اسرار میکروبیوم فضانورد؛ سفرهای فضایی چه تاثیری بر سلامت انسان دارد؟

از سیاهچاله ها گرفته تا مرگ گرمایی کیهانی، فضا خطرات بزرگی را برای انسان به همراه دارد. اما همانطور که بشریت به سفرهای فضایی طولانی مدت فکر می کند، خطرات بالقوه کوچکتری وجود دارد که ممکن است مستحق توجه بیشتر باشد. یکی از آنها میکروب های زمینی هستند.

روی زمین، محققان شروع به درک چگونگی تأثیر باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌های موجود در داخل و خارج بدن انسان (میکروبیوم انسان) بر سلامت جسمی و روانی ما کرده‌اند.

البته فضا محیطی کاملاً متفاوت با زمین است و دارای سطوح بالایی از تابش و ریزگرانش است. اگرچه علم قطعی نیست، اما این تفاوت‌های بزرگ می‌تواند باعث تغییرات غیرمنتظره در میکروبیوم فضانوردان شود. این، به نوبه خود، می تواند منجر به تعدادی از مشکلات سلامتی شود که می تواند در طول سفرهای فضایی طولانی، مانند سفر به سیارات دیگر، آشکارتر شود.

دیوید پیرس، محقق علوم زیستی در دانشگاه نورثامبریا و نویسنده مقاله‌ای که در سال 2022 منتشر شد و به چگونگی تأثیر سفر به مریخ بر میکروبیوم روده می‌پردازد، می‌گوید که پیامدهای اختلال در میکروبیوم حتی روی زمین نیز به خوبی درک نشده است.

تحقیقات مستقیم در مورد تأثیر سفرهای فضایی بر میکروبیوم انسان محدود است زیرا تا کنون تنها حدود 600 نفر به فضا رفته اند. کسانی که به سفرهای فضایی می روند معمولا زیاد نمی مانند، زیرا میانگین سفر به ایستگاه فضایی بین المللی حدود شش ماه است.

با این حال، برخی از محققان هنوز متقاعد نشده اند که شواهد کافی برای نشان دادن اینکه میکروبیوم انسان در حال تغییر قابل توجهی در فضا است، وجود دارد. با این حال، بسیاری از محققان، از جمله پیرس، در تلاشند تا بفهمند که آیا فضانوردان به شرایطی به نام dysbiosis مبتلا می شوند که در آن میکروبیوم آنها دستخوش تغییرات نامطلوب می شود یا خیر.

محققان در تلاشند تا تأثیرات احتمالی فضا بر میکروبیوم را در دو مکان بررسی کنند: در محیطی روی زمین که شرایطی مشابه شرایط موجود در فضا دارد و در خود فضا.

در نمونه اولی، نوربرتو گونزالس یوربه، محققی در گروه تحقیقاتی میکروبیوم فضانوردان در گروه پزشکی ژنومیک و بیماری های عفونی در موسسه جی کریگ ونتر، میکروبیوم محققانی را که در ایستگاه های کنکوردیا و نیومایر در قطب جنوب کار می کردند، مطالعه کرد. گونزالس یوربه می‌گوید این مکان‌ها تا حدودی شبیه مکان‌هایی هستند که فضانوردان در آن هستند، به خصوص از نظر تاریکی، محصور شدن و تماس محدود انسانی.

González Yavarbe و همکارانش قصد دارند نمونه‌هایی از محققان این ایستگاه‌ها را تجزیه و تحلیل کنند تا ببینند ترکیب میکروبی دستگاه گوارش آنها چگونه تغییر می‌کند و سیستم ایمنی آنها چگونه به شرایط فضایی در ایستگاه تحقیقاتی واکنش نشان می‌دهد.

به گفته González Yorbe، نتایج اولیه تغییراتی را در میکروب های روده نشان می دهد و تیم تحقیقاتی در حال بررسی داده های ایمونولوژیک هستند. وی پیش بینی کرد که نتایج مطالعات آنها تا پایان سال جاری منتشر شود.

