Geringd, Rocky Alien Planets May Hide in Plain Sight

Nu NASA's space shuttle-programma officieel ten einde is, bereidt het bureau zich voor op de toekomst van ruimtevluchten, inclusief ambitieuze plannen voor menselijke missies van lange duur naar Mars of een asteroïde.

Maar om deze grote missies te laten plaatsvinden, denken onderzoekers klein. Zo klein zelfs, dat ze zich concentreren op de microscopische bacteriën in onze ingewanden.

Dit komt omdat mensen een leven lang en gezond houden tijdens jarenlange missies is een grote uitdaging, gecompliceerd door de onbekende effecten van microzwaartekracht op verschillende vervelende bugs die mensen ziek maken. Ten minste één gemeenschappelijk pathogeen, Salmonella, wordt virulenter in de ruimte en microzwaartekracht verandert ook de activiteit van andere microben. [Top 10 mysterieuze ziekten]

Wat dat betekent voor astronauten is nog niet bekend, maar voortdurende experimenten - waaronder een die vloog op een recente shuttle-missie die naar de darmbacterie van inktvis keek - proberen dit te achterhalen.

"We zijn erg bezorgd over het potentieel van een verhoogde infectieziekte", zei op lange duur missies, Cheryl Nickerson, een professor in het Center for Infectious Disease and Vaccinology bij The Biodesign Institute aan de Arizona State University, die het effect van ruimtevaart onderzoekt op microben. "Ze leven, als je wilt, in een blikje, het is een gesloten milieusysteem ... Het wordt erg belangrijk voor ons om de microflora in ons lichaam te begrijpen, zowel de goede als de slechte."

Ruimte bugs

Tientallen jaren van onderzoek naar microben in de ruimte heeft aangetoond dat insecten vreemd reageren op microzwaartekracht. Sommigen groeien extra hard en sommigen vertonen minder groei, zei Nickerson. Anderen tonen veranderingen in hun vorm of verhoogde weerstand tegen antibiotica. Maar niemand had onderzocht of microzwaartekracht het vermogen van pathogene of ziekteverwekkende bacteriën om infecties te veroorzaken, verandert.

Nickerson en haar collega's verzonden Salmonella bacteriën, die voedselvergiftiging veroorzaken, naar het International Space Station aan boord van twee pendelvluchten in 2006 en 2008. Ze ontdekten dat de insecten die in de ruimte worden gekweekt drie keer meer kans hadden om muizen ziek te maken dan Salmonella gelijktijdig gegroeid in een controle-experiment op aarde. Ruimtevlucht veranderde de manier waarop Salmonella uitgedrukt zijn genen, waarvan de producten verantwoordelijk zijn voor de toename van virulentie.

Deze verhoogde virulentie is bijzonder verontrustend, gezien het feit dat de immuunsystemen van astronauten niet zo sterk zijn in de ruimte, zei Nickerson.

Toch, alleen omdat Salmonella wordt smeriger in de ruimte betekent niet dat andere ziekteverwekkers dat zullen doen, zei Nickerson, hoewel ze voegde eraan toe dat een andere onderzoeksgroep nog niet-gepubliceerde bevindingen heeft die suggereren dat een andere pathogeen ook virulenter wordt in de ruimtevluchtomgeving. [6 alledaagse dingen die vreemd in de ruimte gebeuren]

Een recentere studie door Nickerson en haar collega's vond dat een andere bacterie, de ademhalingsinsect Pseudomonas aeruginosa, toont vergelijkbare ruimte-gerelateerde moleculaire genetische veranderingen aan Salmonella, maar de onderzoekers hebben nog niet bepaald of P. auruginosa wordt virulenter in de ruimte.

Voorkomen van ruimteziekte

Space-faring microben kunnen helpen bij het ontwikkelen van betere vaccins voor mensen die gebonden zijn aan de aarde, zei Nickerson. Op dit moment werken Nickerson en de directeur van het Center for Infectious Diseases and Vaccinology, Roy Curtiss, aan het verbeteren van de efficiëntie van een vaccin dat is ontwikkeld in het laboratorium van Curtiss.

De vaccinzekeringen zijn verzwakt Salmonella bacteriën met moleculen van Streptococcus pneumoniae, de bacteriën die longontsteking veroorzaken. De hoop, zei Nickerson, is dat de virulentieverhogende kwaliteiten van microzwaartekracht de verzwakte zullen geven Salmonella kracht blijven in het lichaam, zodat het beter een immuunrespons kan opwekken tegen de S. pneumoniae moleculen. Deze immuunrespons zou het lichaam prikkelen om toekomstige longontstekinginfecties te bestrijden. Het vaccin werd gelanceerd in de laatste shuttle-missie ooit - de vlucht STS-135 van Atlantis - eerder deze maand.

Maar astronauten zullen waarschijnlijk ook baat hebben bij ruimte-microbe-onderzoek. Buitenaardse ruimtemicroben zorgen voor goede science fiction, maar de bevindingen van Nickerson's team suggereren dat bemanningsleden van astronauten misschien meer te vrezen hebben van insecten die ze meebrengen, zei David Liskowsky, directeur van Medical Policy and Ethics op het NASA-hoofdkwartier in Washington, DC. En, in het oog houden van de "goede" bacteriën die onze ingewanden, slijmvliezen en huid bevolken, kan net zo belangrijk zijn als te weten welke bacteriën in de ruimte slecht zullen worden.

"Voordat je vertrekt, wil je een telling krijgen van de bemanningsleden en welke soorten ze in hun lichaam hebben," vertelde Liskowsky aan ProfoundSpace.org. "Tijdens de missie kun je dat controleren en kijken of er veranderingen zijn."

NASA heeft nog geen richtlijnen over medische procedures voor medische zorg voor langdurige missies, zei Liskowsky. Er zijn echter experimenten aan de gang: Space Shuttle Endeavour bijvoorbeeld, op 16 mei met het gebruik van baby-inktvis aan boord, gelanceerd naar het internationale ruimtestation ISS op zijn STS-134-missie. Het doel was om te zien hoe bacteriën het lef van de inktvis koloniseren om erachter te komen of astronauten waarschijnlijk problemen hebben met hun eigen microbiële kolonies in de ruimte.

Endeavour keerde terug naar de aarde op 1 juni na een 16-daagse missie naar het ruimtestation.

Ondertussen zei Nickerson dat NASA microben in overweging moet nemen bij veel missiekwesties, inclusief wat voor soort desinfectiemiddelen aan boord moet worden gebruikt om microbiële resistentie te voorkomen.

"We moeten voorbereid zijn om, naar best vermogen, effectief een diagnose te stellen, behandelen en omgaan met een uitbraak van besmettelijke ziekten," zei Nickerson.