Чи можуть бактерії жити у космосі. У космосі виявили бактерії. Експеримент із кишковою паличкою

Французькі дослідники з Університету Нансі (Nancy-Université) у Лотарингії вважають, що підвищена плодючість, вірулентність та зростання бактерій у космосі у поєднанні зі скороченням виробництва антитіл у астронавтів може стати серйозною перешкодою на шляху майбутніх тривалих космічних подорожей, повідомляє агенція UPI.

Відомо, що космічні експедиції сприяють ослабленню імунної системи людини, при цьому вірулентність (тобто здатність мікроорганізму чи вірусу).

Бактерії, зібрані в селі Бір на південному узбережжі Великобританії, провели відкритому космосіза бортом Міжнародної космічної станції(МКС) 553 дні, і багато хто з них залишився життєздатним - таким чином, мікроорганізми встановили своєрідний "рекорд" виживання у відкритому космосі.

Ціанобактерії під умовною назвою OU-20 у 2008 році помістили у спеціальні експериментальні ємності за бортом європейського наукового модуля "Коламбус" прямо на невеликих шматочках породи, взятої зі скель.

Бактерія Deinococcus radiodurans, здатна існувати в найекстремальніших умовах, могла пережити міжпланетну "подорож" та стати джерелом життя на Землі, вважають вчені.

Назва Deinococcus radiodurans перекладається з грецької та латини як "страшна ягода, здатна переносити радіацію".

Бактерію діаметром 1,5-3,5 нанометра виявили у 1950-х роках у ході експерименту зі стерилізації їжі за допомогою радіації: через цю бактерію м'ясо зіпсувалося навіть після високої дози гама.

Бактерії, що володіють «імунітетом» до дії антибіотиків, можуть захищати від них і своїх родичів, які не мають власного захисту, що може бути використане для боротьби зі стійкими до ліків (антибіотикорезистентними) мікроорганізмами, повідомляє РИА «Новости» з посиланням на публікацію в Nature Четвер.

Бактерії на поверхні шкіри необхідні підтримки здорового балансу шкіри, довели лікарі Каліфорнійського університету. На шкірі постійно мешкає велика кількість і різноманітність мікробів, але запалення через їх активність є небажаним процесом.

Проте нормальні бактерії, що живуть на шкірній поверхні, навпаки, перешкоджають надмірному запаленню після фізичних пошкоджень, травм або рани, стверджують американські дерматологи. Лікарі знайшли раніше невідомі молекулярні...

Бактерії, присутність яких у роті у людини є нормою, надають смак таким продуктам, як вино, цибуля та перець, а за відсутності бактерій значна частина смаку втрачається, йдеться у статті, опублікованій швейцарськими фахівцями.

Раніше вчені з'ясували, що слина перетворює деякі харчові компоненти, що не мають запаху, на сильно пахнучі сполуки, звані тіолами, які надають специфічного смаку ряду продуктів.

У новому дослідженні вчені з харчової компанії Firmenich...

Бактерії, Сальмонелла (Salmonella), також називані Salmonella enteritidis, можуть проникнути в яйце декількома способами. Одним з найпоширеніших способів є зараження шкаралупи яйця фекальним матеріалом. Бактерії присутні в кишечниках і випорожненнях заражених людей і тварин, включаючи курок, і можуть потрапити в яйця під час сідала, коли курки сидять на них.

Суворі заходи з очищення та перевірки "виробників" шкаралупи були здійснені в 1970 році, щоб скоротити...

Бактерії, що живуть на глибині понад 200 метрів, виявилися недостатньою ланкою вуглецевого циклу в океані - саме вони пов'язують вуглекислий газпоряд з іншими одноклітинними мешканцями океану, археями, повідомляють автори статті.

Археї - одноклітинні організми, що відрізняються як від бактерій, так і від усіх інших організмів, клітини яких мають ядра (еукаріоти). Археї становлять близько третини мікробного «населення» глибин Світового океану. Раніше вважалося, що саме археї в океані...

