии под условным названием OU-20 в 2008 году поместили в специальные экспериментальные емкости за бортом европейского научного модуля "Коламбус" прямо на небольших кусочках породы, взятой со скал...

Бактерия Deinococcus radiodurans, способная существовать в самых экстремальных условиях, могла пережить межпланетное "путешествие" и стать источником жизни на Земле, считают ученые.

Название Deinococcus radiodurans переводится с греческого и латыни как "страшная ягода, способная переносить радиацию".

Бактерию диаметром 1,5-3,5 нанометра обнаружили в 1950-х годах в ходе эксперимента по стерилизации пищи с помощью радиации: из-за этой бактерии мясо испортилось даже после высокой дозы гамма...

Бактерии, обладающие «иммунитетом» к действию антибиотиков, могут защищать от них и своих сородичей, не обладающих собственной защитой, что может быть использовано для борьбы с устойчивыми к лекарству (антибиотикорезистентными) микроорганизмами, сообщает РИА «Новости» со ссылкой на публикацию в Nature в четверг.

Бактерии на поверхности кожи необходимы для поддержания здорового баланса кожи, доказали врачи Калифорнийского университета. На коже постоянно обитает обилие и разнообразие бактерий, но воспаление из-за их активности является нежелательным процессом.

Однако нормальные бактерии, живущие на кожной поверхности, наоборот препятствуют чрезмерному воспалению после физических повреждений, травм или раны, утверждают американские дерматологи. Врачи нашли ранее неизвестные молекулярные основы для...

Бактерии, присутствие которых во рту у человека является нормой, придают вкус таким продуктам, как вино, лук и перец, а при отсутствии бактерий значительная часть вкуса теряется, говорится в статье, опубликованной швейцарскими специалистами.

Ранее ученые выяснили, что слюна превращает некоторые не имеющие запаха пищевые компоненты в сильно пахнущие соединения, называемые тиолами, которые придают специфический вкус ряду продуктов.

В новом исследовании ученые из пищевой компании Firmenich в...

Бактерии, Сальмонелла (Salmonella), также именуемые Salmonella enteritidis, могут проникнуть в яйцо несколькими способами. Одним из распространенных способов является заражение скорлупы яйца фекальным материалом. Бактерии присутствуют в кишечниках и испражнениях зараженных людей и животных, включая куриц, и могут попасть в яйца во время насеста, когда курицы сидят на них.

Строгие меры по очистке и проверке "производителей" скорлупы были осуществлены в 1970 году, чтобы сократить...

Бактерии, живущие на глубине более 200 метров, оказались недостающим звеном углеродного цикла в океане – именно они связывают углекислый газ наряду с другими одноклеточными обитателями океана, археями, сообщают авторы статьи,.

Археи – одноклеточные организмы, отличающиеся как от бактерий, так и от всех других организмов, клетки которых имеют ядра (эукариоты). Археи составляют около трети микробного «населения» глубин Мирового океана. Ранее считалось, что именно археи в океане в процессе...

История эта началась полтора года назад, в феврале 2009 года, когда международная группа исследователей во главе с Кристофером Мак Кэем, планетологом из Исследовательского центра NASA, выступила с инициативой об ужесточении требований биологической безопасности к исследовательским миссиям на другие планеты.

По мнению ученых, требования Комитета по исследованию космического пространства (Council on Space Research - COSPAR) Международного совета научных союзов, которым подчиняются NASA, ESA и...

Причина проста, и имя ей - Марс. Астробиологи уже давно подозревают, что в не столь уж отдаленные (по космическим меркам) времена атмосфера Марса была теплой и влажной, а значит, на нем могла существовать жизнь. При этом опыт Земли показывает, что жизнь - такая штука, которую в принципе невозможно истребить. Бактерии-экстремофилы встречаются в самых глубоких океанских впадинах и на вершинах гор, в жерлах огнедышащих вулканов и во льдах Антарктиды, где условия для жизни ничуть не лучше...

Условия микрогравитации приводят к постоянным мутациям у бактерий, вынуждая их очень быстро размножаться.

© progress.online

По всей видимости, так запускается защитный механизм и это не самая хорошая новость для человечества. Организм каждого из нас переполнен бактериями и могут быть серьезные проблемы при освоении космического пространства.

Эксперимент с кишечной палочкой

Астробиологи из Университета Хьюстона провели исследование колонии бактерий Escherichia coli (кишечная палочка), проследив за 1000 поколений простейших в условиях имитации микрогравитации. Было обнаружено, что бактерии размножались в 3 раза быстрее чем их "собратья", находящиеся в привычных земных условиях.

