Nieznane bakterie odkryte w halach NASA. Czy poleciały „na gapę” na Marsa?

Spis treści:

1. Nieznane bakterie w halach NASA
2. Zabójcze clean roomy
3. Jak bakterie oszukują naukowców?
4. Historia odkrycia „niewidzialnej” bakterii
5. Czy wysłaliśmy mikroby na Marsa?
6. Jak walczyć ze sprytnymi mikrobami?

Aby zbudować statek kosmiczny, potrzeba sterylnie czystej strefy montażowej. To kluczowe, jeśli mamy zamiar szukać śladów życia pozaziemskiego. Nikt nie chciałby pomylić ziemskiego „pasażera na gapę” z pierwszym dowodem na istnienie obcych. Sterylność jest równia ważna dla zdrowia astronautów.

Nieznane bakterie w halach NASA

Dlatego załogowe i bezzałogowe statki kosmiczne powstają w tzw. clean roomach – najbardziej sterylnych środowiskach na Ziemi. Dekadę temu pewna bakteria zaskoczyła naukowców. Przetrwała w dwóch clean roomach, oddalonych od siebie o tysiące mil.

Był to gatunek Tersicoccus phoenicis. Choć okazał się nieszkodliwy, wzbudził niepokój. Najwyraźniej był gościem w clean roomach na długo przed swoim odkryciem. Jak zdołał uniknąć wykrycia i przetrwać rygorystyczne protokoły sterylizacji?

W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie „Microbiology Spectrum” naukowcy wreszcie rozszyfrowali jego sekret. Okazuje się, że T. phoenicis potrafi wejść w stan głębokiej hibernacji, który uniemożliwia naukowcom wykrycie jej obecności. – Ona nie jest martwa. Ona tylko udawała martwą – mówi Madhan Tirumalai, mikrobiolog z Uniwersytetu w Houston (USA) i współautor badania.

Od czasu wykrycia T. phoenicis, w clean roomach agencji kosmicznych stwierdzono kolejne tajemnicze drobnoustroje. – Cała masa z nich może być problematyczna – mówi William Widger, biolog i biochemik z Uniwersytetu w Houston, współautor pracy.

Zabójcze clean roomy

Wiele statków kosmicznych nie musi być sterylnych, np. teleskop do badania odległych planet czy poszukiwania planetoid powstaje w halach, gdzie inżynierowie noszą kombinezony („bunny suits”). Jeden zabłąkany pyłek czy kilka bakterii nie zniweczy takich misji.

Jeśli jednak chcemy zbudować łazik, który ma szukać pozaziemskich mikrobów, clean room musi być idealnie sterylny. Astronauci również nie powinni latać w kosmos z bakteriami, grzybami czy wirusami.

Są na to różne sposoby: filtry powietrza nieustannie wychwytują brud i kurz, a nieco wyższe ciśnienie sprawia, że powietrze zawsze wypływa na zewnątrz, a nie napływa do środka clean roomu. Do sterylizacji używa się: płynów biobójczych, promieniowania UV, promieniowania radioaktywnego i toksycznych gazów. Długie okresy podgrzewania do temperatury powyżej 100 st. Celsjusza usuwają mikroskopijne siedliska wilgoci. Mimo tych wysiłków, część mikrobów wciąż potrafi uniknąć śmierci.

Jak bakterie oszukują naukowców?

Środowisko clean roomów może wręcz zachęcać mikroby do wykształcania nowych sposobów przetrwania. Dlatego agencje kosmiczne regularnie to monitorują, umieszczając próbki w pożywkach, by sprawdzić, czy jakiekolwiek organizmy zaczną się namnażać. Próbki sprawdza się też pod kątem nieaktywnych lub martwych mikroorganizmów.

W ostatnich latach w halach NASA i ESA znaleziono setki gatunków bakterii, w tym wiele wcześniej nieznanych nauce. Tylko w tym roku naukowcy zidentyfikowali 26 nowych bakterii. Mikroby znaleziono nawet na zewnętrznej powierzchni Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, wystawione na ekstremalne środowisko kosmosu.

Niektóre bakterie przetrwały żywiąc się środkami, które miały je niszczyć. Inne wytwarzają przetrwalniki – twarde struktury działające jak pancerze. W formie przetrwalników bakterie mogą trwać przez miliony lat, dopóki nie znajdą odpowiednich warunków do przebudzenia.

Ale niektóre „uśpione” bakterie pozostają nieaktywne nawet po podaniu im pożywki. Taki wariant uśpienia sprawia, że pozostają niewykryte – nie namnażają się w szalkach Petriego. A to poważny problem. T. phoenicis należy właśnie do tej kategorii.

