Latem na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) przebywała czwórka astronautów misji AX-4 – w tym Sławosz Uznański-Wiśniewski. W misję zabrani zostali też jednak „autostopowicze” – biliony bakterii, grzybów i archeonów zasiedlających ciała astronautów.

To, czy drobnoustroje poradziły sobie w kosmosie równie dobrze jak ludzie, sprawdzają badaczki z Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie w ramach projektu Human Gut Microbiota, jednego z 13 eksperymentów polskiej misji IGNIS.

– Szukamy zmian w proporcjach drobnoustrojów jelitowych w czasie. Chcemy zobaczyć, jak stres i obciążenie misją wpływają na mikrobiom i czy po powrocie wraca on do stanu pierwotnego – wyjaśniła dr Małgorzata Stępińska z WAT. A prof. Elżbieta Trafny dodała, że na Ziemi mikrobiom zdrowego człowieka jest dość stabilny, o ile gospodarz nie przyjmuje antybiotyków lub nie zmieni drastycznie diety, np. na tzw. zachodnią (bogatą w cukier, tłuszcz i żywność wysokoprzetworzoną). Wciąż jednak mało wiadomo o tym, jak mikrobiota reaguje na ekstremalny stres gospodarza.

– Stres na orbicie to sytuacja zagrożenia życia, rakieta jest jak beczka prochu. Nawet jeśli astronauta nie chce pokazać strachu, jego mikrobiom może pokazać coś zupełnie innego. Bakterie nie kłamią – zwróciła uwagę prof. Trafny.

– Wychodzę z założenia, że stan mikrobiomu powinien być sprawdzany u astronautów jeszcze przed startem. Z dotychczasowych badań wynika, że zdrowy, „silny” mikrobiom wytwarza substancje lecznicze dla organizmu i niweluje stany zapalne. Taki organizm jest znacznie bardziej odporny na zaburzenia, w tym te wywołane lotem w kosmos - dodała.

Może się wydawać, że badanie mikrobiomu to prosty eksperyment - przecież wystarczy pobrać próbki kału. W praktyce okazało się to jednak niezwykle trudne w realizacji.

Materiał pobierano od dwojga astronautów (ich dane pozostają anonimowe) w kilku etapach: na 3 miesiące przed wyprawą, dwukrotnie podczas kwarantanny przed lotem, trzy razy na pokładzie ISS, dwukrotnie po powrocie na Ziemię.

W eksperymencie ważnym wyzwaniem był czas. Przyjmuje się, że próbka musi zostać zamrożona w ciągu 20 minut od pobrania. Wynika to z cyklu namnażania się bakterii Escherichia coli (E. coli) – w tym czasie z jednej komórki powstają dwie. Ponieważ różne bakterie mnożą się w różnym tempie, zwłoka mogłaby całkowicie zafałszować proporcje drobnoustrojów, które są najważniejszą zmienną w tym badaniu.

Wymagania techniczne były rygorystyczne: próbki muszą być przechowywane w temperaturze od -60 st. C do -80 st. C, a przy tym zachowana powinna być ciągłość łańcucha chłodniczego. Czas przechowywania próbki może wynieść maksymalnie osiem miesięcy.

Na stacji ISS astronauci musieli pokonać sporą odległość pomiędzy toaletą a zamrażarką. – W warunkach mikrograwitacji to nie jest zwykły bieg, a „płynięcie” przez stację. Astronauci jednak dali radę. Skrupulatnie notowali czas i wszystko zmieściło się w granicach 19–20 minut – podsumowała prof. Trafny.

Powrót próbek w kapsule Dragon był równie emocjonujący. – Jesteśmy jednym z nielicznych eksperymentów IGNIS, których materiały już wróciły na Ziemię. Inne polskie badania wciąż czekają na orbicie na wolne miejsce. Walka o przestrzeń w zamrażarce podczas powrotu jest ogromna, ponieważ każda misja „w dół” to potężna konkurencja o miejsce dla próbek biologicznych – zwróciła uwagę profesorka.

Z kapsuły Dragon, która wodowała w oceanie, próbki trafiły do helikoptera, następnie przez San Diego, Houston i Nowy Jork dotarły do Warszawy. Tam, gdzie brakowało zamrażarek, kurierzy używali suchego lodu, uzupełniając go nawet w dni wolne. Obecnie materiał znajduje się w Centrum Inżynierii Biomedycznej Instytutu Optoelektroniki WAT pod ścisłym nadzorem.

Głównym ograniczeniem są teraz formalności. – Przez to, że misja była opóźniona, udało nam się pobrać dodatkowe próbki w kwarantannie. Stanowią one świetny punkt odniesienia, ale nie były ujęte w pierwotnych zgodach komisji bioetycznych. Musieliśmy ponownie wystąpić o zgody do ESA, NASA i samych astronautów. Wciąż na nie czekamy – wyjaśniła prof. Trafny.

Naukowcy liczą na to, że pełne analizy wszystkich próbek ruszą niebawem, a wnioski poznamy latem. Obecnie realizowane są eksperymenty z wybranymi próbkami w celu optymalizacji procesu badawczego.

Prof. Trafny podkreśliła, że choć badanie dotyczy tylko pary astronautów, każda taka próbka to cenna cegiełka w budowaniu gmachu wiedzy o kolonizacji kosmosu. – Jeśli myślimy o zasiedlaniu Księżyca czy Marsa, musimy wiedzieć, jak nasze drobnoustroje zniosą tę podróż – podsumowała.

Ludwika Tomala (PAP)

lt/ agt/