Астронавты и космонавты приносят с собой на борт Международной космической станции массу микробов с Земли, на орбите бактерии размножаются и мутируют. Как удается справляться с этим и не допускать ситуации, когда они выйдут из-под контроля?
К 1998 году российская орбитальная станция "Мир" находилась на орбите уже 12 лет. Возраст давал о себе знать: случались перебои в электропитании, компьютеры выходили из строя, система климат-контроля стала подтекать.
Но когда члены экипажа станции приступили к исследованию различных типов микробов, с которыми делили жизненное пространство, они были поражены тем, что увидели.
Открыв одну из съемных панелей, космонавты обнаружили под ней несколько шаров (невесомость!) с мутной водой - каждый размером с футбольный мяч. Оказалось, что вода кишит бактериями, грибками и микроскопическими клещами.
Однако еще более тревожным было то, что колонии микроорганизмов атаковали прорезиненные уплотнители иллюминаторов, а бактерии, выделяющие кислоту, лакомились электрическими кабелями.
Любой модуль станции "Мир" был образцовой чистоты, когда его запускали с Земли. Сборка велась в стерильных помещениях, инженеры носили маски и защитную одежду.
Вся нежелательная жизнь, обитавшая в орбитальной лаборатории, была принесена на нее членами многонациональных экипажей, прилетающими на станцию.
В своей жизни мы соседствуем с микробами, мы делим с ними и наше тело. Бактерии населяют наш кишечник, микроскопические клещи грызут нашу отмирающую кожу. По оценкам ученых, более половины клеток нашего организма не принадлежит человеку.
Большинство микробов не просто безвредны, они важны для нас - и для переваривания пищи, и для защиты от болезней. Куда бы мы не пошли, мы несем с собой свой микробиом, и он, так же как и люди, приспосабливается к жизни в космосе, попадая на орбиту.
"Жизнь в космосе полна стресса не только для людей, - говорит Кристин Мойссл-Айхингер, которая недавно руководила исследованием Европейского космического агентства (ЕКА), в ходе которого изучались образцы микробиома МКС, собранные астронавтами и космонавтами, побывавшими там.
"Полет в космос полон стрессовых ситуаций для членов экипажа, и мы решили выяснить, подвергаются ли тому же самому и микробы, и как они на это реагируют - возможно, в этом есть что-то опасное?"
Это исследование было весьма своевременным. В ноябре 2020 года исполнится 20 лет с тех пор, как на МКС начали работать люди.
Учитывая опыт "Мира", биологи беспокоились, что еще они найдут на борту станции. Не окажется ли, что микроорганизмы мутировали так, что представляют угрозу как для МКС, так и для астронавтов?
Правообладатель иллюстрацииNASA
Image captionВсё, что не закреплено, плавает по МКС, и поток воздуха несет это к очистительным фильтрам
Ученые обнаружили, что на МКС сложилась устойчивая популяция из примерно 55 различных типов микроорганизмов. Несмотря на отсутствие гравитации, эти бактерии, грибки, плесень, простейшие и вирусы прекрасно приспособились к новому окружению.
"У них не развилась повышенная устойчивость к антибиотикам или какие-то иные свойства, опасные для человека, - рассказывает Мойссл-Айхингер. - Но оказалось, что они приспособились к жизни на металлических поверхностях".
Эти жующие металл микробы, как и в случае с "Миром", могут представлять в долгосрочной перспективе опасность для систем орбитальной станции.
Контроль за сообществом микроорганизмов МКС входит в обязанности экипажа. Каждую неделю астронавты протирают поверхности противомикробными салфетками и пользуются пылесосом. И это в добавок к ежедневной уборке на кухне и в зоне тренажеров (на которых из-за пота от упражнений может образоваться плесень).
"В поддержании порядка мы частично полагаемся на космонавтов, - говорит Кристоф Лассер, возглавляющий в ЕКА исследования в области систем жизнеобеспечения. - Но и на технологии, благодаря которым фильтры очищают воздух и на станции всегда есть чистая вода".
Уроки "Мира" были учтены при конструировании МКС. Воздух на станции суше (ведь жизнь любит воду), движение воздуха более заметно - постоянный ветерок гонит любую пыль в фильтры очистительной системы.
"Основная разница [в этом смысле] между вашим домом и МКС в том, что на станции пыль не оседает, а собирается в вентиляции, - говорит Лассер. - И вообще любой предмет - карандаш или очки - поток воздуха будет гнать в направлении фильтров".
