باکتری‌های جدید روی ایستگاه فضایی بین‌المللی می‌توانند آینده‌ای را روی مریخ بنا کنند

ناسا میکروب‌هایی را که روی ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) زندگی می‌کنند، دنبال کرده و گاهی اوقات انواع جدیدی را کشف می‌کند. این میکروب‌های مقاوم ممکن است سرنخ‌هایی درمورد زنده ماندن در مأموریت‌های طولانی فراهم کنند.

به گزارش وایرد، در اواسط ماه مارس، پژوهشگران ناسا اعلام کردند که شکل ناشناخته‌ای از حیات را درون ایستگاه فضایی بین‌المللی پیدا کرده‌اند. این سازمان معمولا هنگام صحبت کردن درباره‌ی چنین کشف‌هایی احتیاط می‌کند؛ البته زندگی جدیدی که کشف شده بود، مانند بیگانه‌ای نبود که مثلا به‌جای خون، اسید داشته باشد؛ بلکه گونه‌‌ای جدید از باکتری بود که در زمین ناشناخته است؛ اما ژن‌های آن نشان می‌دهد که جنس یکسانی با باکتری آشنایی به نام متیلوباکتریوم دارد. اعضای این گروه از باکتری‌ها معمولا در میان ریشه‌های گیاهان ساکن می‌شوند، نه روی دیوارهای ایستگاه‌های فضایی.

فضانوردان سرنشین سال‌های ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶، به‌عنوان بخشی از پروژه پژوهشی درحال انجام درمورد حیات میکروبی ایستگاه فضایی بین‌المللی، از بخش‌های مختلف ایستگاه نمونه‌گیری کردند. طی سال‌های آینده روی زمین، گروهی از پژوهشگران پروژه‌ی حفاظت سیاره‌ای، میکروب‌ها را جداسازی کرده و ژن‌های آن‌ها را توالی‌یابی کردند. هدف از برنامه حفاظت سیاره‌ای ناسا، پیشگیری از ورود حیات احتمالی بیگانه به زمین و ورود حیات زمین به مکان‌های دیگر است.

یکی از گونه‌ها که در فیلتر هپا در سیستم پشتیان حیات ایستگاه یافت شد، گونه‌ی باغی متیلوباکتریوم رودسیانوم بود؛ اما سه نمونه (از سطح نزدیک قفسه تحقیقات مواد، دیواره‌ی پنجره‌ها و میز غذاخوری فضانوردان)، نوع جدیدی بودند. پژوهشگران آن را M. ajmalii نامیدند. البته، اولین‌بار نبود که پژوهشگران باکتری جدیدی را در فضا پیدا می‌کردند. آن‌ها قبلا باکتری ناشناخته‌ی دیگری را در آن مجموعه از نمونه‌های ایستگاه فضایی بین‌المللی پیدا کرده بودند و مقاله‌ای درمورد آن در سال ۲۰۱۷ منتشر کردند.

احتمال ضعیفی وجود دارد که میکروب‌ها روی ایستگاه فضایی تکامل پیدا کرده باشند. احتمال دیگر این است که سوار بر محموله‌ها یا روی فضانوردان به ایستگاه آمده باشند و پژوهشگران هنگام جست‌وجو، آن‌ها را پیدا کرده باشند. کاستوری ونکاتسواران، میکروب‌شناس مجری پروژه، می‌گوید: «بدون تردید احتمال تکامل در فضا وجود دارد، اما ایستگاه فضایی بسیار جوان است و فقط ۲۰ سال دارد. باکتری شاید در این بازه‌ی زمانی تکامل پیدا نکرده باشد».

شاید جالب‌تر این باشد که دریابیم کدام میکروب‌ها روی زمین ضعیف هستند؛ اما در محیط سفینه فضایی به قدرت می‌رسند. به همین علت، مطالعه‌ی میکروبیوم ایستگاه فضایی بین‌المللی (باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌هایی که در آن رشد می‌کنند) ممکن است از نظر ایمنی مأموریت‌های مریخ یا پایگاه‌های دائمی در دنیاهای دیگر مهم باشد.

همانند زمین، سلامت انسان در فضا تا حدودی به میکروبیوم سالم و رابطه‌ی خوب با میکروبیوم سفینه یا سرپناه بستگی دارد. ونکاتسواران می‌گوید: «گونه‌های جدیدی که به‌وسیله‌ی خدمه حمل شدند، ممکن است ویژگی‌هایی داشته‌اند که توانسته‌اند شرایط آنجا را تحمل کنند و زنده بمانند. شاید بقیه‌ از بین رفته باشند».

فضا واقعا ناخوشایند است. خارج از سفینه یا لباس فضانوردی به‌زودی براثر خفگی یا به روش خشک‌کردن انجمادی از پا درمی‌آیید؛ بنابراین باید درون سفینه‌ها و لباس‌های مخصوص، سیستم بسته‌ای وجود داشته باشد. تنها مواردی که می‌توانند به این سیستم وارد شده و خارج شوند، محموله‌ها و فضانوردان هستند.

