باكتري‌هاي جديد روي ايستگاه فضايي بين‌المللي مي‌توانند آينده‌اي را روي مريخ بنا كنند
ناسا ميكروب‌هايي را كه روي ايستگاه فضايي بين‌المللي (ISS) زندگي مي‌كنند، دنبال كرده و گاهي اوقات انواع جديدي را كشف مي‌كند. اين ميكروب‌هاي مقاوم ممكن است سرنخ‌هايي درمورد زنده ماندن در مأموريت‌هاي طولاني فراهم كنند.
به گزارش وايرد، در اواسط ماه مارس، پژوهشگران ناسا اعلام كردند كه شكل ناشناخته‌اي از حيات را درون ايستگاه فضايي بين‌المللي پيدا كرده‌اند. اين سازمان معمولا هنگام صحبت كردن درباره‌ي چنين كشف‌هايي احتياط مي‌كند؛ البته زندگي جديدي كه كشف شده بود، مانند بيگانه‌اي نبود كه مثلا به‌جاي خون، اسيد داشته باشد؛ بلكه گونه‌‌اي جديد از باكتري بود كه در زمين ناشناخته است؛ اما ژن‌هاي آن نشان مي‌دهد كه جنس يكساني با باكتري آشنايي به نام متيلوباكتريوم دارد. اعضاي اين گروه از باكتري‌ها معمولا در ميان ريشه‌هاي گياهان ساكن مي‌شوند، نه روي ديوارهاي ايستگاه‌هاي فضايي.
فضانوردان سرنشين سال‌هاي ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶، به‌عنوان بخشي از پروژه پژوهشي درحال انجام درمورد حيات ميكروبي ايستگاه فضايي بين‌المللي، از بخش‌هاي مختلف ايستگاه نمونه‌گيري كردند. طي سال‌هاي آينده روي زمين، گروهي از پژوهشگران پروژه‌ي حفاظت سياره‌اي، ميكروب‌ها را جداسازي كرده و ژن‌هاي آن‌ها را توالي‌يابي كردند. هدف از برنامه حفاظت سياره‌اي ناسا، پيشگيري از ورود حيات احتمالي بيگانه به زمين و ورود حيات زمين به مكان‌هاي ديگر است.
يكي از گونه‌ها كه در فيلتر هپا در سيستم پشتيان حيات ايستگاه يافت شد، گونه‌ي باغي متيلوباكتريوم رودسيانوم بود؛ اما سه نمونه (از سطح نزديك قفسه تحقيقات مواد، ديواره‌ي پنجره‌ها و ميز غذاخوري فضانوردان)، نوع جديدي بودند. پژوهشگران آن را M. ajmalii ناميدند. البته، اولين‌بار نبود كه پژوهشگران باكتري جديدي را در فضا پيدا مي‌كردند. آن‌ها قبلا باكتري ناشناخته‌ي ديگري را در آن مجموعه از نمونه‌هاي ايستگاه فضايي بين‌المللي پيدا كرده بودند و مقاله‌اي درمورد آن در سال ۲۰۱۷ منتشر كردند.
احتمال ضعيفي وجود دارد كه ميكروب‌ها روي ايستگاه فضايي تكامل پيدا كرده باشند. احتمال ديگر اين است كه سوار بر محموله‌ها يا روي فضانوردان به ايستگاه آمده باشند و پژوهشگران هنگام جست‌وجو، آن‌ها را پيدا كرده باشند. كاستوري ونكاتسواران، ميكروب‌شناس مجري پروژه، مي‌گويد: «بدون ترديد احتمال تكامل در فضا وجود دارد، اما ايستگاه فضايي بسيار جوان است و فقط ۲۰ سال دارد. باكتري شايد در اين بازه‌ي زماني تكامل پيدا نكرده باشد».
شايد جالب‌تر اين باشد كه دريابيم كدام ميكروب‌ها روي زمين ضعيف هستند؛ اما در محيط سفينه فضايي به قدرت مي‌رسند. به همين علت، مطالعه‌ي ميكروبيوم ايستگاه فضايي بين‌المللي (باكتري‌ها، قارچ‌ها و ويروس‌هايي كه در آن رشد مي‌كنند) ممكن است از انديشه متخصصين ايمني مأموريت‌هاي مريخ يا پايگاه‌هاي دائمي در دنياهاي ديگر مهم باشد.
