Bacterii necunoscute, descoperite la bordul Staţiei Spaţiale Internaţionale (ISS), aduse pe Pământ – progres ştiinţific sau riscuri?

Bacterii necunoscute au fost descoperite la bordul Staţiei Spaţiale Internaţionale (ISS), ceea ce a însemnat o surpriză totală pentru oamenii de ştiinţă, care ţin acum sub observaţie, cu mare atenţie şi prudenţă, această situaţie.

În timpul mai multor misiuni, astronauţii au prelevat probe cu şerveţele din poliester, din diferite locuri ale staţiei, cum ar fi suprafaţa folosită în timpul meselor şi din cupola de observare. Aceste şerveţele au fost trimise apoi înapoi pe Pământ, pentru analiză. Bacterii necunoscute au fost identificate şi pe un purificator de aer şi pe un panou de control, după ce acestea au fost înlocuite şi aduse la baza de pe Terra.

Care este misiunea Staţiei Spaţiale Internaţionale (ISS)?

Staţia Spaţială Internaţională (ISS – The International Space Station) este plasată în orbita terestră, la o altitudine care variază între 319,6 şi 346,9 kilometri, putând fi zărită şi cu ochiul liber de pe Pământ. A fost lansată şi este coordonată de NASA, dar în colaborare cu agenţii spaţiale europene, japoneze, ruseşti şi canadiene.

ISS este cel mai mare “obiect” artificial plasat pe orbită, are 110 metri lungime, 74 metri lăţime şi 30 de metri înălţime, cântărind circa 420 tone. Aici se află permanent un echipaj internaţional, alcătuit, la ora actuală, din şase persoane, care rămân in staţie între trei şi şase luni şi care se ocupă cu cercetarea ştiinţifică, cu studiul efectelor microgravitaţiei, cu analiza condiţiilor necesare menţinerii vieţii în spaţiu. Este utilizată şi ca port de acostare pentru navete spaţiale mici.

Activitatea umană şi experimentele ştiinţifice generează exces de căldură în interiorul modulelor sub presiune, căldură care trebuie evacuată in continuu. În exterior, modulele trebuie protejate de contrastele termice provocate de expunerea directă sau de absenţa expunerii la Soare, cauze ale unor diferenţe de temperatură între -126 şi 149 grade Celsius. Energia, vitală pentru funcţionarea staţiei spaţiale, este asigurată cu ajutorul unor panouri solare.

Sistemul de susținere a vieții, pe stația spațială, este responsabil pentru menținerea unui mediu viabil pentru echipaj. În spațiul complet închis și izolat al stației, este necesară înlocuirea periodică a oxigenului consumat de astronauți, îndepărtarea dioxidului de carbon expirat, filtrarea microorganismelor.

Pentru a limita masa consumabilelor (apă și oxigen) transportate de navele de marfă, stația este echipată cu sisteme de reciclare a apei și de regenerare a atmosferei stației. Acest lucru face posibilă reducerea masei de consumabile, care urmează să fie plasate pe orbită annual, cu 6,7 tone pentru un echipaj permanent de 6 persoane. În total, 75-80% din apele uzate sunt reconvertite.

Bacterii necunoscute aduse de pe ISS

Cele trei bacterii necunoscute aduse de pe ISS, care apar la microscop sub formă de tijă, au fost numite iniţial IF7SW-B2T, IIF1SW-B5 și IIF4SW-B5. Echipa care le-a descoperit a propus să le numească Methylobacerium ajmalii, în onoarea lui Ajmal Khan, un cunoscut om de știință indian, specializat în biodiversitate şi în cercetare spaţială.

Mutaţie sau o nouă formă de viaţă? Cercetătorii au anunţat că, încă din 2016, au descoperit o bacterie necunoscută, numită Solibacillus kalamii, într-un filtru al sistemului de curăţare al laboratorului Staţiei Spaţiale Internaţionale. Acest filtru a rămas la bordul ISS mai mult de trei ani şi, prin urmare, bacteria, care formează spori, a convieţuit cu astronauţii staţiei.

În cazul Solibacillus kalamii, nu este sigur dacă bacteria a ajuns pe ISS de pe Pământ, după care ar fi suferit mutaţii pentru a supravieţui în spaţiu. ISS “găzduiește” multe bacterii și ciuperci, dar acestea sunt monitorizate și curățate în mod regulat, pentru a nu pune în pericol astronauții.

