قد تهدد جراثيم الفضاء الخارقة رواد الفضاء

محطة الفضاء الدولية كما تُرى من مكوك الفضاء التابع لناسا.

تظهر هذه الصورة من مهمة مكوك فضاء ناسا محطة الفضاء الدولية في المدار. تبلغ مساحة المحطة الفضائية حجم ملعب كرة قدم وتضم ستة رواد فضاء. (رصيد الصورة: ناسا)



يقول الباحثون إن انعدام الوزن في الفضاء الخارجي يمكن أن يجعل الجراثيم أكثر شرا ، مما يزيد من المخاطر التي يواجهها رواد الفضاء.



هذه النتائج ، بالإضافة إلى الأبحاث للمساعدة في تقليل هذه المخاطر ، هي جزء من المشاريع الجارية في محطة الفضاء الدولية التي تستخدم الجاذبية الصغرى للكشف عن أسرار حول الميكروبات.

قالت عالمة الأحياء الدقيقة شيريل نيكرسون من معهد Biodesign بجامعة ولاية أريزونا: `` نسعى للكشف عن آليات خلوية وجزيئية جديدة تتعلق بتطور الأمراض المعدية التي لا يمكن ملاحظتها هنا على الأرض ، وترجمة نتائجنا إلى استراتيجيات جديدة للعلاج والوقاية ''. قام نيكرسون بتفصيل هذه النتائج يوم الاثنين (18 فبراير) في الاجتماع السنوي للجمعية الأمريكية لتقدم العلوم في بوسطن.



في الفضاء ، يواجه الباحثون مستويات منخفضة جدًا من الجاذبية ، وغالبًا ما يشار إليها خطأً باسم انعدام الجاذبية. يمكن أن يكون لانعدام الوزن القريب هذا عددًا من التأثيرات غير الطبيعية على رواد الفضاء ، مثل التسبب في فقدان العضلات والعظام.

على الرغم من أن الجاذبية الصغرى يمكن أن تشوه علم الأحياء الطبيعي ، إلا أن الإجراءات التقليدية لدراسة الميكروبات على الأرض يمكن أن تسبب تشوهات خاصة بها.

غالبًا ما تتضمن التجارب على الأرض دوران الخلايا حولها لمنعها من الاستقرار في كتلة بسبب الجاذبية. ومع ذلك ، فإن القوة الجسدية الناتجة عن حركة السوائل فوق أسطح الخلايا تسبب تغييرات كبيرة في طريقة عمل الخلايا. تؤثر هذه الخاصية ، المعروفة باسم قص السوائل ، على مجموعة واسعة من سلوكيات الخلية ، ويمكن أن يؤدي القص الذي تقدمه التجارب على الأرض إلى تحريف النتائج. [6 تجارب أروع مكوك فضائي]



في الجاذبية الصغرى ، لا يحتاج الباحثون إلى تشويش الخلايا باستمرار لمنعها من التكتل ، لأن الجاذبية لا تسحب الخلايا إلى أسفل إلى حد كبير. على هذا النحو ، يمكن أن تحقق التجارب في الجاذبية الصغرى قصًا منخفضًا للسوائل ، وبالتالي تعكس بشكل أفضل ما يحدث عادةً مع الجراثيم والخلايا داخل الجسم ، كما أوضح نيكرسون.

على سبيل المثال ، المواقع الأكثر شيوعًا للعدوى البشرية هي الغشاء المخاطي والجهاز الهضمي والجهاز البولي التناسلي ، حيث يكون قص السوائل عادةً منخفضًا.

السالمونيلا في الفضاء



في سلسلة سابقة من مكوك الفضاء التابع لوكالة ناسا والتجارب الأرضية ، اكتشفت نيكرسون وزملاؤها أن رحلات الفضاء زادت في الواقع من ضراوة الجراثيم المنقولة بالغذاء أو احتمالية تسببها في الأمراض.السالمونيلا.

هل الجاذبية الصغرى تغير كيفالسالمونيلايسلك؟ قال نيكرسون إنك تراهن على ذلك بطريقة عميقة وجديدة.

من خلال دراسة تأثير رحلات الفضاء على مسببات الأمراض الرئيسية المحتملة المسببة للأمراضالسالمونيلاقد نكون قادرين على توفير نظرة ثاقبة لآليات الأمراض المعدية التي لا يمكن تحقيقها باستخدام الأساليب التجريبية التقليدية على الأرض ، حيث يمكن للجاذبية أن تحجب الاستجابات الخلوية الرئيسية.

هذه النتائج ذات أهمية خاصة لصحة رواد الفضاء خلال رحلات الفضاء الممتدة. يُضعف السفر عبر الفضاء بالفعل مناعة رواد الفضاء ، وتكشف هذه النتائج أن رواد الفضاء قد يضطرون إلى مزيد من التعامل مع تهديد الميكروبات المسببة للأمراض التي عززت القدرات المعدية.

