از سیاهچاله ها گرفته تا مرگ ناشی از گرمای سیاره، جو خطرات بزرگی را برای بشر به همراه دارد. اما همانطور که مردم به سفرهای فضایی طولانی مدت فکر می کنند، خطرات کوچک تری وجود دارد که ممکن است به توجه بیشتری نیاز داشته باشد. یکی از آنها حشرات زمین است.
بر روی زمین، محققان شروع به درک چگونگی تأثیر باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌های موجود در داخل و خارج بدن انسان (میکروبیوم انسان) بر سلامت جسمی و روانی ما کرده‌اند.
البته فضا مکان بسیار متفاوتی با زمین است و تابش و ریزگرانش زیادی دارد. اگرچه این علم به طور کامل درک نشده است، اما این تفاوت های بزرگ ممکن است منجر به تغییرات غیرمنتظره در میکروبیوم فضانوردان شود. این به نوبه خود می تواند باعث مشکلات سلامتی مختلفی شود که می تواند در طول سفرهای طولانی مانند رفتن به سیارات دیگر آشکارتر شود.
دیوید پیرس، محقق علوم زیستی در دانشگاه نورثومبریا و نویسنده مقاله‌ای که در سال 2022 منتشر شد و به چگونگی تأثیر سفر به مریخ بر میکروبیوم روده می‌پردازد، می‌گوید که پیامدهای اختلال میکروبیوم حتی در زمین به خوبی درک نشده است.
تحقیقات مستقیم در مورد اثرات سفر فضایی بر میکروبیوم انسان محدود است، زیرا تا کنون تنها حدود 600 نفر در فضا بوده اند. کسانی که به سطح زمین می روند معمولا زیاد نمی مانند، زیرا سفر به ایستگاه فضایی بین المللی حدود شش ماه است.
با این حال، برخی از محققان هنوز متقاعد نشده اند که شواهد کافی وجود دارد که نشان دهد میکروبیوم انسان به طور قابل توجهی در جو تغییر می کند. با این حال، بسیاری از محققان، از جمله پیرس، در تلاشند تا دریابند که آیا فضانوردان مشکلی به نام dysbiosis ایجاد کرده‌اند که در آن میکروبیوم آنها به اشتباه تغییر می‌کند.
محققان سعی می کنند تأثیر فضا بر میکروبیوم را در دو مکان بررسی کنند: در مناطقی از زمین که شرایط مشابه جو دارند و در خود جو.
در مثال اول، نوربرتو گونزالس یوربه، محقق گروه تحقیقاتی میکروبیوم فضانوردان در گروه پزشکی ژنومی و بیماری های عفونی در موسسه جی کریگ ونتر، در حال مطالعه میکروبیوم محققانی است که در ایستگاه های کنکوردیا و نیومایر در قطب جنوب کار می کنند. . گونزالس یوربه می گوید که این مکان کمی شبیه به فضایی است که فضانوردان در آن هستند، به خصوص از نظر تاریکی، محدودیت و ارتباطات محدود.
González Yavarbe و همکارانش قصد دارند نمونه‌هایی را از محققان در محل مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند تا ببینند چگونه میکروب‌هایی که دستگاه گوارش را توزیع می‌کنند تغییر می‌کنند و سیستم ایمنی آنها چگونه به شرایط موجود در محل تحقیقات واکنش نشان می‌دهد.
به گفته González Yorbe، اولین نتایج نشان دهنده تغییر در ویروس های روده ای است و تیم تحقیقاتی در حال تجزیه و تحلیل داده های ایمنی هستند. آنها پیش بینی می کنند که نتایج مطالعه آنها اواخر امسال منتشر شود.
مطالعات انجام شده در فضا محدود است. به عنوان مثال، یک مطالعه در سال 2019، میکروبیوم فضانورد اسکات کلی و دوقلوی او مارک را مقایسه کرد. اسکات از سال 2015 حدود یک سال در ایستگاه فضایی بین المللی ماند. این مطالعه نشان داد که میکروبیوم اسکات در فضا تغییر کرده است. برای او، این تغییر شامل کاهش باکتری‌های باکتریایی است که اختلال آن با مشکلات عصبی و ایمنی و مشکلات متابولیک مرتبط است و افزایش Firmicutes که باکتری‌هایی هستند که می‌توانند به حل کردن نشاسته و سایر فیبرها کمک کنند.
در سال 2019، مطالعه دیگری از موسسه جی کریگ ونتر، 9 فضانورد را که بین 6 تا 12 ماه را در ایستگاه فضایی بین المللی سپری کردند، مورد بررسی قرار داد. فضانوردان نمونه هایی را از قسمت های مختلف پوست، بینی و زبان جمع آوری کردند. آنها همچنین از مدفوع، خون و بزاق آنها به همراه نمونه هایی از قسمت های مختلف ایستگاه و مخزن آب آن نمونه برداری کردند. هنگامی که نمونه ها در دست دانشمندان قرار گرفت، آنها DNA را استخراج و توالی یابی کردند تا ببینند که چگونه میکروبیوم فضانورد در طول زمان تغییر می کند.