همانند زمين، سلامت انسان در فضا تا حدودي به ميكروبيوم سالم و رابطه‌ي خوب با ميكروبيوم سفينه يا سرپناه بستگي دارد. ونكاتسواران مي‌گويد: «گونه‌هاي جديدي كه به‌وسيله‌ي خدمه حمل شدند، ممكن است ويژگي‌هايي داشته‌اند كه توانسته‌اند شرايط آنجا را تحمل كنند و زنده بمانند. شايد بقيه از بين رفته باشند».
فضا واقعا ناخوشايند است. خارج از سفينه يا لباس فضانوردي به‌زودي براثر خفگي يا به روش خشك‌كردن انجمادي از پا درمي‌آييد؛ بنابراين بايد درون سفينه‌ها و لباس‌هاي مخصوص، سيستم بسته‌اي وجود داشته باشد. تنها مواردي كه مي‌توانند به اين سيستم وارد شده و خارج شوند، محموله‌ها و فضانوردان هستند.
انسان به هركجا كه برود، ميكروب‌هايي را همراه خود (در روده‌ها، روي پوست و درون بيني و دهان) به آنجا مي‌برد. اين وضعيت درخانه‌ي شما وجود دارد و در ايستگاه فضايي بين‌المللي نيز رخ مي‌دهد؛ اما ايستگاه فضايي بين‌المللي مانند خانه‌ي شما نيست و تنها تفاوت هم اين نيست كه در ايستگاه فضايي هوا و آب را بازيافت مي‌كنيد و نمي‌توانيد پنجره‌ها را باز كنيد. هواي موجود در ايستگاه فضايي بين‌المللي خشك‌تر و سطح كربن‌دي‌اكسيد در آن بالاتر است. علاوه‌بر‌اين، سطوح تابش در آن بيشتر هستند و جاذبه‌اي نيز وجود ندارد.
درون ايستگاه فضايي بوي تازگي نمي‌دهد، زيرا پر از گوشه‌وكنارهايي است كه قطرات آب مي‌توانند در آن معلق شوند و سپس به‌علت كشش سطحي به آنجا بچسبند. اين محيط، مكان‌هاي زيادي دارد كه ميكروب‌ها مي‌توانند در آن ساكن شوند.
ميكروبيوم محيطي ايستگاه فضايي به ميكروبيوم فضانورداني كه در آنجا زندگي مي‌كنند، شباهت زيادي دارد. براساس مطالعه‌اي كه در سال ۲۰۱۹ منتشر شد، ميكروبيوم ايستگاه فضايي حتي با تغيير خدمه، تغيير پيدا مي‌كند. پژوهشگران ميكروب‌هاي پوست، بيني و روده‌ي ۹ فضانورد را كه چند ماه را در ايستگاه فضايي بين‌المللي گذارنده بودند، مطالعه كردند و آن‌ها را با نمونه‌هاي قبل و بعد از مأموريت و نمونه‌هاي خود ايستگاه مقايسه كردند. الكساندر ورهيز، نويسنده‌ي اصلي مقاله مي‌گويد: «نمونه‌هاي ديوار شبيه نمونه‌هاي پوست فضانوردان بود. نمونه‌ي فيلترهاي هوا مانند ميكروبيوم بيني فضانوردان بود. ميكروب‌هاي موجود در هوا از ميكروب‌هاي موجود در اجسامي كه مرتبا به آن‌ها دست زده مي‌شد، متفاوت بود».
