Om een ​​veilige omgeving te garanderen voor astronauten op langdurige ruimtemissies, zoals een reis naar Mars, het is belangrijk om te volgen hoe micro-organismen zoals bacteriën zich aanpassen aan de beperkte omstandigheden aan boord van ruimtevaartuigen, volgens een studie gepubliceerd in het open access tijdschrift Microbioom .

Dr Petra Schwendner, Universiteit van Edinburgh, corresponderende auteur van de studie zei:"Tot nu toe, er was weinig bekend over de invloed van langdurige opsluiting op de micro-organismen die leven in habitats die ooit kunnen worden gebruikt om naar andere planeten te reizen, en of de structuur van de microbiota met de tijd verandert. Ons onderzoek is de eerste uitgebreide langdurige studie die de microbiële belasting, diversiteit en dynamiek in een gesloten habitat - een mock-up ruimtevaartuig - gedurende 520 dagen, de volledige duur van een gesimuleerde vlucht naar Mars."

Het team van onderzoekers uit Duitsland, VK en Oostenrijk, onder leiding van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR), ontdekte dat, afgezien van de bemanning die de belangrijkste bron was van met de mens geassocieerde bacteriën in de habitat, opsluiting bleek de sterkste trigger te zijn voor het vormgeven van de bacteriële gemeenschap - de microbiota - die in de loop van de tijd zeer dynamisch bleef.

Met de mens geassocieerde micro-organismen, waaronder Bacillus en Staphylococcus soorten waren de meest voorkomende, wat aangeeft dat mensen de belangrijkste bron waren voor microbiële verspreiding, volgens de onderzoekers. Bijvoorbeeld, stafylokokken, die vaak in de neus wordt aangetroffen, luchtwegen, en op de huid, werd waarschijnlijk verspreid via huidschilfers die door de bemanning werden afgestoten. Hoewel Staphylococcus niet altijd ziekte veroorzaakt, het is een veelvoorkomende oorzaak van huidinfecties, vooral bij personen met een verzwakt immuunsysteem.

Om erachter te komen welke bacteriesoorten in de lucht en op de oppervlakken in ruimtevaartuigen aanwezig kunnen zijn en hoe de samenstelling van de microbiota kan veranderen tijdens menselijke bewoning, een bemanning van zes mannelijke "Marsonauten" leefde in een nagemaakt ruimtevaartuig, gevestigd in Moskou, van 3 juni 2010 tot 5 november 2011. Tijdens de isolatieperiode bleven de bemanningsleden volledig opgesloten - ze verlieten het gesloten leefgebied nooit. Simulatie van omstandigheden tijdens een bemande missie naar Mars, ze volgden een strikt dieet en schema, waaronder het schoonmaken van de habitat en het uitvoeren van wetenschappelijke experimenten. Ze verzamelden 360 microbiële monsters van 20 locaties (9 lucht, 11 oppervlak) op 18 tijdstippen, met behulp van luchtfilters en wattenstaafjes.

Terwijl een kernmicrobiota van dezelfde bacterie aanwezig was in alle delen van het modelruimtevaartuig, de auteurs merkten specifieke bacteriële handtekeningen op voor elk afzonderlijk gebied, of module, Dit geeft aan dat - net als in andere binnenomgevingen - microbiële aanwezigheid wordt geassocieerd met menselijke aanwezigheid en het type activiteit waarvoor een ruimte wordt gebruikt. gemeenschappelijke ruimtes, slaap gebieden, de sportschool, en het toilet had de hoogste aantallen en de grootste diversiteit aan bacteriën, terwijl de laagste aantallen bacteriën werden gevonden in de medische module.

Dr. Schwendner zei:"We zagen ook de impact van schoonmaakmiddelen. Hoewel we enkele microbiële hotspots hebben gevonden, waar het aantal bacteriën veel hoger was dan in andere gebieden, we waren behoorlijk opgelucht toen we ontdekten dat het totale aantal bacteriën binnen de aanvaardbare limieten lag. Door passende schoonmaakmaatregelen, de microbiële gemeenschap in het leefgebied was te allen tijde onder controle met geen of weinig risico voor de bemanning."

De onderzoekers merkten ook dat de microbiële diversiteit in de loop van de tijd aanzienlijk afnam, waardoor er minder verschillende soorten bacteriën aanwezig waren. Dit kan wijzen op mogelijk problematische ontwikkelingen binnen de microbiële gemeenschap tijdens langdurige isolatie, volgens de auteurs. Hoge microbiële diversiteit wordt normaal gesproken geassocieerd met systemische stabiliteit en gezondheid.

Dr. Schwendner zei:"Naast mogelijke gezondheidsrisico's voor de bemanning, sommige van deze micro-organismen kunnen een negatieve invloed hebben op ruimtevaartuigen, naarmate ze verder groeien en het materiaal van het ruimtevaartuig kunnen beschadigen. Om de stabiliteit van de systemen te garanderen, tegenmaatregelen nodig kunnen zijn om de ontwikkeling van zeer resistente, aangepaste micro-organismen, en een volledig verlies van microbiële diversiteit. Onze studie biedt waardevolle inzichten in de kwaliteit van het onderhoud van habitats en verbetert de selectie van geschikte microbiële monitoringbenaderingen, waardoor de ontwikkeling van efficiënte en adequate tegenmaatregelen."