„Space Volcanic Algae" był jednym z 13 eksperymentów w ramach polskiej misji technologiczno-naukowej IGNIS na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Przeprowadził je astronauta dr Sławosz Uznański-Wiśniewski.

Jak wyjaśniła w rozmowie z PAP Ewa Borowska, CTO (dyrektor ds. technologii) i naukowczyni z firmy Extremo Technologies, niektóre gatunki glonów należą do organizmów ekstremofilnych, co oznacza, że mają dużą odporność na warunki ekstremalne – na przykład zmiany temperatury, pH, zasolenia albo duże stężenia metali ciężkich i innych szkodliwych substancji. W ramach eksperymentu naukowcy badają, jak mikroglony znoszą warunki kosmiczne. To ważne, bo w przyszłości takie mikroorganizmy mogłyby służyć do wzbogacenia powietrza w tlen, szybszej produkcji żywności na statkach i w bazach kosmicznych albo być wykorzystywane w przetwarzaniu odpadów.

– Nasze badania zakończyły się na przełomie października i listopada, a współpraca nad projektem z Europejską Agencją Kosmiczną – w grudniu. Mamy już podstawowe wyniki badań i są one bardzo zaskakujące. Różnice między próbkami, które wysłaliśmy na ISS, a próbkami porównawczymi, które zostały na Ziemi, są znacznie większe, niż się spodziewaliśmy – przyznała naukowczyni.

Zaznaczyła, że badania dotyczą kilku kwestii: produkcji tlenu przez glony, ich genetyki i produkcji nowych substancji oraz zmian budowy komórki mikroorganizmów. Dodatkowo sprawdzono substancję ochronną, która została dodana do niektórych próbek z glonami – jej zadaniem była ochrona komórek przed wysychaniem oraz promieniowaniem jonizującym i UV.

– Ku naszemu zaskoczeniu okazało się, jak wyraźnie widać, że ta substancja faktycznie wpływa na ochronę komórek. Dwa gatunki glonów, które poleciały na ISS, po powrocie miały inną budowę błon i ścian komórkowych niż te, które hodowaliśmy na Ziemi, i te, które miały dodaną substancję chroniącą – tłumaczyła Ewa Borowska.

Obecnie zdjęcia mikroskopowe analizuje jej zespół oraz naukowcy z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN (Instytut Nenckiego PAN). Porównawcze badania genetyczne próbek z ISS i ziemskich prowadzi zespół prof. dr hab. Marcina Woźniaka z Collegium Medicum w Bydgoszczy (Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu).

Analizy genetyczne już ujawniły, że w mikrograwitacji nastąpiły duże zmiany ekspresji w większości genów w porównaniu z próbkami kontrolnymi. – Bardzo nas to dziwi, ponieważ po powrocie z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej na Ziemię na próbki przez kilka godzin działała grawitacja, która mogła zaburzyć wyniki. Ale wygląda na to, że zmiany w działaniu genów, które zaszły na ISS, utrzymały się wystarczająco długo, aby można było wykryć znaczące różnice między eksperymentem ziemskim a kosmicznym – stwierdziła Ewa Borowska.

Prof. Woźniak poinformował PAP, że większość zmian dotyczyła genów związanych z produkcją białek i kwasów nukleinowych w komórce oraz z syntezą metabolitów wtórnych. Dodał, z przeprowadzonych dotąd badań wynika na przykład, że w próbkach glonów hodowanych na ISS zaszło przynajmniej kilka zmian, których nie ma w żadnej z próbek ziemskich.

Badacze opisali, że na orbicie prawdopodobnie w glonach uaktywniły się geny, które są zazwyczaj mało aktywne na Ziemi. Teraz naukowcy badają m.in., jakie substancje glony mogą produkować w mikrograwitacji w związku ze zmianami genetycznymi.

Kolejna kwestia, która zaskoczyła ekspertów, to fakt, że na orbicie glony zwiększyły fotosyntezę, czyli pochłaniały więcej dwutlenku węgla i produkowały więcej tlenu niż na Ziemi. – Będziemy dopiero to badać, ale prawdopodobnie te organizmy dostosowały się do nowych warunków, intensyfikując swój metabolizm. To może być reakcja na nowy stresor, czyli w tym przypadku promieniowanie kosmiczne i mikrograwitację – wyjaśniła Ewa Borowska.

Zaznaczyła, że badanie przeprowadzono za pomocą skonstruowanego przez jej zespół i inżynierów z Obserwatorium w Tartu (Estonia) sensora tlenu, który miał za zadanie wykrycie bardzo małych ilości tlenu. Wraz z zespołem inżynierów na Ziemi oraz firmą ICE Cubes Service naukowczyni mogła monitorować eksperyment na orbicie na bieżąco, przez 24 godziny na dobę.

Dyrektor Extremo Technologies dodała, że odkrycie dotyczące fotosyntezy może przyczynić się do rozwoju technologii, które w przyszłości będą zmniejszać zawartość dwutlenku węgla w ziemskiej atmosferze, albo systemów podtrzymywania życia w podróżach kosmicznych, na przykład na Księżyc, Marsa lub w planowanych bazach kosmicznych.

Naukowcy zakładali, że mikroorganizmy szybko zaadaptują się do nowego środowiska, bo na Ziemi występują przecież w ekstremalnych warunkach. Okazało się, że eksperyment i w tej kwestii przerósł ich oczekiwania. – Misja trwała trochę więcej niż dwa tygodnie, a pierwsze zmiany w adaptacji glonów widzieliśmy już po ok. siedmiu dniach. To znaczy, że w dłuższych misjach kosmicznych będą sobie radzić tylko lepiej – oceniła naukowczyni.

Opowiadała, że dla jej zespołu praca przy eksperymencie była też ważną lekcją logistyczną. – Najpierw musieliśmy przygotować próbki w laboratorium w Polsce, potem wysłać je do NASA. Polecieliśmy tam i na miejscu przygotowywaliśmy eksperyment. Kilkukrotnie, z powodu przekładania startu misji Ax-4, przekazywaliśmy pojemnik z próbkami do kapsuły Dragon i nam go zwracano. W końcu musiałam zadecydować wraz z dr inż. Weroniką Urbańską z Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej, czy na ISS polecą gotowe już próbki, czy przygotowujemy nowe. Nie wiedziałyśmy, czy nasze glony wytrzymają opóźnienie i poradzą sobie na orbicie. Uznałyśmy, że nie zmieniamy próbek. Okazało się, że to była dobra decyzja – opisywała ekspertka.

W jej ocenie to ogromny sukces całego interdyscyplinarnego zespołu. – Polska po raz pierwszy miała szansę przeprowadzić badania na ISS, w tym kompleksowy eksperyment biotechnologiczny. Nasze doświadczenia związane z jego przygotowaniem i prowadzeniem mogą posłużyć w przyszłości innym naukowcom. Mam nadzieję, że przetarliśmy szlaki i to dopiero początek polskich badań biotechnologicznych na orbicie – podsumowała Ewa Borowska.

Anna Bugajska (PAP)

abu/ zan/