Если мы собираемся отправить людей на Марс или в длительные миссии на Луну, необходимо понять влияние долгосрочного воздействия космической среды на человека и на триллионы бактерий, путешествующих с нами.
Новый аналитический инструмент, разработанный исследователями Северо-Западного университета США, был использован для выявления влияния космического полета на бактерии в микробиоме кишечника человека. Исследования показывают, что отчетливые изменения микробиома, вызванные космическим полетом, скорее всего, вызваны микрогравитацией, а не радиацией, диетой или другими факторами, как предполагались ранее.
Предыдущие исследования показали, что космические полеты вызывают значительные изменения в разнообразии бактерий в микробиоме кишечника человека. Это было подтверждено опытами на мышах, доставленных на Международную космическую станцию (МКС), и на астронавте Скотте Келли, который провел почти год в космосе.
Точно не было полностью ясно, что вызвало эти изменения в микробиоме. В случае астронавта Скотта Келли, чей микробиом можно было бы напрямую сравнить с микробиомом его брата-близнеца на Земле, было выдвинуто предположение, что эти изменения были просто вызваны специфическими диетическими условиями питания астронавтов.
Чтобы попытаться получить более четкое представление о том, что лежало в основе этих изменений микробиома, исследователи разработали новый метод под названием STARMAPS (тест на сходство соответствия воспроизводимых моделей микробиома).
«Не было статистического подхода для выполнения этой работы», — говорит Марта Витатерна, ведущий исследователь программы. — Этих инструментов не существовало, и мы их изобрели. Это классический пример того, как необходимость является матерью изобретения.”
Новое исследование основывалось на данных нескольких исследований НАСА на грызунах, следующих за группами мышей, отправленных на МКС, наряду с аналогичными контрольными группами, сохраненными в аналогичных условиях на Земле. Контрольные мыши, содержавшиеся на Земле, были тщательно размещены в условиях, идентичных их космическим собратьям, с соответствующими диетами, условиями обитания, температурой и влажностью.
Ученые четко отмечают в исследовании, что основными различиями между группами животных были “перегрузки и вибрация во время запуска, а также микрогравитация и космическое излучение во время космического полета.»
Влияние космического старта ракеты на животных не может быть исключено, говорят исследователи, однако, предполагается, что это воздействие не может учитывать все различия микробиома, наблюдаемые между двумя группами животных. Радиация часто рассматривается как фактор, играющий здесь важную роль.
«Радиация определенно оказывает влияние на микробиом кишечника”, — говорит Витатерна. “Но эти эффекты не похожи на то, что мы видели в космическом полете.”
Современная гипотеза для объяснения этих различий в составе микробиома кишечника заключается в том, что они в основном вызваны конкретными факторами окружающей среды, обнаруженными в космосе. Микрогравитация, в частности, упоминается в качестве наиболее вероятного основного фактора.
Сравнивая данные животных с образцами микробиома, взятыми у Скотта Келли во время пребывания на МКС, исследователи обнаружили явное сходство между группами. Это говорит о том, что эти микробные изменения действительно вызваны космическим полетом.
«Некоторые из изменений высокого уровня похожи», — говорит Пэн Цзян, первый автор нового исследования. «Мы видели, что соотношение одних и тех же основных типов бактерий меняется в одном и том же направлении и немного увеличивается общее разнообразие. Это вполне логично.”
Итак, как же микрогравитация непосредственно изменяет микробиом человека? Исследование предполагает, что здесь может быть задействован ряд потенциальных механизмов, от пониженной динамики сдвига жидкости до изменения движения Дигесты. Также эти изменения кишечных бактерий могут быть подкреплены стрессовыми реакциями в организме.
Дальнейшая работа необходима, чтобы лучше понять воздействие космического полета на микробиом человека, но результаты могут не только помочь будущим астронавтам оставаться здоровыми в длительных космических полетах – любой метод, разработанный, чтобы помочь смягчить стресс космической среды, может помочь и здесь, обычным людям на Земле.