محيط ايستگاه (و احتمالا مأموريت مريخ يا پايگاهي در مريخ) براي برخي از باكتري‌ها و قارچ‌ها نسبت‌به ميكروب‌هاي ديگر دوستانه‌تر است. كسي واقعا نمي‌داند بقاي كدام ميكروب‌ها در اين شرايط بهتر خواهد بود. نشانه‌هاي نه‌چندان محكمي وجود دارد كه ميكروگرانش و شرايط غيرعادي ديگري كه درون ايستگاه فضايي وجود دارد، مي‌تواند موجب تغيير بيان ژن در باكتري‌ها شود. براي مثال، باكتري اشريشياكلي كه در ايستگاه فضايي رشد كرده بود، نسبت‌به باكتري كه در شرايط مشابه روي زمين رشد كرده بود، مقاومت بيشتري دربرابر آنتي‌بيوتيك‌ها داشت.
چنين رويدادي درواقع تكامل نيست. تكامل شامل تغييراتي است كه دائمي بوده و به نسل‌هاي بعدي منتقل مي‌شود؛ اما اين رويداد به‌طور بالقوه يك آغاز به‌حساب مي‌آيد. انوشري چترجي، يكي از نويسندگان مقاله‌ي اي‌كولاي از دانشگاه كلرادو مي‌گويد: «اگر به آن‌ها هر استرسي وارد كنيد، شروع به تكامل مي‌كنند. اين باكتري‌هاي بسيار مقاوم را مي‌بينيد كه مي‌توانند در سطوح داخلي ايستگاه فضايي بين‌المللي زنده بمانند. منابع در آنجا محدود هستند. غذا محدود است. بنابراين آن‌ها روش‌هاي جديدي براي رشد پيدا مي‌كنند».
شرايط حاكم بر ايستگاه فضايي براي انسان دوستانه نيست. زندگي در آنجا برخي پاسخ‌هاي ايمني را سركوب مي‌كند. در مطالعه‌اي نشان داده شد كه فضانوردان دچار فعاليت مجدد عفونت‌هاي ويروسي اپشتن‌بار و واريسلا زوستر شده بودند كه حاصل تغيير در وضعيت ايمني انسان است. براساس مطالعه‌اي از سال ۲۰۱۶، خدمه ايستگاه فضايي در بيشتر موارد، بثورات جلدي و عفونت‌هاي تنفسي فوقاني را به‌عنوان برجسته‌ترين اشكالات باليني خود گزارش مي‌كنند. اين تركيبي به‌طور بالقوه خطرناك است: باكتري‌هاي نادري كه مهارت‌هاي جديدي به دست مي‌آورند و فضانورداني كه توانايي دفع عفونت كاهش‌يافته‌اي دارند. ناسا اين موارد را با نمونه‌گيري و سپس تلاش براي رشد ميكروب‌هاي يافته‌شده در نمونه‌ها مطالعه مي‌كند.
به‌لطف روش‌هاي توالي‌يابي ژنتيكي، پيدا كردن گونه‌ها با دقت بيشتري انجام مي‌شود، زيرا دانشمندان نسبت‌به گذشته مي‌توانند ميكروب‌هايي با تعداد كمتر در نمونه‌ها را نيز پيدا كنند. درنهايت، ناسا اميدوار است كه دستگاه‌هايي توالي‌ياب ژن را به ايستگاه بفرستند. در سال ۲۰۱۶، فضانوردي به نام كيت روبينز DNA را براي اولين‌بار در فضا توالي‌يابي كرد.
ايده‌ي استفاده از فناوري‌ها، جستجوي ميكروب‌هايي است كه بيماري‌زا بوده يا بيماري‌زا شده‌اند. اندي اسپراي، دانشمند ارشد مؤسسه‌ي SETI و مشاور برنامه حفاظت سياره‌اي ناسا مي‌گويد: «نظارت بر ميكربيوم شايد روش خوبي براي تشخيص آشفتگي‌هاي ناشي از مواجهه با محيط مريخي يا با ارگانيسم‌هاي بالقوه مريخي باشد».
تيم ونكاتسواران باكتري‌هاي كشف‌نشده‌اي را از ايستگاه فضايي و روي زمين، در اتاق‌هاي مونتاژ وسايل نقليه‌ي فضايي پيدا كرده است؛ درحالي‌كه از اين مكان‌ها به‌عنوان «اتاق‌هاي تميز» ياد مي‌شود.