يبدو أن الجاذبية الصغرى تسبب العديد من الجينات المرتبطة بـالسالمونيلاضراوة التشغيل والإيقاف بطرق لم تُرى في المعامل الموجودة على الأرض. يبدو أن الأمر نفسه يحدث مع الجينات البكتيرية المرتبطة بمقاومة الإجهاد وتشكيل هياكل شبيهة بالحصن تُعرف باسم الأغشية الحيوية. يمكن أن يساعد فهم الجينات التي تغير رحلات الفضاء بشكل أفضل في تصميم علاجات لمحاربة العدوى أو الوقاية منها ، مما يساعد على حماية الناس في كل من الفضاء وعلى الأرض.

قال نيكرسون لموقع ProfoundSpace.org: 'نحن بحاجة إلى تجاوز الأمراض المعدية لأننا نخسر المعركة لمسببات الأمراض'.

رواد المكوك بسبب إجازة في الفضاء

لقاحات أفضل

يمكن أن تساعد أبحاث الجاذبية الصغرى أيضًا في الوصول إلى لقاحات جديدة. في تجربة حديثة لرحلات الفضاء على متن مكوك الفضاء STS-135 (آخر رحلة مكوك على الإطلاق) ، أحضر الباحثون مركبة معدلة وراثيًاالسالمونيلالقاح معد للحماية من الالتهاب الرئوي المكورات الرئوية. يمكن أن يساعد تحليل آثار الجاذبية الصغرى على سلوك اللقاح في الكشف عن كيفية تعديله وراثيًا لتحسينه.

إدراك أن بيئة رحلات الفضاء تنقل إشارة فريدة قادرة على التعديلالسالمونيلاالفوعة ، سوف نستخدم هذا المبدأ نفسه في محاولة لتعزيز الاستجابة المناعية الوقائية للمادة المؤتلفة والمضعفةالسالمونيلاسلالة لقاح ، 'قال نيكرسون.

تسمح التجارب على متن المحطة الفضائية الآن بإجراء دراسات ميكروبية على مدى فترات زمنية طويلة ، وهي تجارب غير متوفرة أثناء التجارب القائمة على المكوك. يتم إجراء هذه الدراسات في الفضاء جنبًا إلى جنب مع التحليلات المتزامنة على الأرض باستخدام نفس الأجهزة الموجودة في المدار ، لذلك يمكن للباحثين مقارنة سلوك الخلايا البكتيرية تحت الجاذبية الأرضية العادية. [ أهم 10 أمراض غامضة ]

بالإضافة إلى ذلك ، يأمل الباحثون في محاكاة الجاذبية الصغرى باستخدام آلات مثل المفاعلات الحيوية لأوعية الجدار الدوارة ، والتي تنمو الخلايا بطرق تحاكي كيف تطفو الخلايا في الفضاء الخارجي. ساعدت مثل هذه الأبحاث في تأكيد أن بروتينًا يسمى Hfq يلعب دورًا رئيسيًا في استجابة السالمونيلا لظروف الرحلات الفضائية. ومع ذلك ، يمكن لهذه المفاعلات الحيوية تكرار حوالي 70 في المائة فقط من التأثيرات التي شوهدت في رحلات الفضاء.

قال نيكرسون: 'سبعون بالمائة جيد ، لكننا فقدنا 30 بالمائة'.

الديدان الخيطية عديمة الوزن

كان نيكرسون أول من درس تأثيرات رحلات الفضاء على ضراوة العوامل الممرضة وأول من قام بتوصيف عملية العدوى في الخلايا البشرية في رحلات الفضاء. تجربتها على PHOENIX ، سوف تمثل الكبسولة المرة الأولى التي يصاب فيها كائن حي كامل بجراثيم ، ويتم مراقبتها في الوقت الفعلي أثناء عملية العدوى في ظل ظروف الجاذبية الصغرى. سوف يطير فينيكس على متن كبسولة سبيس إكس دراجون متوجهة إلى المحطة الفضائية في وقت لاحق من هذا العام ، وسوف يصيب دودة نيماتودا بـالسالمونيلا.

الديدان الخيطية رائعة للدراسةالسالمونيلا.قال نيكرسون: `` إنها في الأساس قناة واحدة طويلة من الجهاز الهضمي من طرف إلى آخر ''.

تمتد أهمية النتائج التي كشفت عنها نيكرسون وزملاؤها إلى أكثر من مجردالسالمونيلا. تُظهر تجارب الباحثين على البروتين Hfq أنه يعمل على ما يبدو كمنظم رئيسي للاستجابات الجينية لظروف الرحلات الفضائية عبر عدد من الأنواع البكتيرية الأخرى ، بما في ذلكالزائفة الزنجارية، عدوى شائعة من المستشفى.

قال نيكرسون: 'إنه لأمر مثير بالنسبة لي أن عملنا لاكتشاف كيفية الحفاظ على صحة رواد الفضاء أثناء رحلات الفضاء قد يترجم إلى طرق جديدة للوقاية من الأمراض المعدية هنا على الأرض'.

تابع موقع ProfoundSpace.org على Twitter تضمين التغريدة . نحن أيضا على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك & + Google .