Історія ця почалася півтора роки тому, у лютому 2009 року, коли міжнародна група дослідників на чолі з Крістофером Мак Кеєм, планетологом з Дослідницького центру NASA, виступила з ініціативою щодо посилення вимог біологічної безпеки до дослідних місій на інші планети.

На думку вчених, вимоги Комітету з дослідження космічного простору (Council on Space Research - COSPAR) Міжнародної ради наукових спілок, яким підпорядковуються NASA, ESA та...

Причина проста, а ім'я їй - Марс. Астробіологи вже давно підозрюють, що в не настільки вже віддалені (за космічними мірками) часи атмосфера Марса була теплою і вологою, а отже, на ньому могло існувати життя. При цьому досвід Землі показує, що життя така штука, яку в принципі неможливо винищити. Бактерії-екстремофіли зустрічаються в найглибших океанських западинах і на вершинах гір, у жерлах вогнедишних вулканів та у льодах Антарктиди, де умови для життя анітрохи не кращі.

Умови мікрогравітації призводять до постійних мутацій у бактерій, змушуючи їх швидко розмножуватися.

© progress.online

Очевидно, так запускається захисний механізмі це не найкраща новина для людства. Організм кожного з нас переповнений бактеріями і може бути серйозні проблеми при освоєнні космічного простору.

Експеримент із кишковою паличкою

Астробіологи з Університету Х'юстона провели дослідження колонії бактерій Escherichia coli (кишкова паличка),простеживши за 1000 поколінь найпростіших за умов імітації мікрогравітації. Було виявлено, що бактерії розмножувалися втричі швидшеніж їх "побратими", що перебувають у звичних земних умовах.

Кишкова паличка продемонстрували 16 типів мутаційі поки не зовсім відомо, як це впливає на швидкість розвитку бактерій і чи це якийсь індивідуальною особливістюокремих особин.

"Це було саме масштабне дослідженняу цьому напрямку. Ми розглядали весь геном бактерій, фіксуючи кожну окрему мутацію", - прокоментував експеримент Джейсон Розенцвейг, один із членів наукової команди.

Коли бактерії з умов мікрогравітації були поміщені у звичайні земні, то 72% особин зберегли свої мутації,що вказує на постійну загрозу життю тих, хто буде учасником тривалої космічної подорожі.

"Ми бачимо швидкі та незворотні зміни. Нам потрібно зрозуміти, що змушує бактерії мутувати та розмножуватися з такою швидкістю", - доповнив колегу Джордж Фокс.

Загроза для землян

Попередні дослідження ще ніколи не були настільки глибокими і їхня тривалість в умовах мікрогравітації була значно скромнішою.

© kidskunst.info

Раніше було зафіксовано аномально швидке зростання бактерій при зміні звичних умовта встановлено, що більшість відомих штамів бактерій зростають на 60% швидшесаме в умовах мікрогравітації.

На даний момент на борту МКС також проводяться нетривалі експерименти з вирощування бактерій і члени екіпажу відзначають незвичайна поведінка найпростіших.

"Дальнє вивчення поведінки бактерій в умовах мікрогравітації вкрай важливо. Мутували організми здатні повернутися на Землю, але і тут вони зберігатимуть агресивну поведінку, швидке зростання і швидкість розмноження, що зашкалює. Це явна загроза для всієї нашої цивілізації, а не тільки для колоністів", - - сказав Джейсон Розенцвейг.

Кишкова паличка, яка була піддана експерименту, незважаючи на ряд мутацій, залишилася безсилою перед антибіотиками і це, мабуть, досі гарна новина.

Знайдені на зовнішній обшивці Міжнародної Космічної Станції?

Коротко - у рамках програми дослідження життєздатності бактерій в умовах космічного простору (що проводиться російськими космонавтами на МКС) із зовнішньої поверхні станції регулярно беруться мазки, потім аналізовані на вміст біологічних складових. Раніше (влітку 2017 року) у таких пробах були вже виявлені фрагменти ДНК земних мікроорганізмів, які, ймовірно, винесені в Космос із земної атмосфери.