Historia odkrycia „niewidzialnej” bakterii

W 2007 roku inżynierowie przygotowujący lądownik Mars Phoenix pobrali próbki z podłogi sali montażowej w Centrum Kosmicznym Kennedy’ego na Florydzie. Dzięki tym wymazom wykryli T. phoenicis. Nie tylko w ośrodku Kennedy’ego – także w clean roomie Europejskiej Agencji Kosmicznej w Gujanie Francuskiej, oddalonym o tysiące kilometrów. Był to pierwszy taki przypadek.

Naukowcy najpierw zbadali genom bakterii w poszukiwaniu wskazówek, jak przeżyła procedury sterylizacji. Odkryli, że posiada gen kodujący tzw. białko Rpf, odpowiedzialne za „wybudzanie” drobnoustrojów z uśpienia. Ale samo posiadanie tego genu nie znaczy, że bakteria z niego korzysta.

Aby to sprawdzić, naukowcy pozbawili T. phoenicis wszelkich składników odżywczych i odwodnili ją aż do wysuszenia. Błyskawicznie weszła w stan uśpienia. W wielu przypadkach bakterie nie wychodziły z uśpienia i nie odrastały po podaniu pożywki. Czasem komórki w końcu rosły w pożywkach, ale zajmowało to kilka dni. Wszystko zmieniało się w obecności białka Rpf – bakterie budziły się.

Rpf wydziela wiele bakterii, w tym jeden powszechny gatunek żyjący na ludzkiej skórze. Ponieważ Rpf jest tak wszechobecny, każda T. phoenicis przyczepiona do superczystego statku kosmicznego nie miałaby problemu z przebudzeniem się i ucztowaniem po długim okresie uśpienia.

Czy wysłaliśmy mikroby na Marsa?

Czy uśpienie pozwoliłoby przetrwać T. phoenicis w kosmosie? To możliwe, choć mało prawdopodobne. Lądownik Phoenix już dawno opuścił Ziemię, by szukać śladów dawnej wody i związków organicznych na Marsie. Szanse bakterii na przetrwanie na powierzchni Czerwonej Planety są mniejsze niż w kosmosie i clean roomach.

T. Phoenicis to ostrzeżenie nie tylko dla sektora kosmicznego, ale dla wszelkich clean roomów – od laboratoriów rolniczych i związanych z produkcją żywności, po zakłady farmaceutyczne i szpitale. – Uśpienie ma konsekwencje nie tylko dla kosmosu, ale też dla ludzi tu, na Ziemi – mówi Tirumalai. Bakterie chorobotwórcze zdolne wejść w tryb uśpienia, mogłyby narobić ogromnych szkód. Na razie naukowcy ich nie wykryli – ale przecież one słyną właśnie z niewykrywalności!

Jak walczyć ze sprytnymi mikrobami?

Badanie wskazuje na konieczność częstszego testowania pod kątem śladów zamaskowanych mikrobów. Innym, bardziej przewrotnym sposobem namierzenia podstępnych bakterii jest niedopuszczenie, by w ogóle zasnęły. Białko Rpf wybudza T. phoenicis, co pozwala ją wykryć i łatwo zabić. Trzeba teraz odkryć „klucze” do wybudzania kolejnych gatunków bakterii.

Krótkie loty w kosmos raczej nie są zagrożone; w końcu astronauci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej nie zapadali dotąd na poważne choroby zakaźne. Podczas długotrwałych misji załogowych na Księżyc lub Marsa astronauci przejdą długie okresy kwarantanny. To pozwoli wykryć wszelkie ukryte choroby zakaźne. Nie oznacza to jednak, że w samych statkach nie będą na nich czekać poukrywane mikroby.

Uśpienie to też nie jedyny sposób, w jaki mikroorganizmy mogą unikać wykrycia. Naukowcy niedawno poddali niektóre bakterie warunkom podobnym do marsjańskich i odkryli, że zmienia to ich kształty i zachowania. Wykazano również, że podróże kosmiczne potrafią zdezorientować układ odpornościowy astronautów. A połączenie tych dwóch zjawisk może być bardzo groźne.

Każdy, kto liczy na trwałą ludzką obecność na Księżycu czy Marsie, powinien liczyć się z bakteriami. Pozaziemska baza będzie potrzebowała jedzenia – A jeśli przywieziesz rośliny, przywieziesz całą masę mikrobów – mówą naukowcy. Oby były to te „przyjazne”.

Źródło: National Geographic