Ar putea oamenii să supravieţuiască în spaţiu? Depinde de modul în care se adaptează microbiomul nostru intestinal

Timp de peste un secol, oamenii au visat la ziua în care omenirea, ca specie, se va aventura în spațiu. În ultimele decenii, acest vis s-a apropiat mult mai mult de realizare, datorită ascensiunii industriei spațiale comerciale, a interesului reînnoit pentru explorarea spațiului și a planurilor pe termen lung de a stabili habitate pe orbita joasă a Pământului, pe suprafața lunară și pe Marte. Pe baza progresului, este clar că plecarea în explorarea spațială nu va mai fi rezervată pentru mult timp astronauților și agențiilor spațiale guvernamentale. Dar ar putea oamenii să supravieţuiască în spaţiu?

Dar, înainte de a începe „marea migrație spaţială”, există o mulțime de întrebări care trebuie abordate. Și anume, cum va afecta sănătatea umană expunerea prelungită la microgravitație și la radiațiile spațiale? Printre acestea se numără aspectele bine studiate ale pierderii de densitate musculară și osoasă și modul în care timpul petrecut în spațiu poate avea un impact asupra funcției organelor noastre și asupra sănătății cardiovasculare și psihologice.

Într-un studiu recent, o echipă internațională de oameni de știință a luat în considerare un aspect adesea trecut cu vederea al sănătății umane: microbiomul nostru. Pe scurt, cum va afecta timpul petrecut în spațiu bacteriile noastre intestinale, care sunt esențiale pentru bunăstarea noastră?^[sursa]

Ar putea oamenii să supravieţuiască în spaţiu? Depinde de microbiomul nostru

Echipa complexă a fost formată din cercetători de la Centrul de Cercetare privind Protecția Împotriva Radiațiilor Ionizante și Neionizante (INIRPRC) din cadrul Universității de Științe Medicale din Shiraz (SUMS), Universitatea Internațională Libaneză, Universitatea Internațională din Beirut, Colegiul MVLS din cadrul Universității din Glasgow, Centrul de Matematică Aplicată și Bioinformatică (CAMB) din cadrul Universității Gulf din Kuweit, Institutul de Fizică Nucleară (NPI) al Academiei de Științe din Cehia (CAS) și Technische Universität Wien Atominstitut din Viena. Lucrarea care descrie descoperirile lor a apărut recent în Frontiers of Microbiology.

Microbiomul reprezintă ansamblul tuturor microbilor care trăiesc pe și în interiorul corpului nostru, inclusiv bacterii, ciuperci, virusuri și genele lor respective. Acești microbi sunt esențiale pentru modul în care corpul nostru interacționează cu mediul înconjurător, deoarece pot afecta modul în care răspundem la prezența unor corpuri și substanțe străine. În special, unii microbi modifică corpurile străine în moduri care le fac mai dăunătoare, în timp ce alții acționează ca un tampon care atenuează efectele toxinelor. După cum notează cercetătorii în studiul lor, microbiota (ansamblul microorganismelor comensale, simbiotice, sau patogene care populează un ecosistem) astronauților se va confrunta cu un stres ridicat din cauza microgravitației și a radiațiilor spațiale, inclusiv a razelor cosmice galactice.^[sursa]

Razele cosmice sunt o formă de radiație de înaltă energie care constă în principal din protoni și nuclee atomice dezbrăcate de electronii lor care au fost accelerate până aproape de viteza luminii. Atunci când aceste raze sunt generate de elemente mai grele decât hidrogenul sau heliul, componentele nucleelor lor de mare energie sunt cunoscute sub numele de ioni HZE, care sunt deosebit de periculoși. Atunci când aceștia au impact cu atmosfera noastră sau cu scuturile de protecție de la bordul navelor spațiale sau al Stației Spațiale Internaționale (ISS), rezultă ploi de particule secundare.

În timp ce magnetosfera și atmosfera protectoare a Pământului împiedică majoritatea acestor particule să ajungă la suprafață, astronauții din spațiu sunt expuși la ele în mod regulat. După cum au remarcat autorii, cercetările anterioare au arătat cum această expunere ar putea spori potențial rezistența astronauților la radiații, un proces cunoscut sub numele de radioadaptare. Cu toate acestea, oamenii de ştiinţă au remarcat, de asemenea, că măsura în care astronauții s-au adaptat a variat de la un astronaut la altul, unii dintre ei confruntându-se cu efecte biologice adverse înainte de a se îmbarca într-o misiune spațială îndepărtată.