انسان به هرکجا که برود، میکروب‌هایی را همراه خود (در روده‌ها، روی پوست و درون بینی و دهان) به آنجا می‌برد. این وضعیت درخانه‌ی شما وجود دارد و در ایستگاه فضایی بین‌المللی نیز رخ می‌دهد؛ اما ایستگاه فضایی بین‌المللی مانند خانه‌ی شما نیست و تنها تفاوت هم این نیست که در ایستگاه فضایی هوا و آب را بازیافت می‌کنید و نمی‌توانید پنجره‌ها را باز کنید. هوای موجود در ایستگاه فضایی بین‌المللی خشک‌تر و سطح کربن‌دی‌اکسید در آن بالاتر است. علاوه‌بر‌این، سطوح تابش در آن بیشتر هستند و جاذبه‌ای نیز وجود ندارد.

درون ایستگاه فضایی بوی تازگی نمی‌دهد، زیرا پر از گوشه‌وکنارهایی است که قطرات آب می‌توانند در آن معلق شوند و سپس به‌علت کشش سطحی به آنجا بچسبند. این محیط، مکان‌های زیادی دارد که میکروب‌ها می‌توانند در آن ساکن شوند.

میکروبیوم محیطی ایستگاه فضایی به میکروبیوم فضانوردانی که در آنجا زندگی می‌کنند، شباهت زیادی دارد. براساس مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۹ منتشر شد، میکروبیوم ایستگاه فضایی حتی با تغییر خدمه، تغییر پیدا می‌کند. پژوهشگران میکروب‌های پوست، بینی و روده‌ی ۹ فضانورد را که چند ماه را در ایستگاه فضایی بین‌المللی گذارنده بودند، بررسی کردند و آن‌ها را با نمونه‌های قبل و بعد از مأموریت و نمونه‌های خود ایستگاه مقایسه کردند. الکساندر ورهیز، نویسنده‌ی اصلی مقاله می‌گوید: «نمونه‌های دیوار شبیه نمونه‌های پوست فضانوردان بود. نمونه‌ی فیلترهای هوا مانند میکروبیوم بینی فضانوردان بود. میکروب‌های موجود در هوا از میکروب‌های موجود در اجسامی که مرتبا به آن‌ها دست زده می‌شد، متفاوت بود».

محیط ایستگاه (و احتمالا مأموریت مریخ یا پایگاهی در مریخ) برای برخی از باکتری‌ها و قارچ‌ها نسبت‌به میکروب‌های دیگر دوستانه‌تر است. کسی واقعا نمی‌داند بقای کدام میکروب‌ها در این شرایط بهتر خواهد بود. نشانه‌های نه‌چندان محکمی وجود دارد که میکروگرانش و شرایط غیرعادی دیگری که درون ایستگاه فضایی وجود دارد، می‌تواند موجب تغییر بیان ژن در باکتری‌ها شود. برای مثال، باکتری اشریشیاکلی که در ایستگاه فضایی رشد کرده بود، نسبت‌به باکتری که در شرایط مشابه روی زمین رشد کرده بود، مقاومت بیشتری دربرابر آنتی‌بیوتیک‌ها داشت.

چنین رویدادی درواقع تکامل نیست. تکامل شامل تغییراتی است که دائمی بوده و به نسل‌های بعدی منتقل می‌شود؛ اما این رویداد به‌طور بالقوه یک آغاز به‌حساب می‌آید. انوشری چترجی، یکی از نویسندگان مقاله‌ی ای‌کولای از دانشگاه کلرادو می‌گوید: «اگر به آن‌ها هر استرسی وارد کنید، شروع به تکامل می‌کنند. این باکتری‌های بسیار مقاوم را می‌بینید که می‌توانند در سطوح داخلی ایستگاه فضایی بین‌المللی زنده بمانند. منابع در آنجا محدود هستند. غذا محدود است. بنابراین آن‌ها روش‌های جدیدی برای رشد پیدا می‌کنند».

شرایط حاکم بر ایستگاه فضایی برای انسان دوستانه نیست. زندگی در آنجا برخی پاسخ‌های ایمنی را سرکوب می‌کند. در مطالعه‌ای نشان داده شد که فضانوردان دچار فعالیت مجدد عفونت‌های ویروسی اپشتن‌بار و واریسلا زوستر شده بودند که حاصل تغییر در وضعیت ایمنی انسان است. براساس مطالعه‌ای از سال ۲۰۱۶، خدمه ایستگاه فضایی در بیشتر موارد، بثورات جلدی و عفونت‌های تنفسی فوقانی را به‌عنوان برجسته‌ترین مشکلات بالینی خود گزارش می‌کنند. این ترکیبی به‌طور بالقوه خطرناک است: باکتری‌های نادری که مهارت‌های جدیدی به دست می‌آورند و فضانوردانی که توانایی دفع عفونت کاهش‌یافته‌ای دارند. ناسا این موارد را با نمونه‌گیری و سپس تلاش برای رشد میکروب‌های یافته‌شده در نمونه‌ها مطالعه می‌کند.