این مطالعه نشان داد که تعداد میکروب‌های پوستی مختلف از جمله گونه‌های گاماپروتئوباکتری کاهش یافته است که طبق نظر نویسندگان می‌تواند در بروز شایع تومورها و حساسیت پوستی بالای فضانوردان در فضا نقش داشته باشد. این یافته ها همچنین نشان داد که میکروبیوم روده فضانوردان تغییر کرده است و فراوانی دو نوع باکتری (آکرمانزیا و رومینوکوکوس) که به نظر می رسد نقش مهمی در حفظ یکپارچگی مخاط معده و روده ایفا می کنند. تجزیه کربوهیدرات، پنج برابر کاهش یافت.
گونزالس یوربه که در مطالعه 2019 شرکت نداشت، گفت: تغییر میکروبیوم روده می تواند بر متابولیسم، سلامت استخوان و شناخت تأثیر بگذارد. . وی گفت: تغییرات در میکروبیوم بر سلامت مغز و سلامت شناختی تأثیر خواهد گذاشت.
با این حال، همه متقاعد نشده اند که میکروبیوم انسان در جو تغییر می کند. به گفته جک گیلبرت، پروفسور اطفال در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو و رئیس بخش زیست شناسی در مؤسسه اقیانوس شناسی اسکریپس، تعداد شرکت کنندگان در مطالعات موجود برای قطعی بودن بسیار کم بود. او گفت: «با تعداد کمی از افراد در فضا، انجام مطالعاتی که جمعیت دقیقی داشته باشد، دشوار است.
گیلبرت همچنین مطالعات دوقلوهای کلی را زیر سوال می برد: “ما مطالعات دوقلوهای زیادی داریم که در طول زمان در جهان مقایسه کرده ایم و همه آنها انحرافات قابل توجهی را نشان داده اند.”
گیلبرت گفت که بزرگترین نگرانی برای سلامت انسان در فضا، پاتوژن هایی هستند که می توانند از بدن فرار کنند و به نسخه های خطرناک تری جهش پیدا کنند. یک مطالعه در سال 2019 توسط گیلبرت و همکاران نشان می دهد که ممکن است چنین باشد.
در مارس 2016، فضانوردان در ایستگاه فضایی بین المللی نمونه هایی را از میز غذاخوری ایستگاه جمع آوری کردند. شش روز بعد، نمونه ها به زمین بازگردانده شدند. گیلبرت و تیمش باکتری های موجود در نمونه ها را جدا کردند و دو گونه از قارچ Fusarium oxysporum را انتخاب کردند و ژن های آنها را تعیین توالی کردند. محققان نمونه‌های قارچ‌های دوردست را با 62 گونه دیگر مقایسه کردند و دریافتند که ژنتیک گونه‌های مرتبط با نمونه‌های ایستگاه فضایی با ژنتیک همتایان خود روی زمین متفاوت است.
این تیم همچنین کرم های ریزی به نام نماتد را در هر دو نمونه شناسایی کردند. آنها دریافتند که برخی از حشرات ایستگاه فضایی بین المللی بسیاری از لاروها را کشتند. گیلبرت گفت که این امکان وجود دارد که قارچ‌ها به دلیل محدودیت فضا شایع‌تر باشند، اگرچه تیم او در حال کار بر روی تحقیقات جدید برای کمک به توضیح این ارتباط هستند.
میکروارگانیسم ها محیط های گرم و مرطوب مانند محیط داخل بدن انسان را ترجیح می دهند. بنابراین، پاتوژن‌هایی که از آن محیط به محیط‌های سردتر و خشک‌تر حرکت می‌کنند، دوباره در معرض تشعشع و گرانش صفر قرار می‌گیرند و ممکن است از نسلی به نسل دیگر مهارت‌های بقای جدیدی کسب کنند. گیلبرت افزود: “برخی از مکانیسم های بقا به چیزهایی مانند مقاومت آنتی بیوتیکی یا بار ویروسی در انسان مربوط می شود.”
گیلبرت خاطرنشان کرد که فضانوردانی که برای سفر فضایی انتخاب می‌شوند معمولاً بسیار سالم هستند، بنابراین احتمال ابتلای آنها به ویروس وجود ندارد. با این حال، اگر فردی که در یک سفر طولانی به مریخ است، به دلیل مسمومیت غذایی یا خستگی، سیستم ایمنی ضعیفی داشته باشد، ممکن است پاتوژن های قوی را انتخاب کند.
