Was passiert mit Bakterien im Raum?

In der sonst kargen Raum 220 Meilen über der Erdoberfläche umkreist eine Kapsel von lebensnotwendigen Sauerstoff und Wasser bei 17.000 Meilen pro Stunde. Sie kennen diese Kapsel, wie die internationale Raumstation (ISS), die derzeit sechs Menschen Heimat – und unzählige Milliarden von Bakterien. Mikroben haben uns immer an den Grenzen, aber es ist gefolgt, erst jetzt, dass Wissenschaftler bei der NASA und an anderer Stelle ernsthaft was passiert untersuchen, wenn wir der Erde Mikroben in den Raum bringen.

Die meisten Weltraum Mikroben dorthin durch hitching eine Fahrt auf – oder – der Körper des Astronauten. Aber die nächste unbemannte ISS Nachschub Mission, durch Explosion von am Montag, wird eine besondere mikrobielle Nutzlast im Projekt MERCCURI Namen tragen. Die Nutzlast umfasst 48 verschiedene Mikroben – gesammelt von Stadien, Toiletten und sogar Pre-Launch-Raumschiff – deren Wachstum im Raum wird mit einem parallelen Satz von Mikroben auf der Erde verglichen. Eine zweite Phase des Projekts wird Tupfer von der ISS zu bestimmen, das Mikrobiom der Raumstation Sequenz.

Platten von Bakterien, die für den Start vorbereitet. Projekt MERCCURI

Projekt MERCCURI ist ein Crowdsourcing-Projekt, zur Science Outreach soviel wie selbst erforschen. Aber NASA, ist auch intensiv Interesse an einem Studium sein "mikrobielle Observatorium" — wie Mark Ott, ein leitender Mikrobiologe am Johnson Space Center, der ISS in einem letzten Gespräch genannt. Die ISS ist eine einzigartige Laborfläche. "Wir haben einen Mangel an Schwerelosigkeit auf der Erde," resümiert David Coil, Mikrobiologie auf das Projekt MERCCURI-team

Bakterien in der Schwerelosigkeit Verhalten

Im Interesse der Gesundheit der Astronauten hat NASA krankheitserregende Bakterien in den Weltraum vor gesendet. (In sorgfältig verpackten Platten, natürlich.) Der Stress des Raum-Living schwächt Immunsystem, der Möglichkeit der Krankheit verschlimmern.

Also wie haben krankheitserregenden Mikroben im Raum so weit entwickelt? Leider für uns, haben sie sehr gut ergangen.

Eine aufmerksamkeitsstarke Studie aus dem Jahr 2007 festgestellt, dass Salmonellen, die Sie wahrscheinlich mit Lebensmittelvergiftung verbinden, mehr virulent, wenn auf der ISS angebaut wird. Die Mikroben Raum gezüchtet wurden in Mäusen zurück auf der Erde eingespritzt, und die Mäuse wurden umgehend schneller kränker und erlegen.

Im vergangenen Jahr fanden Forscher heraus, dass Pseudomonas Aeruginosa (siehe unten), eine gemeinsame Bakterien, die Infektionen verursachen können, wuchsen schneller und dicker Aggregate von Zellen, die sogenannten Biofilm gebildet. Diese Biofilme bilden auch eine bizarre "Spalte und Canopy"-Struktur, die es auf der Erde bilden nicht. Andere Bakterien wie E. Coli und Staphylokokken wachsen auch im Raum besser.

Warum ist die Schwerkraft für einen einzelligen Organismus wichtig, das einen Kopf oder Füße, sowieso nicht? Wissenschaftler glauben, der Schlüssel ist wie Nahrung oder Wasser zu bekommen in die und aus der Zelle transportiert. Dies beruht normalerweise auf Konvektion, die durch die Schwerkraft beeinflusst wird.

Es ist der gleiche Grund, warum eine Kerzenflamme im Raum eine seltsame Kugel aussieht, erklärt Russell Neches, Absolvent im Projekt MERCCURI-Team. "Bist du eine Mikrobe, die bedeutet, dass alle die Abfallprodukte des Stoffwechsels und all die Dinge Sie Atem und Essen können nur durch Diffusion gehen herum," sagte er, "ist der Mechanismus der Transport sehr verschieden." Aggregation in Biofilmen verringert Fläche, so dass die Form beeinflussen kann, wie Dinge in und aus Zellen bewegen.

Die nächste Grenze der Raum Mikrobiologie

Zurück auf der Erde geht dem Gebiet der Mikrobiologie selbst durch eine Revolution in diesen Tagen. Die Fähigkeit, DNA Sequenz bedeutet schnell und billig Mikrobiologen können jetzt Katalog der Milliarden von Bakterien, die gutartig auf unsere jede Oberfläche Leben. Letzten mikrobielle Forschung konzentriert sich weitgehend auf Bakterien sind im Labor – Schätzungen zufolge nur 1 bis 10 Prozent aller Bakterien werden — und Krankheiten verursachen.