تحقیقات انجام شده در فضا کم است. برای مثال، یک مطالعه در سال 2019، میکروبیوم‌های فضانورد اسکات کلی و برادر دوقلویش مارک را مقایسه کرد. اسکات از سال 2015 حدود یک سال در ایستگاه فضایی بین المللی بود. این مطالعه ادعا می کند که میکروبیوم اسکات در فضا تغییر کرده است. برای او، این تغییر شامل کاهش Bacteroidetes است که اختلال در تنظیم آن با مشکلات عصبی و سیستم ایمنی و مشکلات متابولیک مرتبط است و افزایش Firmicutes که باکتری هایی هستند که می توانند به تجزیه نشاسته ها و فیبرهای خاص کمک کنند.

  مانیتور گیمینگ 27 اینچی ال جی UltraGear 27GR95QE-B به زودی عرضه می شود

در سال 2019، مطالعه دیگری از J. کریگ ونتر به 9 فضانوردی که بین 6 تا 12 ماه را در ایستگاه فضایی بین المللی گذرانده اند نگاه می کند. فضانوردان نمونه هایی را از قسمت های مختلف پوست، بینی و زبان خود جمع آوری کردند. آنها همچنین نمونه هایی از مدفوع، خون و بزاق آنها را به همراه نمونه هایی از سطوح مختلف ایستگاه و مخزن آب آن جمع آوری کردند. هنگامی که نمونه ها در دست دانشمندان قرار گرفت، آنها DNA نمونه ها را استخراج و توالی یابی کردند تا ببینند که چگونه میکروبیوم فضانوردان در طول زمان تغییر می کند.

این مطالعه نشان داد که تعداد میکروب‌های پوستی مختلف، از جمله گونه‌های گاماپروتئوباکتری‌ها، کاهش یافته است، که نویسندگان فرض می‌کنند ممکن است در بروز رایج راش‌ها و حساسیت پوستی شدید در بین فضانوردان در فضا نقش داشته باشد. این یافته ها همچنین نشان می دهد که میکروبیوم دستگاه گوارش فضانوردان تغییر کرده است و جمعیت دو نوع باکتری (آکرمانزیا و رومینوکوکوس) که به نظر می رسد نقش مهمی در حفظ یکپارچگی مخاط دستگاه گوارش و همچنین در تجزیه کربوهیدرات ها پنج برابر کاهش یافته است.

گونزالس یوربه که در مطالعه 2019 شرکت نداشت، گفت که تغییر میکروبیوم روده می تواند بر متابولیسم غذا، سلامت استخوان و حتی شناخت تأثیر بگذارد. سفرهای فضایی طولانی تر (مانند سفر 18 ماهه به مریخ و بازگشت) احتمالاً این مشکلات را تشدید می کند. . او گفت: “تغییرات در میکروبیوم کلی پیامدهایی بر سلامت کلی مغز و سلامت شناختی خواهد داشت.”

با این حال، همه متقاعد نشده اند که میکروبیوم انسان در فضا در حال تغییر است. به گفته جک گیلبرت، استاد اطفال در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو و رئیس بخش زیست شناسی در موسسه اقیانوس شناسی اسکریپس، تعداد شرکت کنندگان در مطالعات موجود برای نتیجه گیری بسیار کم است. او گفت: «با تعداد کمی از افراد در فضا، انجام تحقیقات با دقت آماری قابل قبول دشوار است.

گیلبرت همچنین نسبت به مطالعه دوقلوی کلی بدبین است: “ما مطالعات دوقلوهای زیادی داشته ایم که در طول زمان روی زمین مقایسه کرده ایم و همه آنها سوگیری قابل توجهی نشان داده اند.”

به گفته گیلبرت، آنچه ممکن است نگرانی بزرگ تری برای سلامت انسان در فضا باشد، میکروب هایی هستند که می توانند از بدن فرار کنند و به نسخه های خطرناک تری جهش پیدا کنند. یک مطالعه در سال 2019 توسط گیلبرت و همکاران نشان می دهد که ممکن است چنین باشد.