І ось тепер космонавти виявили на зовнішній поверхні станції не просто фрагменти ДНК або бактеріальні суперечки, але цілком живі бактерії, що успішно оселилися і розмножуються в умовах космічного вакууму, регулярних екстремальних перепадів температур і жорсткого ультрафіолетового опромінення. При цьому космонавти переконані, що раніше ці бактерії на поверхні модулів станції не мали.

Три основні версії:

* Бактерії були занесені випадково космонавтами – найбільш, слід чесно визнати, ймовірний сценарій. І все ж таки навіть у цьому випадку, ми багато чого зможемо дізнатися про здатність мікроорганізмів не тільки виживати у вакуумі, а й успішно заселяти нові майданчики - в таких несприятливих умовах!

* Бактерії були занесені з Космосу але мають земне походження- другий за імовірністю сценарій. За Останніми роками, було запропоновано кілька можливих механізмів "виносу" земних бактерій в іоносферу Землі, і фрагменти ДНК земних бактерій цілком собі спостерігалися в космічного пилу, Зібраної з обшивки МКС. Таким чином, відкриття життєздатних бактерій на МКС може перевернути наші погляди на можливість панспермії. Нехай навіть панспермії " від нас " , тобто. перенесення мікрожиття із Землі до інших планет.

* Ну, і нарешті найбільш хвилюючий - і самий, треба визнати, малоймовірний сценарій - що бактерії на поверхні МКС справдіє організмами позаземного походження. Важко навіть уявити наукові наслідки такого відкриття: на цілу низку ключових питань біології можуть бути отримані відповіді просто за рахунок того, що ми нарешті зможемо дізнатися - наскільки типовим був розвиток життя на Землі.

Незалежно від того, який сценарій все ж таки буде визнаний істинним - хотілося б, зрозуміло, щоб третій... :) - наше пізнання Всесвіту і життя на Землі просунеться значно. І це черговий важливий аргумент на користь саме людського освоєння Космосу. Так, відповідним чином спроектовані автомати можуть ставити експерименти. гірше за людей. Але чи можуть автомати помічати випадковості?

Нерідко можна почути: мені зрозуміло, чому вчені спрямовували до космосу високоорганізованих живих істот – собак. Це необхідно для забезпечення повної безпеки космічного польоту людини. Але навіщо треба було відправляти на кораблях-супутниках мікроорганізми і навіть субмікроскопічні істоти? Ось на це запитання я хочу коротко відповісти в цій статті.

Використання одноклітинних організмів у космічних експериментах викликалося цілим рядом причин, і, звичайно, тим, що у міжпланетному просторі могли виявлятися випромінювання, здатні викликати серйозні клітинні ушкодження у тварин. Не виключено, що у собак і кроликів, які побували в космосі, відхилення могли і не виявитися, тому що цілісний організм здатний компенсувати приховані клітинні ушкодження. Водночас виникає й інша, не менш важлива у практичному та теоретичному відношенні проблема – вплив космічного випромінювання на спадковість.

Тепер легко пояснити, чому було вирішено використати мікроорганізми. Вони мають великий діапазон чутливості до іонізуючої радіації, починаючи від одного до декількох тисяч рентгенів. Це дозволяє вивчити біологічну дію різних доз космічного випромінювання, з якими міг би зустрітися космонавт під час польотів по заданій орбіті. У дослідах на кораблях-супутниках як біологічні об'єкти, що реагують тільки на великі дози іонізуючої радіації, були використані різні види: Кишкова паличка, стафілокок, паличка маслянокислого бродіння та інші.

Спадкові властивості бактерій, зокрема кишкової палички К12, були детально вивчені ще в лабораторних умовах за допомогою найтонших методів мікробіології. Вони дозволяють виявити бактеріальні клітини з патологічно зміненою спадковістю під впливом великих доз іонізуючої радіації (близько кількох тисяч рентгенів і більше). Якщо навіть у зонах орбіт руху космічних кораблів не буде такого потужного радіаційного впливу, біологи все одно повинні враховувати можливості впливу енергії та проникаючої здатності окремих компонентів космічної радіації – протонів, альфа-часток, а також ядер більш важких елементів, які можуть вбити клітину або викликати серйозні клітинні ушкодження.