برخلاف بيشتر گونه‌هاي جديد ديگر، متيلوباكتريوم جديد ايستگاه فضايي شايد واقعا مفيد باشد. اين جنس از باكتري‌ها به‌علت عملكردهايي مانند كمك به تثبيت نيتروژن، تبديل منابع پيچيده نيتروژن موجود در خاك به چيزي كه گياه مي‌تواند به‌عنوان ماده‌ي مغذي استفاده كند، معروف هستند؛ بدين‌مفهوم كه مي‌توانند به رشد غذا در جهاني ديگر كمك كنند. علاوه‌بر‌اين، M. ajmalii مي‌تواند دربرابر سطوح بالاي تابش مقاومت كند و در شرايط كاملا خشك، زنده بماند. مي‌توان گفت اين باكتري در سفر فضايي از هر انساني بهتر است. ونكاتسواران مي‌گويد:
مي‌خواهيم از اين مزيت استفاده كنيم و ببينيم كه آيا مي‌توانيم آن را در رگوليت شبيه‌سازي‌شده مريخ يا خاك ماه پرورش دهيم. اين باكتري شايد مواد مغذي را فراهم كند كه بسيار خوب است، زيرا نمي‌‌توانيم خاك را با خود به ماه و مريخ ببريم و مجبوريم به خاك آنجا متكي باشيم.
حتي اگر باكتري مانند باكتري جديد بتواند گردوغبار نابارور مريخ را به خاك گلدان تبديل كند، اين تنها چالش نخواهد بود. فضانوردان ميكروبيوم خود را به هرجايي كه مي‌روند، مي‌برند. مكان‌هايي مانند ايستگاه فضايي بين‌المللي، نوعي تنگناي تكاملي را براي اين ميكروب‌ها به وجود مي‌آورند كه فقط برخي از آن‌ها طي سفر زنده مي‌مانند. آن‌هايي كه زنده مي‌مانند، همان ميكروب‌هايي هستند با آن محيط كاملا سازگار هستند. فرود در مريخ نيز تنگناي مشابهي ايجاد مي‌كند و بسياري از آن‌ها از بين خواهند رفت؛ اما برخي از آن‌ها فرصتي عالي براي براي زندگي جديد در كلني‌هاي خارج از زمين به دست خواهند آورد.
انسان‌ها مجبور خواهند بود كه از يك طرف، مانع از اين شوند كه باكتري‌هايي كه براي زندگي روي مريخ سازگار هستند، به محيط مريخ وارد شوند و آنجا را به تصرف خود درآورند، اما در عين حال، بايد كشف كنند كه كدام باكتري‌ها مي‌توانند به ايجاد پايگاهي پايدار كمك كنند؛ البته، رد شدن از حصارها تقريبا اجتناب‌ناپذير است و برخي ميكروب‌ها به‌طريقي نشت خواهند كرد. ونكاتسواران مي‌گويد لباس‌هاي فضانوردي حتما نشتي خواهند داشت. ميكروب‌هايي كه زنده مي‌مانند، ممكن است بسيار كم باشند، ولي تكثير خواهند شد.
احتمال ضعيفي نيز وجود دارد كه برخي از ميكروب‌ها در مأموريت فضايي به انواع خطرناك و بيماري‌زايي تبديل شوند، ممكن است علت آن باشد كه چرا كسي نمي‌خواست درمورد جديدترين باكتري كشف‌شده روي ايستگاه فضايي حرفي بزند. آزمايشگاه پيش‌رانش جت (JPL) ازانديشه متخصصين صحبت كردن درمورد ميكروب‌هاي ايستگاه بسيار محتاط است. شايد آخرين كشف ونكاتسواران آن‌ها را كمي علاقمندتر كند. باكتري كه بتواند روي سطح مريخ زنده بماند، بايد بتواند با تابش‌هاي شديد، فقدان اكسيژن، اكسيدها و پركلرات‌هاي كشنده‌ي موجود در رگوليت و عدم آب (به‌جز شايد فصلي، در برخي از مناطق سياره) كنار آيد و شايد قادر باشد به انسان‌ها نيز كمك كند.
هم انديشي ها