Bei einem letzten Symposium über die Mikrobiologie der gebauten Umwelt, Ott von der NASA begann seinen Vortrag mit entschuldigte sich für die seinen Fokus auf Krankheit, endend mit einer Ausschreibung mehr Forschung. "Ein guter Teil des Publikums nicht merken, dass NASA Mikrobiologie überhaupt", sagte er, und der ISS ist eine ziemlich einzigartige Gelegenheit.

Mit dem Darm Mikrobiom der letzte Schrei in der biomedizinischen Forschung in diesen Tagen haben sie auch Stuhlproben preflight, während des Fluges und nach dem Flug, kaum eine große Sammlung von Raum Poop gesammelt. (Teilnahme ist optional, aber nur ein Crew-Mitglied abgelehnt.) NASA das erste jemals Zwillingsstudie wird auch vergleichen, die Mikrobiome ein Zwilling, der auf der Erde an seinen Bruder im Raum bleibt.

Die beengten Innenräume des ISS. NASA

Wissenschaftler sind das Mikrobiom der ISS als einer bebauten Umwelt sowie Studieninteressierte. Wie könnte der besonderen Bedingungen Raum Bakterien auf Oberflächen in der Raumstation Leben auswirken? Mir wurde beispielsweise mit Biofilmen überzogen. Zum Auftakt dieser Arbeit will Projekt MERCURRI Tupfer wieder von Astronauten zur Sequenz und Katalogisieren der ISS Mikroben.

Neugierig, baute die NASA auch Schwerelosigkeit Simulatoren um Raum Bakterien zu untersuchen, ohne die Erde zu verlassen. Lab-Zeit und Raum auf der ISS so schwer zu bekommen sind, sagt Ott. "Ich erhalte nicht laufen bis es und sagen: hier, dieses Experiment." Die rotierenden Wall Schiff (RWV) nicht genau Schwerelosigkeit erstellen, aber seine Spinnen kann bestimmte Bedingungen des Weltraums zu replizieren.

Während die NASA versucht, die Bedingungen der Erde im Raum mit der ISS nachzubilden, tut es die Opposition in Miniatur, Neuerstellung Raum auf der Erde für Bakterien.

Einer sich drehenden Wand Schiff. Bild vieine Hammond/Renal Physiology

Hält Mikroben , Platz

Während NASA-Wissenschaftler studieren die bemannte Raumfahrt Bakterien in Raum bringen möchten, sind ihre Kollegen arbeiten auf interplanetare Missionen wütend arbeiten an um Bakterien aus dem Weltraum zu halten. Raumschiff Versammlungsräume für Mars-Missionen sind in in der Nähe von sterilen Bedingungen gehalten und NASA unterhält einen obsessiven Katalog von Mikroben, die überraschenderweise in den Reinraum überleben.

Dies ist, was die Mikroben müsste durchleben, wie von Scientific Americanangelegt:

Nur die kühnsten Mikroben können überleben in ein Raumschiff sauberes Zimmer, wo die Luft ist streng gefiltert, die Böden sind mit zertifizierten Reinigungsmitteln gereinigt und Oberflächen mit Alkohol und Wasserstoffperoxid abgewischt, dann erhitzt, um die Temperaturen hoch genug, um fast alle Lebewesen zu töten. Jeder Mensch, der den Raum betritt muss verkleidet sein Kopf bis Fuß in einem "Bunny Anzug" mit Handschuhen, Booties, einen Hut und eine Maske, so dass die einzige ausgesetzt Oberfläche ist die Gegend um die Augen einer Person. Selbst dann kann der Techniker geben Sie erst nach stomping auf Klebeband auf dem Boden, Schmutz von den Sohlen ihrer Beute zu entfernen, und eine "Luft-Dusche" Schlag Staub weg vom Rest von ihr auf der Durchreise.

Der Zweck dieses zwanghafte Sauberkeit ist zweifach. Einerseits zwar ist es unwahrscheinlich, dass Bakterien eine lange Reise in den Weltraum überleben wird, wollen wir dennoch nicht Mars verunreinigen. Zwei, wenn wir Anzeichen von Leben auf dem Mars erkennen, wollen wir sicherstellen, dass es ist nicht DNA wir gemeinsam mit uns von der Erde brachten.

A-Mikrobiologie schrubben für Proben auf dem Boden von einem NASA-Reinraum . NASA/JPL-Caltech

Im Herbst letzten Jahres, Wissenschaftler entdeckten eine neue winterharte Gattung des Bakteriums, die beide einen Reinraum der NASA in Florida und der European Space Agency in Südafrika lebt. Die rauen Bedingungen und beschränkter Wettbewerb für andere Bakterien wahrscheinlich ausgewählt für das neue Bakterium, benannt Tersicoccus Phoenicis. Reinräume sind einer gebauten Umwelt – eine sehr gezielte und kontrollierte gebaute Umwelt – und sie haben sogar eine charakteristische Microbiome.

"Bakterien sind überall" ist ein viel wiederholte Mantra in diesen Tagen, und Raum ist keine Ausnahme. Überall dort, wo Menschen gehen, hinterlassen sie eine mikrobielle. Raum-Mikrobiologie hat viel noch nicht entdecken, aber eins ist sicher: Es werden Bakterien.

Oberes Bild: Internationale Raumstation ISS über NASA