Кишечная палочка продемонстрировали 16 типов мутаций и пока не совсем известно, как это влияет на скорость развития бактерий и является ли это какой-то индивидуальной особенностью отдельных особей.

"Это было самое масштабное исследование в данном направлении. Мы рассматривали весь геном бактерий, фиксируя каждую отдельную мутацию", - прокомментировал эксперимент Джейсон Розенцвейг, один из членов научной команды.

Когда бактерии из условий микрогравитации были помещены в обычные земные, то 72% особей сохранили свои мутации, что указывает на постоянную угрозу для жизни тех, кто будет участником длительного космического путешествия.

"Мы видим быстрые и необратимые изменения. Нам нужно понять, что заставляет бактерии мутировать и размножаться с такой скоростью", - дополнил коллегу Джордж Фокс.

Угроза для землян

Предыдущие исследования еще никогда не были настолько глубокими и их продолжительность в условиях микрогравитации была значительно скромнее.

© kidskunst.info

Ранее был зафиксирован аномально быстрый рост бактерий при изменении привычных условий и установлено, что большинство известных штаммов бактерий растут на 60% быстрее именно в условиях микрогравитации.

На данный момент на борту МКС тоже проводятся непродолжительные эксперименты по выращивании бактерий и члены экипажа отмечают необычное поведение простейших.

"Дальнейшее изучение поведения бактерий в условиях микрогравитации крайне важно. Мутировавшие организмы способны вернуться на Землю, но и здесь они будут сохранять агрессивное поведение, быстрый рост и зашкаливающую скорость размножения. Это явная угроза для всей нашей цивилизации, а не только для колонистов", - сказал Джейсон Розенцвейг.

Кишечная палочка, которая была подвержена эксперименту, несмотря на ряд мутаций, осталась бессильна перед антибиотиками и это, пожалуй, все еще хорошая новость.

Найденных на внешней обшивке Международной Космической Станции?

Вкратце - в рамках программы исследования жизнеспособности бактерий в условиях космического пространства (проводимой русскими космонавтами на МКС) с внешней поверхности станции регулярно берутся мазки, затем анализируемые на содержание биологических составляющих. Ранее (летом 2017 года) в таких пробах были уже обнаружены фрагменты ДНК земных микроорганизмов, предположительно, вынесенных в Космос из земной атмосферы.

И вот теперь космонавты обнаружили на внешней поверхности станции не просто фрагменты ДНК или бактериальные споры, но вполне себе живые бактерии, успешно поселившиеся и размножающиеся в условиях космического вакуума, регулярных экстремальных перепадов температур и жесткого ультрафиолетового облучения. При этом космонавты убеждены, что раньше этих бактерий на поверхности модулей станции не было.

Три основные версии:

* Бактерии были занесены случайно космонавтами - наиболее, следует честно признать, вероятный сценарий. И все же даже в этом случае, мы многое сможем узнать о способности микроорганизмов не только выживать в вакууме, но и успешно заселять новые площадки - в столь неблагоприятных условиях!

* Бактерии были занесены из Космоса но имеют земное происхождение - второй по вероятности сценарий. За последние годы, было предложено несколько возможных механизмов "выноса" вполне земных бактерий в ионосферу Земли, и фрагменты ДНК земных бактерий вполне себе наблюдались в космической пыли, собранной с обшивки МКС. Таким образом, открытие жизнеспособных бактерий на МКС вполне может перевернуть наши взгляды на возможность панспермии. Пусть даже и панспермии "от нас", т.е. переноса микрожизни с Земли к другим планетам.

* Ну, и наконец самый волнующий - и самый, надо признать, маловероятный сценарий - что бактерии на поверхности МКС действительно являются организмами внеземного происхождения. Трудно даже представить научные последствия такого открытия: на целый ряд ключевых вопросов биологии могут быть получены ответы просто за счет того, что мы наконец-то сможем узнать - насколько типичным было развитие жизни на Земле.

Вне зависимости от того, какой сценарий все же будет признан истинным - хотелось бы, разумеется, чтобы третий... :) - наше познание Вселенной и жизни на Земле продвинется значительно. И это - очередной важный аргумент в пользу именно человеческого освоения Космоса. Да, соответствующим образом спроектированные автоматы могут ставить эксперименты не хуже людей. Но могут ли автоматы подмечать случайности?...

Нередко можно услышать: мне понятно, почему ученые направляли в космос высокоорганизованных живых существ - собак. Это необходимо для обеспечения полной безопасности космического полета человека. Но зачем нужно было отправлять на кораблях-спутниках микроорганизмы и даже субмикроскопические существа - ? Вот на этот вопрос я и хочу кратко ответить в этой статье.