  مشخصات و جزئیات کامل «گلکسی تب اس 8 اولترا» فاش شد.

در مارس 2016، فضانوردان در ایستگاه فضایی بین المللی نمونه هایی را از میز غذاخوری ایستگاه جمع آوری کردند. شش روز بعد، نمونه ها به زمین بازگردانده شدند. گیلبرت و تیمش میکروب‌های موجود در نمونه‌ها را جدا کردند و دو سویه از قارچ Fusarium oxysporum را انتخاب کردند و ژن‌های آنها را تعیین توالی کردند. سپس محققان نمونه های قارچ جدا شده را با 62 گونه دیگر مقایسه کردند و دریافتند که ژنتیک گونه های مرتبط با نمونه های ایستگاه فضایی با ژنتیک همتایان زمینی آنها متفاوت است.

این تیم همچنین کرم های کوچکی به نام نماتد را در هر دو نمونه قرار دادند. آنها دریافتند که میکروب های خاصی که از ایستگاه فضایی بین المللی آمده اند، کرم های بیشتری را می کشند. گیلبرت گفت این امکان وجود دارد که قارچ‌ها در واکنش به شرایط سخت فضا بیماری‌زاتر شوند، اگرچه تیم او در حال کار بر روی یک مطالعه جدید برای کمک به روشن شدن این ارتباط است.

میکروب ها محیط گرم و مرطوب را مانند محیط بدن انسان ترجیح می دهند. بنابراین، میکروب هایی که از این زیستگاه بر روی سطوح سرد و خشک فرار می کنند نیز در معرض تشعشع و جاذبه صفر قرار می گیرند و می توانند مهارت های بقای جدیدی را در طول نسل ها کسب کنند. گیلبرت افزود: “برخی از این استراتژی های بقا به مواردی مانند مقاومت آنتی بیوتیکی یا افزایش حدت در انسان مربوط می شود.”

گیلبرت خاطرنشان کرد که فضانوردانی که برای رفتن به فضا انتخاب می شوند اغلب بسیار سالم هستند، بنابراین احتمال کمی وجود دارد که آنها از این میکروب های سرکش بیمار شوند. با این حال، اگر فردی که در یک سفر طولانی به مریخ است، به دلیل مسمومیت غذایی یا خستگی، سیستم ایمنی ضعیفی داشته باشد، ممکن است توسط این میکروب های مقاوم آلوده شود.

به گفته همه محققانی که با Andark صحبت کردند، تحقیقات بسیار کمی در مورد میکروبیوم انسان در فضا انجام شده است و ناشناخته های زیادی در این زمینه وجود دارد. به عنوان مثال، نیکول باکلی، رئیس برنامه SciSpacE آژانس فضایی اروپا، خاطرنشان کرد که تشخیص اینکه آیا مشکلاتی مانند بی خوابی در فضا ناشی از اختلالات میکروبی است یا اینکه میکروب ها در ایجاد یا پاسخ به بیماری نقش دارند یا خیر، دشوار است.

پیرس گفت، همچنین مشخص نیست که چگونه محققان می توانند میکروبیوم یک فرد را در فضا تثبیت کنند تا باعث ناراحتی و بیماری نشود. به عنوان مثال، پیوند مدفوعی که حاوی بسیاری از باکتری‌های مفید از مدفوع یک اهداکننده سالم به یک فرد بیمار است، می‌تواند به بازیابی عملکرد سیستم ایمنی در افراد مبتلا به بیماری‌های خاص کمک کند. اما از آنجایی که میکروبیوم ها بسیار پیچیده هستند، مانند تجویز دارویی نیست که نتیجه خاصی داشته باشد. شما در حال مصرف ارگانیسمی هستید که ممکن است تثبیت شود و نتیجه مطلوب را به همراه داشته باشد یا ممکن است تثبیت نشود و به نتیجه مورد انتظار نرسد.