В общем, всё, что не закреплено, будет летать по станции.
Правообладатель иллюстрацииNASA/GETTY IMAGES
Image captionМКС, видимо, самая дорогостоящая конструкция в истории, построенная человеком, но и она нуждается в том, чтобы ее пылесосили
Опыт эксплуатации МКС показывает, что в космосе люди могут сосуществовать со своим микробиомом без каких-либо серьезных негативных последствий.
Однако ученых беспокоит то, что может случиться, когда мы покинем относительно безопасную низкую околоземную орбиту и отправимся к Луне или Марсу.
"Сегодня орбитальная станция вращается ниже радиационного пояса Земли (пояса Ван Аллена), так что воздействие радиации невелико, - говорит Лассер. - Но когда мы выйдем за пределы этого пояса, радиация возрастет и, возможно, эволюция микроорганизмов, их генетическая мутация пойдет быстрее".
Сейчас в НАСА разрабатывают новую космическую станцию, которая будет вращаться вокруг Луны (ее название - "Гейтуэй", "Портал", "Ворота"). Астронавты на ней будут жить несколько недель, а затем, видимо, покидать ее на месяцы, оставляя пустой.
"Нам надо быть уверенными, что на пустующей станции не будет условий для бесконтрольного роста микроорганизмов, - подчеркивает Лассер. - Потому что это может стать опасным".
Ученые думают и о том, что случится, когда мы принесем свой микробиом на Марс.
На Красной планете пока не было людей, и то, что человечество туда отправляло, было безукоризненно чистым.
Например, сборка последнего марсохода ЕКА велась в Великобритании в стерильных помещениях, инженеры были одеты в специальные костюмы, специальное нижнее белье, маски и перчатки. (Совместная российско-европейская миссия ExoMars по исследованию признаков жизни на Марсе перенесена на 2022 год. - прим. Би-би-си) Это крайне важно - не занести на другую планету формы земной жизни.
Понятно, однако, что люди, когда доберутся до Марса, не будут идеально чистыми, и избавиться от всех земных микробов невозможно, а уж от собственного микробиома - просто опасно для жизни.
Так как же нам избежать загрязнения Марса земными бактериями, чтобы потом не принять их за марсианские?
"Да, на теле у нас очень много микробов, но мы не собираемся гулять по Марсу обнаженными, - рассуждает сотрудник ЕКА Герхард Кминек. - Астронавты будут одеты в скафандры - чтобы остаться в живых и чтобы удерживать любое загрязнение внутри".
Правообладатель иллюстрацииNASA
Image captionТакие марсоходы, как "Кьюриосити", собираются в стерильных помещениях, чтобы не занести на Марс земные микробы
Главное здесь - как избежать попадания человеческих микробов на марсианскую почву с внешней поверхности скафандров. Над решением этой задачи сейчас трудится рабочая группа, созданная главными мировыми космическими агентствами. Свои рекомендации она намерена опубликовать уже в этом году.
Однако еще более чувствительный вопрос - о возможном попадании на земную почву марсианских микробов.
Миссия по доставке образцов марсианского грунта пока в стадии разработки. Есть шанс, что в этих образцах может оказаться инопланетная жизнь.
Научная фантастика уже давно нас предупреждает: с такими вещами надо быть крайне осторожными, если мы не хотим заразить Землю чем-нибудь ужасным - достаточно вспомнить "Штамм "Андромеда" или "Нечто".
И хотя последнее исследование показало, что на борту МКС не выросло ничего опасного, понимание того, как развивается микробиом станции, поможет обеспечить безопасность первых людей, слетавших на Марс.
"Когда астронавты вернутся с Марса и мы увидим в их микробиоме нечто, нам надо будет разобраться - то ли это вызвано биологией Марса, то ли мы это уже видели у тех, кто раньше летал в космос", - говорит Кминек, и его слова звучат угрожающе.
Между тем у микробиологов есть еще один потенциально интереснейший объект для изучения - 96 мешков с отходами человеческой жизнедеятельности, оставленных на Луне 50 лет назад астронавтами "Аполлона".
Когда в течение следующего десятилетия люди вернутся на Луну, НАСА надеется, что они найдут там хотя бы несколько из этих мешков и выяснят, живы ли в бактерии в них. Если живы, то это станет еще одним маленьким шагом к пониманию микробиома человека.