Bacterii necunoscute, favorabile plantelor

În schimb, Methylobacerium ajmalii sunt bacterii necunoscute, dar nu sunt periculoase. Dimpotrivă, se pare că sunt adevărate îngrășăminte naturale, care permit fixarea azotului, solubilizarea fosfaților, îmbunătățesc toleranța la stresul abiotic și susțin lupta împotriva agenților patogeni ai plantelor.

Mai mult, aceste bacterii necunoscute par să fie de ajutor pentru a creşte plante în condiţii extreme, în care resursele sunt minime sau inexistente. Genomul celor patru bacterii trebuie secvențiat și analizat, pentru a identifica genele care ajută la creșterea plantelor. Descoperirile care ar putea urma vor fi astfel susceptibile să dezvolte soiuri de plante care să permită viitoarelor misiuni spațiale să fie autonome în hrană.

La momentul actual, monitorizarea microorganismelor la bordul ISS prefigurează o posibilă misiune pe planeta Marte, pentru care toate aceste date acumulate vor fi esențiale. Oamenii de știință ar dori chiar să meargă şi mai repede cu cercetările și să nu fie nevoiți să aștepte ca probele colectate din ISS să fie trimise înapoi pe Pământ.

În acest sens, se lucrează la instalarea, la bordul stației, a unui sistem integrat de monitorizare microbiană, care colectează, procesează și analizează eșantioane în spațiu. Toate acestea pe lângă alte aproape o mie de eşantioane care au fost colectate de pe ISS şi care vor fi trimise pe Pământ pentru analiză.

Alge verzi care au supravieţuit doi ani în afara ISS – un pas spre colonizarea spaţiului?

Algele verzi, din categoria celor care cresc la Cercul Polar Arctic, au supraviețuit doi ani în afara Stației Spațiale Internaționale. Aceste plante primitive au rezistat condițiilor extreme, cum ar fi vidul spațial și radiațiile cosmice, dovedindu-se mai puternice decât oamenii și costumele lor spațiale.

Algele verzi din specia Sphaerocystis, după 530 de zile la bordul Stației Spațiale Internaționale, pe un platou în aer liber, s-au întors pe Terra, rezistând la radiații ultraviolete intense, la temperaturi cuprinse între – 20 și 47 de grade Celsius și, desigur, la conditiile de vid.

Aceste alge au fost uscate (deshidratate) înainte de a intra în spațiu, iar în timpul șederii lor pe ISS au fost ținute “adormite”, fără creștere, fără dezvoltare și aproape fără niciun metabolism. Dar experiența arată că unele organisme terestre sunt suficient de rezistente pentru a supraviețui luni de expunere in spațiu.

După ce au fost aduse înapoi, pe Pământ, algele au revenit la viața normală, deși cercetătorii trebuie să analizeze în continuare consecințele potențiale asupra ADN-ului lor. Dacă radiațiile pot deteriora ADN-ul uman, la fel se poate întâmpla și cu algele. Cu toate acestea, faptul că plantele au supraviețuit acestei călătorii spațiale este un argument în favoarea panspermiei, o teorie științifică potrivit căreia meteoriții şi cometele ar fi putut aduce viață pe planetele sterpe.

Aceste descoperiri sunt importante din mai multe puncte de vedere, inclusiv pentru programul de colonizare a planetei Marte, care poate deveni realitate până în 2050. Producția de alimente pe Marte ar fi esențială pentru supraviețuire, dacă oamenii ar coloniza, la un moment dat, Planeta Roșie.

Bacterii mutante ultra-rezistente aduse înapoi din spaţiu

Oamenii de ştiinţă ruşi au publicat, în urmă cu doi ani, un studiu realizat pe “bacterii mutante”, aduse de pe Stația Spațială Internațională (ISS). Ei au dus în spaţiu ouă de crustacee, pe care le-au lăsat într-un container, în afara navei, timp de 31 de luni, expuse razelor cosmice. Probele, aduse pe Pământ, au arătat că bacteriile au prezentat o puternică agresivitate şi rezistenţă la antibiotice.

În special bacteria Bacillus subtilis a devenit rezistentă la 6 din cele 8 produse antibacteriene care erau eficiente înainte de a rămâne în spațiu. S-a ajuns la concluzia că, după expunerea la condiții ostile, tipice spațiului, supraviețuiesc doar cele mai rezistente și agresive microorganisme.