Явлення мутації у бактерій (тобто патологічного зміни спадковості) пов'язані з втратою здатності клітини самостійно синтезувати амінокислоти чи вітаміни, необхідних зростання і розмноження мікроорганізму. У разі виявлення великої кількостітаких бактеріальних клітин легко було б визначити (і попередити) небезпеку, що підстерігає космонавта у польоті.

Для вивчення можливих змін у структурі бактеріальної клітини під впливом факторів космічного простору було використано новітні методи, зокрема техніка ультратонких зрізів бактерій та їх електроноскопічне дослідження На супутниках знаходилися і високочутливі бактерії - так звані лізогенні, здатні реагувати на малі дози іонізуючої радіації (до 1 рентгена) шляхом утворення та виділення бактеріофагів. Під впливом навіть невеликих доз рентгенівського або ультрафіолетового опромінення лізогенні бактерії набувають здатності до підвищеної продукції бактеріофагів. За допомогою спеціальних методів можна точно визначити число уражених бактерій, що утворюють ці фаги.

Так встановлюється спадкова реакція (підвищена лізогенність) бактерій у відповідь дію зовнішніх чинників. Ось чому ця модель була використана як біологічний індикатор, за яким можна судити про шкідливість і генетичні наслідки радіації в малих дозах під час перебування живої істоти різних зонахКосмічний простір.

Як довго можуть існувати клітини при космічних польотах? Для відповіді на це питання були розроблені та сконструйовані спеціальні малогабаритні автоматичні прилади – біоелементи. Вони були встановлені на космічних корабляхі автоматично реєстрували основні функції життєдіяльності бактерій та за необхідності передавали на Землю радіосигнали про стан цих дрібних живих істот. В автоматичних біоелементах мікроби можуть бути в космосі протягом практично будь-яких термінів польоту ракет - місяці, роки, десятки і більше років. Після закінчення заданого терміну можна включити прилади, і відразу ж будуть передані Землю відомості, які можуть точно характеризувати біологічну активність мікроорганізмів. Живі істоти мікроскопічних розмірів не вимагають великого запасу харчування і є дуже зручною моделлю для космічної біології.

Великий інтерес представляє зіставлення мікробіологічних даних із дослідами на кораблях-супутниках з використання культури людських. ракових клітин. За чутливістю ці займають проміжне положення між лізогенними та нелізогенними клітинами кишкової палички. Таким чином, перед нами гамма біологічних індикаторів різні рівні іонізуючого випромінювання. Культура ракових клітин привернула увагу дослідників завдяки своїй здатності добре зростати на синтетичних живильних середовищах у вигляді окремих колоній, що полегшує спостереження за розвитком клітин, характером клітинного ушкодження. Нарешті, цей метод дозволяє точно враховувати кількість збережених пошкоджених і відмерлих клітин у культурі тканин, що зазнала впливу прискорення, вібрації, невагомості.

Так мікроби, субмікроскопічні організми – бактеріофаги та ізольовані клітини людського тіла допомагали вирішувати важливе завданнябіологічного дослідження траси першої у світі космічного польоту людини. Цілком природно, що застосування методів космічної біології й надалі сприятиме розробці ефективних заходівзахисту, що забезпечують безпеку триваліших польотів космонавтів.

PS Про що ще думають британські вчені: про те, що як не крути, а поїздка в космос, нехай навіть з мікроорганізмами за компанію - річ неймовірно крута. Також в таку поїздку було б корисним взяти фото і відео апаратуру, диктофон, щоб відразу ж на нього записувати свої враження, (добрий диктофон zoom h4 можна купити в Portativ.ua/). Але на жаль таке явище як космічний туризм тільки-но зароджується і для відправки себе коханого на орбіту необхідно викласти кругленьку суму, але ми віримо, що з подальшим розвиткомнауки та технічного прогресу такі поїздки стануть доступні для кожного.

Інтерес космічного агентств, що раптово розгорівся, до мікробіота людського організмузагалом і анаеробним кишковим бактеріям особливо почався з одного дивного доповіді, прочитаного перед аудиторією що складалася з льотчиків-випробувачів і медиків НАСД* наприкінці квітня 1964 року.

