Биопленки помогут или помешают космическим полетам
По мере того, как люди будут осваивать космос, мы будем забирать с собой множество видов жизни, изначально связанных с Землей. Некоторые из них могут быть более полезными или потенциально вредными, чем другие. И на Земле нет более распространенной формы жизни, чем бактерии. Эти крошечные существа и грибы, их давно потерянные родственники на эволюционном древе, имеют привычку собираться вместе, образуя структуру, известную как биопленка.
Биопленки широко распространены в земной среде и были замечены во время космических полетов на протяжении десятилетий. Но какую потенциальную опасность они представляют? Что еще интереснее, какие возможные проблемы они могут решить?
Статья группы ученых, специализирующихся на системах жизнеобеспечения, опубликованная в журнале Biofilm, представляет собой подробный обзор состояния науки в области понимания того, как биопленки работают в космосе, и того, что может потребоваться для обеспечения постоянного присутствия человека за пределами планеты.
Статья разделена на пять подразделов, в каждом из которых рассматривается, как биопленки могут воздействовать на них. Первые два подраздела посвящены влажным и сухим участкам объекта в космосе, в то время как третий посвящен потенциальному воздействию на здоровье человека. В следующих разделах основное внимание уделяется использованию ресурсов на месте (четвертый раздел) и биосенсорам (пятый раздел). Давайте рассмотрим каждый из них по очереди.
Вероятно, большинство людей ожидают увидеть биопленку на влажных поверхностях. Они широко распространены в неочищенных туалетах и других помещениях, где имеется постоянный источник питательных веществ и воды. К сожалению, космические станции и космические корабли с экипажами имеют одинаковое необходимое биологическое оборудование и могут столкнуться с теми же проблемами, если ими не управлять.
Однако у них также есть влажные зоны хранения, такие как система рекультивации воды или топливные баки, которые не являются необходимыми для наземных систем. Все это означает, что существует множество областей, где биопленки могут загрязнять эти системы и создавать серьезные механические или биологические проблемы для экипажа.
Сухие поверхности, по сути, ничем не отличаются, хотя отследить распространение бактерий сложнее, поскольку обычные системы осаждения, такие как оседание аэрозоля при дыхании человека, который содержит тысячи бактерий, в космосе не представляют такой большой проблемы. Однако астронавты по-прежнему прикасаются к поверхностям, на которых также накапливаются бактерии, и их дыхание приходится перерабатывать в воздухоочистителях, что может привести к образованию отложений вблизи или даже на фильтрах HEPA, которые сохраняют воздух в корабле свежим.
В любом случае, эти биопленки могут оказаться проблематичными для людей, находящихся на борту любого космического корабля.
Есть два основных способа, которыми они могут создавать проблемы: либо из—за инфекций, особенно если астронавты пьют загрязненную воду, либо из-за аллергии, которая может быть вызвана такими вещами, как черная плесень. К сожалению, мы не понимаем, какое влияние оказывает микрогравитация на все эти процессы, включая такие фундаментальные факторы, как то, насколько опасными могут стать патогенные микроорганизмы.
Однако не все так безнадежно в отношении использования биопленок в космических исследованиях. Некоторые биопленки могут быть полезны, особенно при фильтрации ценных материалов. Реакторы с биопленкой становятся все более распространенными в наземных процессах, благодаря чему они могут улавливать ценные материалы, такие как платина, из сточных вод шахт или перерабатывающих заводов.
Аналогичная тактика могла бы сработать на Марсе, где биореакторы могли бы отфильтровывать полезные молекулы, такие как азот, из атмосферы и позволять искусственным системам получать доступ к этим ресурсам.
Однако такие системы были бы бесполезны, если бы их не контролировали, и разработка биосенсоров для мониторинга состояния биопленок — или их отсутствия, если они окажутся опасными, — станет важнейшим нововведением для будущих постоянных миссий по исследованию космоса.
На рынке появилось несколько датчиков, которые могли бы удовлетворить эту потребность, но необходимы дополнительные эксперименты, чтобы понять, насколько они эффективны в условиях микрогравитации.
В конечном счете, людям придется научиться сосуществовать с биопленками в космосе, точно так же, как мы это делаем на Земле. Будут ли эти отношения враждебными, симбиотическими или сочетанием того и другого, в первую очередь зависит от нас.
Но, как упоминалось в статье, и это справедливо для большинства научных исследований, было бы хорошо, если бы мы лучше понимали, как эти системы работают в новых условиях. В противном случае мы могли бы стать причиной катастрофы, которой можно было бы избежать.