Использование одноклеточных организмов в космических экспериментах вызывалось целым рядом причин, и прежде всего, конечно, тем, что в межпланетном пространстве могли обнаруживаться излучения, способные вызывать серьезные клеточные повреждения у животных. Не исключено, что у собак и кроликов, побывавших в космосе, отклонения могли и не выявиться, так как целостный организм способен компенсировать скрытые клеточные повреждения. Вместе с тем возникает и другая, не менее важная в практическом и теоретическом отношении проблема - влияние космического излучения на наследственность.

Теперь легко объяснить, почему было решено использовать микроорганизмы. Они обладают большим диапазоном чувствительности к ионизирующей радиации, начиная от одного до нескольких тысяч рентген. Это позволяет изучить биологическое действие самых различных доз космического излучения, с которыми мог бы встретиться космонавт во время полетов по заданной орбите. В опытах на кораблях-спутниках в качестве биологических объектов, реагирующих только на очень большие дозы ионизирующей радиации, были использованы различные виды : Кишечная палочка, стафилококк, палочка маслянокислого брожения и другие.

Наследственные свойства бактерий, в частности кишечной палочки К-12, были детально изучены еще в лабораторных условиях с помощью тончайших методов микробиологии. Они позволяют выявить бактериальные клетки с патологически измененной наследственностью под влиянием больших доз ионизирующей радиации (порядка нескольких тысяч рентген и больше). Если даже в зонах орбит движения космических кораблей не будет такого мощного радиационного воздействия, биологи все равно должны учитывать возможности влияния энергии и проникающей способности отдельных компонентов космической радиации - протонов, альфа-частиц, а также ядер более тяжелых элементов, которые могут убить клетку или вызвать серьезные клеточные повреждения.

Явления мутации у бактерий (то есть патологического изменения наследственности) связаны с потерей способности клетки самостоятельно синтезировать аминокислоты или витамины, необходимые для роста и размножения микроорганизма. В случае обнаружения большого числа таких бактериальных клеток легко было бы определить (и предупредить) опасность, подстерегающую космонавта в полете.

Для изучения возможных изменений в структуре бактериальной клетки под влиянием факторов космического пространства были использованы новейшие методы, в частности техника ультратонких срезов бактерий и их электроноскопическое исследование. На спутниках находились и высокочувствительные бактерии - так называемые лизогенные, способные реагировать на малые дозы ионизирующей радиации (до 1 рентгена) путем образования и выделения бактериофагов. Под влиянием даже небольших доз рентгеновского или ультрафиолетового облучения лизогенные бактерии приобретают способность к повышенной продукции бактериофагов. С помощью специальных методов можно затем точно определить число пораженных бактерий, образующих эти фаги.

Так устанавливается наследственная реакция (повышенная лизогенность) бактерий в ответ на действие внешних факторов. Вот почему эта модель была использована в качестве биологического индикатора, по которому можно судить о вредности и генетических последствиях радиации в малых дозах во время пребывания живого существа в различных зонах космического пространства.

Как долго могут существовать клетки при космических полетах? Для ответа на этот вопрос были разработаны и сконструированы специальные малогабаритные автоматические приборы - биоэлементы. Они были установлены на космических кораблях и автоматически регистрировали основные функции жизнедеятельности бактерий и при необходимости передавали на Землю радиосигналы о состоянии этих мельчайших живых существ. В автоматических биоэлементах микробы могут находиться в космосе в течение практически любых сроков полета ракет - месяцы, годы, десятки и более лет. По истечении заданного срока можно включить приборы, и тотчас же будут переданы на Землю сведения, которые могут точно характеризовать биологическую активность микроорганизмов. Живые существа микроскопических размеров не требуют большого запаса питания и поэтому являются очень удобной моделью для космической биологии.

Большой интерес представляет сопоставление микробиологических данных с опытами на кораблях-спутниках по использованию культуры человеческих раковых клеток. По чувствительности эти занимают промежуточное положение между лизогенными и нелизогенными клетками кишечной палочки. Таким образом, перед нами гамма биологических индикаторов на различные уровни ионизирующего излучения. Культура раковых клеток привлекла внимание исследователей благодаря своей способности хорошо расти на синтетических питательных средах в виде отдельных колоний, что облегчает наблюдения за развитием клеток, характером клеточного повреждения. Наконец, этот метод позволяет точно учитывать количество сохранившихся поврежденных и отмерших клеток в культуре тканей, подвергшейся воздействию ускорения, вибрации, невесомости.