ایده‌ی استفاده از فناوری‌ها، جستجوی میکروب‌هایی است که بیماری‌زا بوده یا بیماری‌زا شده‌اند. اندی اسپرای، دانشمند ارشد مؤسسه‌ی SETI و مشاور برنامه حفاظت سیاره‌ای ناسا می‌گوید: «نظارت بر میکربیوم شاید روش خوبی برای تشخیص آشفتگی‌های ناشی از مواجهه با محیط مریخی یا با ارگانیسم‌های بالقوه مریخی باشد».

تیم ونکاتسواران باکتری‌های کشف‌نشده‌ای را از ایستگاه فضایی و روی زمین، در اتاق‌های مونتاژ وسایل نقلیه‌ی فضایی پیدا کرده است؛ درحالی‌که از این مکان‌ها به‌عنوان «اتاق‌های تمیز» یاد می‌شود.

برخلاف بیشتر گونه‌های جدید دیگر، متیلوباکتریوم جدید ایستگاه فضایی شاید واقعا مفید باشد. این جنس از باکتری‌ها به‌علت عملکردهایی مانند کمک به تثبیت نیتروژن، تبدیل منابع پیچیده نیتروژن موجود در خاک به چیزی که گیاه می‌تواند به‌عنوان ماده‌ی مغذی استفاده کند، معروف هستند؛ بدین‌مفهوم که می‌توانند به رشد غذا در جهانی دیگر کمک کنند. علاوه‌بر‌این، M. ajmalii می‌تواند دربرابر سطوح بالای تابش مقاومت کند و در شرایط کاملا خشک، زنده بماند. می‌توان گفت این باکتری در سفر فضایی از هر انسانی بهتر است. ونکاتسواران می‌گوید:

می‌خواهیم از این مزیت استفاده کنیم و ببینیم که آیا می‌توانیم آن را در رگولیت شبیه‌سازی‌شده مریخ یا خاک ماه پرورش دهیم. این باکتری شاید مواد مغذی را فراهم کند که بسیار خوب است، زیرا نمی‌‌توانیم خاک را با خود به ماه و مریخ ببریم و مجبوریم به خاک آنجا متکی باشیم.

حتی اگر باکتری مانند باکتری جدید بتواند گردوغبار نابارور مریخ را به خاک گلدان تبدیل کند، این تنها چالش نخواهد بود. فضانوردان میکروبیوم خود را به هرجایی که می‌روند، می‌برند. مکان‌هایی مانند ایستگاه فضایی بین‌المللی، نوعی تنگنای تکاملی را برای این میکروب‌ها به وجود می‌آورند که فقط برخی از آن‌ها طی سفر زنده می‌مانند. آن‌هایی که زنده می‌مانند، همان‌ میکروب‌هایی هستند با آن محیط کاملا سازگار هستند. فرود در مریخ نیز تنگنای مشابهی ایجاد می‌کند و بسیاری از آن‌ها از بین خواهند رفت؛ اما برخی از آن‌ها فرصتی عالی برای برای زندگی جدید در کلنی‌های خارج از زمین به دست خواهند آورد.

انسان‌ها مجبور خواهند بود که از یک طرف، مانع از این شوند که باکتری‌هایی که برای زندگی روی مریخ سازگار هستند، به محیط مریخ وارد شوند و آنجا را به تصرف خود درآورند، اما در عین حال، باید کشف کنند که کدام باکتری‌ها می‌توانند به ایجاد پایگاهی پایدار کمک کنند؛ البته، رد شدن از حصارها تقریبا اجتناب‌ناپذیر است و برخی میکروب‌ها به‌طریقی نشت خواهند کرد. ونکاتسواران می‌گوید لباس‌های فضانوردی حتما نشتی خواهند داشت. میکروب‌هایی که زنده می‌مانند، ممکن است بسیار کم باشند، ولی تکثیر خواهند شد.

احتمال ضعیفی نیز وجود دارد که برخی از میکروب‌ها در مأموریت فضایی به انواع خطرناک و بیماری‌زایی تبدیل شوند، ممکن است علت آن باشد که چرا کسی نمی‌خواست درمورد جدیدترین باکتری کشف‌شده روی ایستگاه فضایی حرفی بزند. آزمایشگاه پیش‌رانش جت (JPL) ازنظر صحبت کردن درمورد میکروب‌های ایستگاه بسیار محتاط است. شاید آخرین کشف ونکاتسواران آن‌ها را کمی علاقمندتر کند. باکتری که بتواند روی سطح مریخ زنده بماند، باید بتواند با تابش‌های شدید، فقدان اکسیژن، اکسیدها و پرکلرات‌های کشنده‌ی موجود در رگولیت و عدم آب (به‌جز شاید فصلی، در برخی از مناطق سیاره) کنار آید و شاید قادر باشد به انسان‌ها نیز کمک کند.