Начебто головному лікарю НАСД Чарльзу Беррі і без того не вистачало турбот із прогнозами, що очні яблукабудуть лопатися при нульовій гравітації (на щастя, спростовані) або що після тривалого перебування в невагомості м'язи і кістки будуть перетворюватися на кашу! А тепер ще знайшовся вчений, який стверджував, що головною небезпекою для астронавтів можуть виявитися поцілунки їхніх дружин після повернення чоловіків з ізоляції в багату на мікроби земну атмосферу. "Мікробний шок" - ось як назвав це Дон Лакі у своїй доповіді на організованій НАСА конференції на тему "Харчування в космосі", що проходила в Університеті Південної Флориди14. "Смертельний поцілунок Дона Лакі" - такі заголовки з'явилися наступного дня в газетах.

Лакі, один з першопрохідників гнотобіології, вже знав, що відбувається, якщо ізолювати невелику групу вирощених звичайним способом щурів у герметично закритій камері, а потім напувати їх стерильною водою і годувати виключно стерильною їжею (ситуація, не позбавлена ​​схожості зі становищем астронавтів, що жили протягом всього польоту на розчинних напоях марки Тапд та сублійованих продуктах). Через кілька місяців різноманітність мітерій у кишечниках цих тварин скорочувалася з сотні зайвим до всього лише одного або двох видів.

"Наша нормальна мікрофлора утворена, очевидно, не так корінним населенням, як безперервним потоком нових іммігрантів", - пояснював Лакі. £6з їхнього припливу ця багата і різноманітна екосистема градує у напрямі монокультури. Залежно від того, хто при цьому переможе, вже сама по собі втрата різноманітності може стати смертельною. Як приклад Лакі навів кишкову паличку. У сприятливій присутності якихось інших кишкових бактерій, сказав він, кишкова паличка залишається нешкідливою. Але сама по собі вона виявилася смертоносною 5. При цьому навіть якщо переможцем виявиться який-небудь нешкідливий мікроорганізм, результатом такої перемоги може стати імунна система, що "облінилася". У своїх експериментах Лакі спостерігав, як легко тварини з збідненою мікрофлорою захворювали та помирали після того, як їх повертали назад у нормальну щурову колонію.

Звідси виникла ідея “смертельного поцілунку”. Політ на Місяць мав тривати близько трьох тижнів. Додайте до цього місячний карантин після повернення (щоб переконатися, що астронавти не підхопили якусь небезпечну місячну інфекцію). Вони повернуться з ізоляції з збідненою мікрофлорою та порушеною роботою імунної системи. А дружини кинуться до них в обійми з поцілунками. “У нас не може бути серйозних сумнівів у тому, що однією з проблем майбутніх астронавтів стане той чи інший різновид, або ті чи інші різновиди мікробного шоку, - підсумував Лакі.

Деякі з цих різновидів можуть виявитися настільки легкими, що будуть лише чисто науковий інтерес. Інші можуть викликати хвороби та смерть”.

Пророкування Лакі зробили "просто цікаву" проблему мікрофлори людського організму питанням життя та смерті. Чарльз Беррі швидко знайшов для Лакі кошти на вивчення мікрофлори приматів, яких протягом року утримували на дієті із зневодненої та опроміненої космічної їжі. Заодно Лакі зумів провести вичерпний облік мікроорганізмів у рамках запланованого раніше дослідження фізичних та психологічних наслідків тридцятиденного перебування шести льотчиків-випробувачів в умовах, наближених до космічних. Цей облік включав десятикратне взяття мазків із горла, ротової порожнини та з поверхні шкіри, а також щоденний аналіз випорожнень протягом усього періоду ізоляції. Усі зразки передавалися через тунель із двома дверима, що розділяв льотчиків та мікробіологів Лоррейн Голл та Філліс Райлі. У ході роботи дослідниці використовували понад 150 тисяч чашок Петрі та пробірок з живильним середовищем та вивчили понад 5 тисяч мікропрепаратів. Щоправда, їхня робота обмежувалася відомими мікроорганізмами, тобто такими, що піддаються вирощуванню в лабораторних культурах, у тому числі і деякими анаеробами з числа найменш вибагливих.