Так микробы, субмикроскопические организмы - бактериофаги и изолированные клетки человеческого тела помогали решать важную задачу биологического исследования трассы первого в мире космического полета человека. Вполне естественно, что применение методов космической биологии будет и в дальнейшем способствовать разработке эффективных мер защиты, обеспечивающих безопасность более длительных полетов космонавтов.

P. S. О чем еще думают британские ученные: о том, что как ни крути, а поездка в космос, пусть даже с микроорганизмами за компанию – вещь невероятно крутая. Также в такую поездку было бы полезным взять фото и видео аппаратуру, диктофон, дабы сразу же на него записывать свои впечатления, (к слову хороший диктофон zoom h4 можно купить в Portativ.ua/). Но увы такое явление как космический туризм только-только зарождается и для отправки себя любимого на орбиту необходимо выложить кругленькую суму, но мы верим, что с дальнейшем развитием науки и технического прогресса такие поездки станут доступны каждому.

Внезапно разгоревшийся интерес космического агентств к микробиоте человеческого организма в целом и анаэробным кишечным бактериям в особенности начался с одного странного доклада, прочитанного перед аудиторией состоявшей из летчиков-испытателей и медиков НАСД* в конце апреля 1964 года.

Как будто главному врачу НАСД Чарльзу Берри и без того не хватало забот с предсказаниями, что глазные яблоки будут лопаться при нулевой гравитации (к счастью, опровергнутыми) или что после длительного пребывания в невесомости мышцы и кости будут превращаться в кашу! А теперь еще нашелся ученый утверждавший, что главной опасностью для астронавтов могут оказаться поцелуи их жен после возвращения мужей из изоляции в богатую микробами земную атмосферу. “Микробный шок” - вот как назвал это Дон Лаки в своем докладе на организованной НАСА конференции на тему “Питание в космосе”, проходившей в Университете Южной Флориды14. “Смертельный поцелуй Дона Лаки” - такие заголовки появились на следующий день в газетах.

Лаки, один из первопроходцев гнотобиологии, уже знал, что происходит, если изолировать небольшую группу выращенных обычным способом крыс в герметически закрытой камере, а затем поить их стерильной водой и кормить исключительно стерильной пищей (ситуация, не лишенная сходства с положением астронавтов, живших в течение всего полета на растворимых напитках марки Тапд и сублиованных продуктах). Через пару месяцев разнообразие митерий в кишечниках этих животных сокращалось с сотни лишним до всего лишь одного или двух видов.

“Наша нормальная микрофлора образована, очевидно, не столько коренным населением, сколько непрерывным потоком новых иммигрантов”, - объяснял Лаки. £6з их притока эта богатая и разнообразная экосистема градирует в направлении монокультуры. В зависимости оттого, кто при этом победит, уже сама по себе потеря разнообразия может оказаться смертельной. В качестве примера Лаки привел кишечную палочку. В благотворном присутствии каких-то других кишечных бактерий, сказал он, кишечная палочка остается безвредной. Но сама по себе она оказалась смертоносном 5. При этом даже если победителем окажется какой-нибудь безвредный микроорганизм, результатом такой победы может стать “обленившаяся” иммунная система. В своих экспериментах Лаки наблюдал, как легко животные с обедненной микрофлорой заболевали и умирали после того, как их возвращали обратно в нормальную крысиную колонию.

Отсюда и возникла идея “смертельного поцелуя”. Полет на Луну должен был продлиться около трех недель. Прибавьте к этому месячный карантин после возвращения (чтобы убедиться, что астронавты не подхватили какую-нибудь опасную лунную инфекцию). Они вернутся из изоляции с обедненной микрофлорой и нарушенной работой иммунной системы. А жены бросятся к ним в объятия с поцелуями. “У нас не может быть серьезных сомнений в том, что одной из проблем будущих астронавтов станет та или иная разновидность, или те или иные разновидности, микробного шока, - подытожил Лаки.

Некоторые из этих разновидностей могут оказаться настолько легкими, что будут представлять лишь чисто научный интерес. Другие могут вызывать болезни и смерть”.