  طی دو هفته آینده چهار بازی دیگر از Xbox Game Pass حذف خواهند شد

اگرچه برخی از محققان خاطرنشان می کنند که تغییرات نسبتاً ساده می تواند سلامت فضانوردان را بهبود بخشد. گونزالس یوربه گفت: خوردن میوه ها و سبزیجات تازه و غذاهای پر فیبر می تواند میکروب ها را در دستگاه گوارش افزایش دهد که اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه تولید می کنند که به حمایت از سیستم ایمنی کمک می کند. باکلی خاطرنشان کرد که غذاهای پربیوتیک و پروبیوتیک نیز می توانند در این زمینه مفید باشند.

مقالات مرتبط:

به گفته گریس داگلاس از پروژه فناوری غذایی پیشرفته ناسا، فضانوردان در فضا به غذاهای خشک شده در انجماد دسترسی دارند که حاوی سطوح طبیعی میکروارگانیسم های مرتبط با غذا هستند اما برای جلوگیری از محتوای پاتوژن پردازش می شوند.

فضانوردان همچنین مقادیر کمی میوه و سبزیجات تازه را از طریق ماموریت های تامین مجدد دریافت می کنند. با این حال، به گفته باکلی، یک میکروبیوم سالم به غذاهای کم فرآوری شده و میوه ها و سبزیجات بیشتر و غذاهای پرفیبر نیاز دارد.

آژانس فضایی اروپا در حال انجام مطالعه ای است که در آن ترکیبات موجود در شیر انسان به نام الیگوساکاریدها (گروهی از کربوهیدرات ها) به رژیم غذایی محققانی که بیش از یک سال در ایستگاه تحقیقاتی کنکوردیا در قطب جنوب خواهند ماند اضافه می شود. تصور می شود که این ترکیبات در ایجاد یک میکروبیوم سالم در نوزادان مهم هستند. این مطالعه تأثیر الیگوساکاریدها را بر میکروبیوم، سیستم ایمنی و خلق و خوی محققان آزمایش خواهد کرد.

هنوز زمینه های دیگری وجود دارد که نیاز به بررسی دارند و می توانند درک دانشمندان را از تأثیر فضا بر میکروبیوم انسان افزایش دهند. پیرس گفت، برای مثال، ما باید درباره فضانوردان فردی و تعادل میکروبی آنها و اینکه چه چیزی میکروبیوم آنها را پایدار یا ناپایدار می کند، بیشتر بیاموزیم.

پیرس اضافه کرد که فضانوردان ممکن است با پاتوژن‌های فرصت‌طلب شناخته شده (میکروب‌هایی که معمولاً بی‌ضرر هستند، اما زمانی که سیستم ایمنی بدن ضعیف می‌شود، خطرناک شوند، مانند استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین (MRSA) که در دو درصد از افراد دیده می‌شود، مواجه شوند. اما او گفت ممکن است ناشناخته‌هایی نیز در این زمینه وجود داشته باشد: میکروب‌هایی که انسان به فضا می‌برد و پتانسیل ناشناخته‌ای برای تبدیل شدن به عوامل بیماری‌زا دارند.

پیرس گفت: در حال حاضر نمی توان گفت که چگونه میکروبیوم انسان در طول یک سفر طولانی به مریخ در مقایسه با اقامت نسبتا کوتاه در ایستگاه فضایی بین المللی تغییر خواهد کرد. اما با توجه به جدول زمانی پرواز فضایی به سیاره سرخ (که ناسا برای اواخر دهه 2030 یا اوایل دهه 2040 برنامه ریزی می کند)، دانشمندان زمان زیادی برای درک بهتر نقش میکروبیوم در سلامت فضانوردان دارند. تا آن زمان، محققان باید با استفاده از تمام ابزارهای موجود به مطالعات خود ادامه دهند.

دیدگاهتان را بنویسید