Як і очікувалося, вони виявили, що загальна чисельність бактерій на шкірі астронавтів за час ізоляції та обмеженої можливості митися зростала, причому деякі потенційно небезпечні різновиди стафілококів та стрептококів стали домінувати. Жодна із цих змін не призвела до розвитку захворювань. Проте істотне зрушення в кишковій мікрофлорі космонавтів породило в обмеженому просторі випробувальної камери іншу, більш невідкладну, проблему - спалах метеоризму, настільки неприємну, що фахівці НАСА з харчування отримали термінову вказівку досліджувати вплив дієти на кишкові бактерії, що виділяють гази.

І все-таки всі шестеро астронавтів вийшли з експериментальної камери здоровими і залишалися здоровими протягом наступного місяця. Дослідження залишило \ відповіді питання про те, чи можуть у астронавтів відбутися деякі більш істотні зміни в результаті більш тривалої ізоляції, і якщо так, то які.

У 1966 році Беррі отримав підвищення: з “головного тора астронавтів” він став керівником відділу біомедичних досліджень НАСА. Крім необхідності захистити астронавтів від мікробного шоку, перед ним стояло завдання зробити так, щоб їх власні бактерії не завадили запланованим пошукам життя на Місяці, вчені НАСА змогли б відрізнити місячних мікробів (якщо вони існують) від земних лише в тому випадку, якщо у них у розпорядженні буде повний перелік всіх організмів, що "забруднюють" самих астронавтів, їх скафандри, обладнання і взагалі все, чого вони торкаються. Беррі започаткував дослідження в цьому напрямку, очоливши підготовку систематичного каталогу мікрофлори шкіри та ротової порожнини астронавтів до та після двох попередніх польотів кораблів серії “Джеміні”. Він найняв мікробіолога Джеральда Тейлора, щоб той очолив підготовку повнішого каталогу мікрофлори команди для всіх польотів "Аполлонів".

Що стосується небезпечних змін у мікрофлорі астронавтів, Тейлор з'ясував, що у учасників перших польотів “Аполлонів” спостерігалися симптоми, що відповідають зараженню грибком Candida, у достатку зазначеному у ротовій порожнині та у зразках стільця багатьох астронавтів, що поверталися з польотів на “Апол. Тому він передбачав, що, за винятком легковиліковної молочниці порожнини рота, ніщо більш серйозне не має статися внаслідок тривалішої ізоляції, яку передбачав майбутній політ “Аполлона-11” на Місяць. У серпні 1969 року, коли Базз Олдр Ніл Армстронг і Майкл Коллінз пройшли після повернення з Місяця тритижневий карантин, ніхто не забороняв дружинам їх цілувати, хоча Беррі і подбав про те, щоб позбавити астронавтів від звичайного натовпу репортерів і фотографів. .

Але мікробіологи і лікарі НАСА не забували про можливість мікробного шоку в світлі вже запланованого тоді запуску орбітальної станції "Скайлеб", на якій астронавтам потрібно було проводити до декількох місяців. радянська сторонаповідомляла про набагато серйозніші та потенційно небезпечні зміни у мікрофлорі космонавтів, ніж будь-які зміни, виявлені в дослідженнях НАСА. Найзагадковішим був відзначений радянськими дослідниками справжнє захоплення кишечника жменькою стійких до медикаментів і бактеріальних штамів, що виробляють токсини.

Беррі щосили вимагав виділення коштів на проведення докладного п'ятдесятишостиденного дослідження імітації польоту на "Скайлеб" у випробувальній камері для створення умов великих висоту Космічному центрі імені Джонсона. Але після перемоги у місячній гонці конгрес урізав щедрий річний бюджет НАСА на сотні мільйонів доларів. Беррі вдалося добути для Тейлора суму, якої вистачило лише проведення поверхового аналізу мікробіоти команди і від якої залишилося трохи грошей, дозволили доручити іншій групі глибше дослідження кишкових бактерій тих самих астронавтів. І все-таки цих залишків вистачило те що, щоб дати поштовх вивченню анаеробної “темної матерії” людського мікрокосмосу.