Предсказания Лаки сделали “просто интересную” проблему микрофлоры человеческого организма вопросом жизни и смерти. Чарльз Берри быстро изыскал для Лаки средства на изучение микрофлоры приматов, которых в течение года содержали на диете из обезвоженной и облученной космической пищи. Заодно Лаки сумел провести исчерпывающий учет микроорганизмов в рамках запланированного ранее исследования физических и психологических последствий тридцатидневного пребывания шести летчиков-испытателей в условиях, приближенных к космическим. Этот учет включал десятикратное взятие мазков из горла, ротовой полости и с поверхности кожи, а также ежедневный анализ стула в течение всего периода изоляции. Все образцы передавались через туннель с двумя дверями, разделявший летчиков и микробиологов Лоррейн Голл и Филлис Райли. В ходе работы исследовательницы использовали более 150 тысяч чашек Петри и пробирок с питательной средой и изучили более ю тысяч микропрепаратов. Правда, их работа ограничивалась известными микроорганизмами, то есть поддающимися выращиванию в лабораторных культурах, в том числе и некоторыми анаэробами из числа наименее привиредливых.

Как и ожидалось, они обнаружили, что общая численность бактерий на коже астронавтов за время изоляции и ограниченной возможности мыться возрастала, причем некоторые потенциально опасные разновидности стафилококков и стрептококков стали доминировать. Ни одно из этих изменений не привело к развитию заболеваний. Однако существенный сдвиг в кишечной микрофлоре космонавтов породил в ограниченном пространстве испытательной камеры другую, более неотложную, проблему - вспышку метеоризма, столь неприятную, что специалисты НАСА по питанию получили срочное указание исследовать влияние диеты на выделяющих газы кишечных бактерий.

И всё же все шестеро астронавтов вышли из экспериментальной камеры здоровыми и оставались здоровыми Течение следующего месяца. Исследование оставило \ ответа вопрос о том, могут ли у астронавтов произойти кие-то более существенные изменения в результате более продолжительной изоляции, и если да, то какие.

В 1966 году Берри получил повышение: из “главного тора астронавтов” он стал руководителем отдела биомедицинских исследований НАСА. Помимо необходимости защитить астронавтов от микробного шока перед ним стояла задача сделать так, чтобы их собственные бактерии не помешали запланированным поискам жизни на Луне, ученые НАСА смогли бы отличить лунных микробов (если они существуют) от земных лишь в том случае, если у них в распоряжении будет полный перечень всех организмов, “загрязняющих” самих астронавтов, их скафандры, оборудование и вообще все, к чему они прикасаются. Берри положил начало исследованиям в этом направлении, возглавив подготовку систематического каталога микрофлоры кожи и ротовой полости астронавтов до и после двух предшествующих полетов кораблей серии “Джемини”. Он нанял микробиолога Джеральда Тейлора, чтобы тот возглавил подготовку более полного каталога микрофлоры команды для всех полетов “Аполлонов”.

Что касается опасных изменений в микрофлоре астронавтов, Тейлор выяснил, что у участников первых полетов “Аполлонов” наблюдались симптомы, соответствующие заражению грибком Candida, в изобилии отмеченном в ротовой полости и в образцах стула многих астронавтов, возвращавшихся из полетов на “Аполлонах”. Поэтому он предсказывал, что, за исключением легко излечимой молочницы полости рта, ничто более серьезное не должно случиться в результате более продолжительной изоляции, которую предполагал предстоящий полет “Аполлона-11” на Луну. В августе 1969 года, когда Базз Олдр Нил Армстронг и Майкл Коллинз прошли после возвращения с Луны трехнедельный карантин, никто не запрещал женам их целовать, хотя Берри и позаботился о том чтобы избавить астронавтов от обычной толпы репортёров и фотографов, выпустив их из карантина глубокой ночью.

Но микробиологи и врачи НАСА не забывали о возможности микробного шока в свете уже планировавшегося тогда запуска орбитальной станции “Скайлэб”, на которой астронавтам предстояло проводить до нескольких месяцев Наметившаяся разрядка в соревновании НАСА с советской космической программой усугубила эти страхи, потому что советская сторона сообщала о намного более серьезных и потенциально опасных изменениях в микрофлоре космонавтов, чем какие-либо изменения, выявленные в исследованиях НАСА. Самым загадочным был отмеченный советскими исследователями настоящий захват кишечного тракта горсткой устойчивых к медикаментам и производящих токсины бактериальных штаммов.

Берри изо всех сил добивался выделения средств на проведение подробнейшего пятидесятишестидневного исследования имитации полета на “Скайлэб” в испытательной камере для создания условий больших высот в Космическом центре имени Джонсона. Но после победы в лунной гонке конгресс урезал щедрый годовой бюджет НАСА на сотни миллионов долларов. Берри удалось добыть для Тейлора сумму, которой хватило лишь на проведение поверхностного анализа микробиоты команды и от которой осталось немного денег, позволивших поручить другой группе более глубокое исследование кишечных бактерий тех же астронавтов. И все же этих остатков хватило на то, чтобы дать толчок изучению анаэробной “темной материи” человеческого микрокосмоса.