به گفته تمام محققانی که با Andark صحبت کردند، تحقیقات بسیار کمی در مورد میکروب های انسانی در فضا وجود دارد و چیزهای زیادی در مورد این موضوع ناشناخته است. به عنوان مثال، نیکول باکلی، مدیر برنامه SciSpacE آژانس فضایی اروپا، گفت که دشوار است بگوییم که آیا مشکلاتی مانند بی خوابی در فضا به دلیل اختلال در عوامل بیماری زا ایجاد می شود یا اینکه آیا پاتوژن ها باعث بیماری می شوند یا به آنها پاسخ می دهند.
پیرس گفت، همچنین مشخص نیست که چگونه محققان می توانند میکروبیوم انسان را تثبیت کنند تا مختل نشود و باعث بیماری نشود. به عنوان مثال، تزریق مدفوع، که حاوی بسیاری از باکتری های مفید از مدفوع یک اهدا کننده سالم به یک فرد بیمار است، می تواند به بازیابی سیستم ایمنی در افراد مبتلا به بیماری های خاص کمک کند. اما از آنجایی که میکروبیوم ها بسیار پیچیده هستند، مانند دارو دادن نیست که اثر داشته باشد. شما در حال مصرف ارگانیسمی هستید که ممکن است تثبیت شود و اثر مطلوب داشته باشد، یا ممکن است ایجاد نشود و انتظارات را برآورده نکند.
حتی برخی از محققان اشاره کرده اند که یک تغییر ساده می تواند سلامت فضانوردان را بهبود بخشد. گونزالس یوربه گفت: خوردن میوه ها و سبزیجات تازه و رژیم غذایی سرشار از فیبر می تواند تعداد میکروب های روده را افزایش دهد که اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه تولید می کنند که به حمایت از سیستم ایمنی کمک می کند. باکلی همچنین پیشنهاد کرد که غذاهای پری بیوتیک و پروبیوتیک ممکن است در این زمینه مفید باشند.
به گفته گریس داگلاس از پروژه فناوری غذایی پیشرفته ناسا، فضانوردان می توانند به غذاهای منجمد که حاوی میکروارگانیسم های مرتبط با غذا هستند، اما برای استریل بودن پردازش شده اند، دسترسی داشته باشند.
فضانوردان همچنین در ماموریت های پرتاب مجدد مقدار کمی میوه و سبزیجات دریافت می کنند. با این حال، به گفته باکلی، میکروب هایی که این عوامل بیماری زا را تولید می کنند، به غذاهای فرآوری شده کمتر و میوه ها و سبزیجات و انواع غذاها بیشتر نیاز دارند.
آژانس فضایی اروپا در حال انجام تحقیقاتی در مورد چگونگی اضافه شدن الیگوساکاریدها (گروهی از کربوهیدرات ها) موجود در شیر انسان به رژیم غذایی محققانی است که بیش از یک سال در ایستگاه تحقیقاتی کنکوردیا در قطب جنوب خواهند بود. اعتقاد بر این است که این ترکیبات در ایجاد یک میکروبیوم سالم در نوزادان مهم هستند. این مطالعه تأثیر الیگوساکاریدها را بر میکروبیوم محققان، سیستم ایمنی و ذهن آزمایش خواهد کرد.
هنوز زمینه های دیگری وجود دارد که نیاز به کاوش دارند و می توانند درک دانشمندان را از چگونگی تأثیر فضا بر پاتوژن ها افزایش دهند. پیرس گفت، برای مثال، ما باید درباره فضانوردان فردی و نحوه سفر آنها و اینکه چه چیزی میکروبیوم آنها را پایدار یا ناپایدار می کند، بیشتر بیاموزیم.
پیرس اضافه کرد که فضانوردان ممکن است با پاتوژن های شناخته شده (میکروب هایی که معمولا بی ضرر هستند اما در صورت تضعیف سیستم ایمنی می توانند خطرناک باشند، مانند استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین (MRSA) که در دو نفر از هر دو وجود دارد، در تماس باشند. افراد). هر کدام 100 نفر). او گفت که ممکن است چیزهای ناشناخته ای نیز در باغ وجود داشته باشد: حشرات کوچکی که مردم با خود به فضا می برند نمی توانند بیماری زا باشند.
پیرس گفت، غیرممکن است که بگوییم میکروبیوم یک فرد در طول یک سفر طولانی به مریخ در مقایسه با اقامت کوتاه مدت در ایستگاه فضایی بین‌المللی چگونه تغییر می‌کند. اما با توجه به زمان پرواز فضایی به سیاره سرخ (که ناسا برای اواخر دهه 2030 یا اوایل دهه 2040 برنامه ریزی می کند)، دانشمندان زمان زیادی برای درک بهتر نقش میکروبیوم در سلامت فضانوردان دارند. تا آن زمان، محققان باید با استفاده از تمام ابزارهای موجود به مطالعات خود ادامه دهند.