חיידקי סופר -שטח עלולים לאיים על אסטרונאוטים

תחנת חלל בינלאומית ממבט מעבורת החלל של נאס

תמונה זו ממשימת מעבורת החלל של נאס'א מציגה את תחנת החלל הבינלאומית במסלול. תחנת החלל היא בגודל של מגרש כדורגל וביתם של שישה אסטרונאוטים. (אשראי תמונה: נאס'א)



חוסר המשקל של החלל החיצון יכול להפוך את החיידקים לעצבנים עוד יותר, ולהגדיל את הסכנות שאסטרונאוטים מתמודדים איתם, אומרים חוקרים.



ממצאים אלה, כמו גם מחקר שיסייע בהפחתת הסיכונים הללו, הם חלק מהפרויקטים המתמשכים בתחנת החלל הבינלאומית המשתמשים במיקרו -כבידה כדי לחשוף סודות על חיידקים.

'אנו מבקשים לחשוף מנגנונים סלולריים ומולקולריים חדשים הקשורים להתקדמות מחלות זיהומיות שאינם ניכרים כאן בכדור הארץ, ולתרגם את ממצאינו לאסטרטגיות חדשות לטיפול ומניעה', אמרה המיקרוביולוג שריל ניקרסון במכון הביו -עיצוב באוניברסיטת אריזונה. ניקרסון פירט ממצאים אלה ביום שני (18 בפברואר) בישיבה השנתית של האיגוד האמריקאי לקידום המדע בבוסטון.



בחלל, חוקרים נתקלים ברמות הכובד מופחתות מאוד, שלעתים קרובות מתייחסות אליהם בטעות ככבידה אפסית. לחוסר משקל זה כמעט יכולות להיות מספר השפעות חריגות על אסטרונאוטים, כגון גרימת אובדן שרירים ועצמות.

למרות שחומרת הכבידה עלולה לעוות את הביולוגיה הנורמלית, הליכים קונבנציונאליים לחקר חיידקים על פני כדור הארץ יכולים לגרום לעיוותים משלהם.

ניסויים בכדור הארץ כוללים לעתים קרובות תאים מסתחררים כדי למנוע מהם להתמקם כלפי מטה בגוש עקב כוח המשיכה. עם זאת, הכוח הפיזי שנוצר על ידי תנועת הנוזל על פני משטח התא גורם לשינויים גדולים באופן הפעולה של התאים. מאפיין זה, המכונה גזירת נוזלים, משפיע על מגוון רחב של התנהגויות תאים, והגזירה שהניסויים על כדור הארץ מציגים עלולה לסובב תוצאות. [6 ניסויי המעבורת החלל המגניבים ביותר]



במיקרו -כבידה, החוקרים אינם צריכים להפריע כל הזמן לתאים כדי למנוע מהם להתגבש, מכיוון שכוח הכבידה אינו מושך את התאים במידה משמעותית. ככזה, ניסויים במיקרו -כבידה יכולים להשיג גזירת נוזלים נמוכה, ובכך לשקף טוב יותר את מה שקורה בדרך כלל עם חיידקים ותאים בתוך גופים, הסביר ניקרסון.

לדוגמה, האתרים הנפוצים ביותר של זיהום אנושי הם דרכי הרירית, מערכת העיכול והאורוגניטלית, שבהן בדרך כלל גזירת נוזלים נמוכה.

סלמונלה בחלל



בסדרה קודמת של מעבורת חלל של נאס'א וניסויים מבוססי קרקע, ניקרסון ועמיתיה גילו כי טיסה בחלל דווקא הגבירה את האלימות, או את הפוטנציאל הגורם למחלות, של החיידק המועבר במזון.סלמונלה.

'האם מיקרו -כבידה משנה כיצדסלמונלהמתנהג? אתה מהמר שכן, באופן עמוק וחדשני, 'אמר ניקרסון.

'על ידי לימוד ההשפעה של טיסה בחלל על הפוטנציאל הגורם למחלות של פתוגנים גדולים כמוסלמונלה, אולי נוכל לספק תובנה לגבי מנגנוני מחלות זיהומיות שלא ניתן להשיג באמצעות גישות ניסיוניות מסורתיות על פני כדור הארץ, שבהן כוח הכבידה יכול להסוות את התגובות המרכזיות של הסלולר ', אמר ניקרסון.

ממצאים אלה מעוררים דאגה מיוחדת לבריאות האסטרונאוטים במהלך משימות טיסה בחלל המורחבות. מסע בחלל כבר מחליש את חסינות האסטרונאוטים, וממצאים אלה מגלים כי ייתכן שאסטרונאוטים יצטרכו להתמודד עוד יותר עם האיום של חיידקים הגורמים למחלות שהגבירו את היכולות הזיהומיות.