Din acest motiv, cercetătorii recomandă efectuarea de cercetări suplimentare pentru a determina riscurile asociate cu mediul spațial, deoarece acesta este format în principal din protoni, la care astronauții vor fi expuși înainte de a se întâlni cu particulele HZE. În al treilea rând, modelul de misiuni multiple al NASA sugerează că prima misiune a unui astronaut poate fi o doză de adaptare. Cu toate acestea, echipa a remarcat faptul că cercetările actuale sugerează că un al doilea zbor spațial nu crește neapărat șansele de anomalii genetice atât de mult pe cât se așteaptă. Acest lucru ar putea însemna că organismul ar putea avea un mecanism natural de apărare radioadaptiv.

Răspunsul microbiomului la radiaţii poate fi testat pe SSI

În ceea ce privește recomandările, echipa a lăudat SSI ca fiind mediul ideal pentru testarea răspunsului microbiomului uman la radiațiile spațiale și la microgravitație. De asemenea, ei abordează lipsa de cercetare în acest domeniu și modul în care efectele pe termen lung ale radiațiilor asupra microbiomului și a bacteriilor din mediul înconjurător sunt slab cunoscute.

„Stația Spațială Internațională (SSI) este un sistem unic și controlat pentru a studia interacțiunea dintre microbiomul uman și microbiomul habitatelor lor. SSI este un sistem închis ermetic, dar care adăpostește numeroase microorganisme. În acest context, oamenii de știință de la NASA nu au luat în considerare faptul că adaptarea nu se limitează la astronauți și la expunerea la radiații a bacteriilor din interiorul corpului unui astronaut sau că bacteriile din interiorul stației spațiale ar putea induce rezistență nu numai la nivelurile ridicate de deteriorare a ADN-ului cauzate de HZE, ci și la alți factori care amenință activitatea bacteriană, cum ar fi antibioticele.”, au arătat cercetătorii.

Creșterea rezistenței la antibiotice ar putea pune în pericol viața astronauților, care se confruntă cu riscuri de rănire și infecție în timpul misiunilor de lungă durată. În plus, aceștia subliniază modul în care călătoriile în spațiu și expunerea prelungită la microgravitație pot slăbi sistemul imunitar, reducând rezistența naturală a astronauților la microbi, în special la cei care au un nivel ridicat de rezistență la radiații, căldură, raze UV și uscăciune și care, prin urmare, pot supraviețui într-un mediu spațial.

„Într-o competiție între astronauți și microbiomul lor pentru a se adapta la mediul spațial dur, microorganismele pot ieși învingătoare, deoarece pot evolua și se pot adapta mai repede decât oamenii prin dezvoltarea rapidă de gene microbiene. Microorganismele au un timp de generare mult mai scurt, ceea ce le permite să producă mult mai mulți descendenți, fiecare cu mutații genetice unice care îi pot ajuta să supraviețuiască în mediul spațial.”, s-a mai arătat în studiu.

Din acest motiv, echipa de cercetători subliniază că sunt necesare cercetări suplimentare pentru a estima amploarea adaptării la microorganisme înainte de a se lansa misiuni complexe sau de lungă durată. Acest lucru ar putea fi crucial pentru identificarea riscurilor potențiale și pentru dezvoltarea de strategii de atenuare, terapii și intervenții noi. De asemenea, aceștia recomandă ca astronauții să fie supuși periodic unor teste citogenetice pentru a le măsura răspunsul adaptativ și ca doar cei care prezintă un răspuns adaptativ ridicat la doze mici de radiații să fie selectați pentru misiuni în care ar fi expuși la doze mai mari.

Oamenii de ştiinţă recunosc, de asemenea, că studierea microbiomului astronauților în spațiu prezintă mai multe provocări. Printre acestea se numără dificultatea de a efectua experimente în mediul de microgravitație, care poate afecta creșterea și comportamentul microorganismelor, ceea ce face dificilă obținerea de date precise și fiabile. Există, de asemenea, pericolul potențial de răspândire a agenților patogeni într-un mediu închis cu sisteme de aer reciclat. Cu toate acestea, este vorba de cercetări care trebuie efectuate înainte de a se putea realiza explorarea spațială la mare distanţă cu echipaj uman, deoarece au potențialul de a identifica potențialii agenți patogeni și de a dezvolta strategii pentru a preveni răspândirea acestora în timpul misiunilor.