Studiul a fost lansat, după cum a explicat unul dintre specialiştii implicaţi în cercetare, pentru a observa efectele radiaţiilor asupra fiinţelor vii şi au folosit ouă, deoarece au o multiplicare intensă a celulelor. Concluzia a fost că populația bacteriană care se află în spațiu va avea, în timp, o biodiversitate mai mare decât o populație bacteriană de pe Terra.

Cercetătorii ruşi au mai precizat că bacteriile din spaţiu readuse pe Pământ pentru studiu nu prezintă un risc special, că există o mulţime de bacterii mutante şi pe Terra, numai că cele din spaţiu au suferit mutaţii mai rapid.

Bacterii necunoscute şi bacterii mutante care pot supravieţui în spaţiu opt ani sau mai mult

După ce au fost expuse la vid și la radiații solare pe ISS, bacteriile mutante, dar şi unele bacterii necunoscute au rezistat datorită unui strat protector de celule moarte. Rezistența lor sugerează că ar putea trăi suficient de mult pentru a “infecta” alte planete.

Un experiment efectuat la bordul Stației Spațiale Internaționale între 2015 și 2018 a constat în instalarea bacteriilor pe pereții ISS, în exterior, unde au fost lăsate ani de zile înainte de a verifica dacă au supraviețuit. Iar răspunsul a fost afirmativ. Mai ales bacteriile din genul Deinococci pot forma agregate pentru a se proteja de razele ultraviolete. Celulele din apropierea stratului de suprafață sunt ucise de razele UV, dar straturile celulelor moarte protejează celulele de dedesubt.

Probele au fost pregătite și instalate în afara ISS de către astronautul american Scott Kelly, în 2015. Unele au fost recuperate după un an de expunere la spațiu, altele după doi ani, iar restul după trei ani. Toate probele au fost apoi analizate în laboratorul de pe Pământ. Acolo, cercetătorii japonezi au descoperit că aglomeratele de bacterii cu o grosime mai mare de jumătate de milimetru au supraviețuit bine, protejate de radiațiile solare prin stratul lor de celule moarte.

Prin extrapolarea stării în care le-au găsit (în special daunele cauzate ADN-ului lor), echipa estimează că Deinococcus radiodurans ar putea trăi între cincisprezece și patruzeci și cinci de ani în aceste condiții de expunere parțială la UV. Și dacă plutesc liber în spațiu, luminate constant de Soare, ar putea dura între doi și opt ani. Timp suficient pentru a face, de exemplu, călătoria Pământ-Marte.

Între progres ştiinţific şi riscuri – scenarii teoretice sau pericol real?

Când este vorba despre bacterii necunoscute, aduse din spaţiu, preocupările oamenilor de ştiinţă sunt legate, în primul rând, de teoria panspermiei, potrivit căreia germenii vieţii terestre ar putea proveni de la microorganisme aduse de comete şi asteroizi care s-au prăbuşit pe Pământ, la începuturile sistemului nostru solar, dar şi de posibilitatea colonizării altor planete.

La fel de importantă ar trebui să fie însă şi preocuparea pentru protecţia planetei noastre, pentru a nu fi expusă unor riscuri cu urmări iremediabile. Dacă adăugăm la aceste aspecte, referitoare la bacterii necunoscute aduse din cosmos, şi faptul că, de pildă, aici, în lumea noastră, topirea gheţarilor, după cum spun specialiştii, poate elibera virusuri şi bacterii dăunătoare oamenilor, prudența ar trebui să fie cu atât mai mare.

Numai în permafrostul (strat de sol și de roci care nu se dezgheață nici în timpul verii) Alpilor Elveţieni (dar şi în Arctica şi Antarctica), de pildă, au fost identificate o mie de microorganisme, dintre care multe necunoscute. Deja specialiştii de la NASA au “resuscitat” cu succes bacterii prinse în gheaţa din Alaska timp de 32 000 de ani. Bacterii necunoscute, virusuri patogene, capabile să infecteze oameni sau animale, inclusiv cele care au cauzat epidemii în trecut, ar putea fi depozitate în straturi vechi de permafrost.

Ce s-ar întâmpla dacă populaţia lumii ar fi expusă brusc la un virus mortal, de care nu s-a auzit niciodată? Pandemia de coronavirus a arătat că, în ciuda progreselor tehnologice şi medicale, oamenii rămân extrem de vulnerabili la agenţi patogeni necunoscuţi si atunci trebuie cântărit foarte bine raportul intre dorința de cunoaştere si de progres stiințific, pe de o parte, si riscul pentru omenire, pe de alta.