מיקרו -כבידה גורמת ככל הנראה לגנים רבים הקשורים אליהםסלמונלההאכזריות של הפעלה וכיבוי בדרכים שלא נראו במעבדות מבוססות כדור הארץ. נראה כי אותו דבר קורה עם חיידקים חיידקיים הקשורים לעמידות בפני סטרס וליצירת מבנים דמויי מבצר המכונים ביופילמים. הבנה טובה יותר של אילו גנים משנה טיסה בחלל יכולה לסייע בעיצוב טיפולים להילחם או למנוע זיהום, לעזור להגן על אנשים הן בחלל והן בכדור הארץ.

'עלינו לחרוג ממחלות זיהומיות מכיוון שאנו מפסידים במאבק נגד הפתוגנים', אמר ניקרסון ל- demokratija.eu.

מעבורת אסטרונאוטים אמורה להתפנות בחלל

חיסונים טובים יותר

מחקר מיקרו -כבידה יכול גם לעזור להוביל לחיסונים חדשים. בניסוי שנעשה לאחרונה בחלל על משימת מעבורת החלל STS-135 (טיסת המעבורת האחרונה), הביאו חוקרים איתם שינוי גנטיסלמונלהחיסון מבוסס שנועד להגן מפני דלקת ריאות פנאומוקוקלית. ניתוח ההשפעות של מיקרו -כבידה על התנהגות החיסון עשוי לסייע לחשוף כיצד ניתן לשנות אותו גנטית כדי לשפר אותו.

'ההכרה בכך שסביבת טיסת החלל מעניקה אות ייחודי המסוגל לשנותסלמונלהארסיות, נשתמש באותו עיקרון במאמץ לשפר את התגובה החיסונית המגוננת של הרקומביננטי, המוחלשסלמונלהזן חיסונים, 'אמר ניקרסון.

ניסויים על גבי תחנת החלל מאפשרים כעת מחקרים מיקרוביאליים לאורך מסגרות זמן ממושכות, לא זמינים במהלך ניסויים המבוססים על מעבורת. מחקרים אלה בחלל מתבצעים בשיתוף עם ניתוחים בו זמנית על כדור הארץ תוך שימוש באותה חומרה כמו במסלול, כך שחוקרים יכולים להשוות בין התנהגותם של תאים חיידקיים תחת כוח הכבידה הרגיל של כדור הארץ. [ 10 המחלות המסתוריות הטובות ביותר ]

בנוסף, החוקרים מקווים לדמות מיקרו -כבידה באמצעות מכונות כמו ביורקטורים של כלי קיר מסתובבים, המגדלים תאים בדרכים המחקות את התאים צפים בחלל החיצון. מחקר כזה סייע לאשר שחלבון בשם Hfq ממלא תפקיד מרכזי בתגובת הסלמונלה לתנאי טיסה בחלל. ובכל זאת, ביורקטורים אלה יכולים לשכפל רק כ -70 אחוז מההשפעות הנראות בחלל.

'שבעים אחוז זה טוב, אבל החמצנו 30 אחוז', אמר ניקרסון.

נמטודות חסרות משקל

ניקרסון היה הראשון לחקור את ההשפעות של טיסה בחלל על האלימות הפתוגנית והראשון שפרסם את תהליך ההדבקה בתאים אנושיים בחלל. ניסוי ה- PHOENIX שלה, הקפסולה תסמן את הפעם הראשונה בה אורגניזם חי כולו יידבק בחיידק, ובו זמנית ינוטר בזמן אמת במהלך תהליך ההדבקה בתנאי מיקרו -כבידה. PHOENIX תטוס על קפסולת SpaceX Dragon הנוסעת לתחנת החלל מאוחר יותר השנה, ותדביק תולעת נמטודות עםסלמונלה.

״נמטודות נפלאות ללימודסלמונלה.הם בעצם מערכת עיכול אחת וארוכה מקצה לקצה, 'אמר ניקרסון.

משמעות התוצאות שחשפו ניקרסון ועמיתיה נוגעות ליותר מסתםסלמונלה. ניסויי החוקרים בחלבון Hfq מראים כי ככל הנראה הוא משמש כווסת מפתח לתגובות הגן לתנאי טיסה בחלל במספר מיני חיידקים אחרים, כוללPseudomonas aeruginosa, זיהום נפוץ שנרכש בבית חולים.

'מרגש אותי שהעבודה שלנו לגלות כיצד לשמור על בריאות האסטרונאוטים במהלך טיסה בחלל עשויה לתרגם לדרכים חדשות למניעת מחלות זיהומיות כאן על כדור הארץ', אמר ניקרסון.

עקוב אחר demokratija.eu בטוויטר @Spacedotcom . אנחנו גם פעילים פייסבוק & Google+ .