Wetenschappers doen al jaren onderzoek aan boord van het International Space Station (ISS) om de effecten van het leven in de ruimte op mensen en micro-organismen vast te stellen. Naast de hoge stralingsniveaus zijn er ook zorgen dat langdurige blootstelling aan microzwaartekracht genetische mutaties kan veroorzaken. Deze te begrijpen en met tegenmaatregelen te komen is essentieel om van de mensheid een werkelijk ruimtevarende soort te maken.
Interessant genoeg heeft een team van onderzoekers van de Northwestern University onlangs een onderzoek met bacteriën uitgevoerd dat aan boord van het ISS werd gehouden. In tegenstelling tot wat velen vermoedden, muteerden de bacteriën niet in een medicijnresistente superstam, maar muteerden ze in plaats daarvan om zich aan te passen aan hun omgeving. Deze resultaten kunnen van vitaal belang zijn als het erom gaat te begrijpen hoe levende wezens zich zullen aanpassen aan de stressvolle omgeving van de ruimte.
De studie die de bevindingen van het team beschrijft, verscheen onlangs in de mSystems, een wetenschappelijk tijdschrift uitgegeven door de American Society for Microbiology. De studie werd geleid door Erica Hartmann, een assistent-professor bij de afdeling Civiele en Milieutechniek (DCEE) van de NWU, en omvatte meerdere DCEE-afgestudeerde en postdoctorale onderzoekers en Sarah Castro-Wallace van het NASA Johnson Space Center.
Dergelijke studies zijn essentieel voor missies die in de nabije toekomst zijn gepland, waaronder NASA's plannen voor hernieuwde missies naar het maanoppervlak en hun voorgestelde bemande missie naar Mars. Bovendien zijn China, Rusland en India ook van plan om de komende decennia astronauten naar de maan te sturen. Zoals professor Hartmann uitlegde in een persverklaring van de NWU:
'Er is veel gespeculeerd over straling, microzwaartekracht en het gebrek aan ventilatie en hoe dat van invloed kan zijn op levende organismen, inclusief bacteriën. Dit zijn stressvolle, zware omstandigheden. Selecteert de omgeving voor superbugs omdat ze een voordeel hebben? Het antwoord lijkt 'nee' te zijn ''
Voor hun onderzoek hebben Hartmann en haar medewerkers gegevens geraadpleegd van het National Center for Biotechnology Information (NCBI), dat archiefinformatie bijhoudt over microbe-experimenten die aan boord van het ISS zijn uitgevoerd. Ze beoordeelden met name hoe de bacteriestammen Staphylococcus aureus en Bacillus cereus in de ruimte groeiden.
De eerste is te vinden op de menselijke huid en bevat de resistente MRSA-stam, die verantwoordelijk is voor verschillende moeilijk te behandelen infecties bij de mens. Deze laatste leeft in de bodem en heeft weinig gevolgen voor de menselijke gezondheid, maar leverde nog steeds waardevolle informatie op over hoe terrestrische microben groeien wanneer ze uit hun comfortzone worden verwijderd en onderworpen aan de onbekende ruimtecondities.
'Bacteriën die op de huid leven, zijn daar erg blij mee', zei Hartmann. 'Je huid is warm en bevat bepaalde oliën en organische chemicaliën waar bacteriën echt van houden. Wanneer je die bacteriën afstoot, leven ze in een heel andere omgeving. Het oppervlak van een gebouw is koud en kaal, wat voor bepaalde bacteriën extreem stressvol is. "
Toen het team vergeleek hoe deze soorten aan boord van het ISS groeiden, hoe dezelfde soorten op aarde groeien. Wat ze ontdekten was dat de bacteriën die op het ISS leefden gemuteerd om zich aan te passen aan de lokale omstandigheden, door gunstige genen te selecteren om te kunnen blijven voeden, groeien en functioneren in microzwaartekracht en bij blootstelling aan hogere stralingsniveaus.
Ryan Blaustein, een postdoctoraal onderzoeker in Hartmann's laboratorium die de eerste auteur van het onderzoek was, gaf aan dat dit een verrassend resultaat was. "Op basis van genomische analyse lijkt het erop dat bacteriën zich aanpassen aan het leven - niet evolueren om ziekte te veroorzaken", zei hij. "We hebben niets speciaals gezien over antibioticaresistentie of virulentie in de bacteriën van het ruimtestation."
Dit is zeker goed nieuws voor toekomstige astronauten, om nog maar te zwijgen van mensen die op een dag hopen deel te nemen aan de snelgroeiende ruimtetoerisme-industrie. In beide gevallen worden bemanningen gedwongen te leven, te werken en de tijd meestal door te brengen in kleine capsules of modules waar geen ventilatie is en de lucht gedurende lange tijd circuleert.
Gezien de gezondheidsrisico's, is het zeker een opluchting om te weten dat terrestrische bacteriën niet zullen muteren in superkiemen die nog resistenter zijn tegen antibiotica. Hartmann en haar collega's benadrukten natuurlijk ook dat deze studie niet betekent dat ziektekiemen zich niet kunnen vermenigvuldigen zodra ze in een ruimtevaartuig of aan boord van een ruimtestation komen:
'Overal waar je komt, neem je je microben mee. Astronauten zijn buitengewoon gezonde mensen. Maar als we het hebben over het uitbreiden van de ruimtevlucht naar toeristen die niet per se aan de criteria van de astronaut voldoen, weten we niet wat er zal gebeuren. We kunnen niet zeggen dat als je iemand met een infectie in een gesloten bubbel in de ruimte plaatst, deze niet wordt overgedragen aan andere mensen. Het is net als wanneer iemand in een vliegtuig hoest en iedereen ziek wordt. "
Zoals altijd brengt ruimteverkenning veel risico's met zich mee, en het vooruitzicht astronauten op langere reizen of toeristen de ruimte in te sturen, brengt veel uitdagingen met zich mee. Gelukkig hebben we tientallen jaren onderzoek om op te steunen en tal van geavanceerde experimenten om ons te helpen geïnformeerd te worden voordat die dag aanbreekt.
Deze studie is mogelijk gemaakt dankzij de steun van het Searle Leadership Fund en de National Institutes of Health (NIH).
