Звездный Ноев ковчег: угрозы и польза от крошечных обитателей МКС
МКС
Эксперимент "Биориск": каждой твари по паре
Космический корабль — это своего рода Ноев ковчег для микробов, спор и семян, которые могут "путешествовать" между планетами, цепляясь за обшивку. Какое значение это может иметь в будущих межпланетных миссиях? Не приведет ли это к загрязнению новых миров или, наоборот, позволит заселить их полезными организмами? Ответы на эти вопросы помогает найти эксперимент "Биориск".
Снаружи МКС размещены специальные контейнеры с представителями земной жизни в "спящем" режиме: бактерии, грибы, семена растений, личинки и яйца насекомых, споры лишайников, образцы почвы, горных пород, грунт из зоны вечной мерзлоты. Некоторые образцы проводят в условиях вакуума, радиации и экстремальных температур от полугода до нескольких лет. Затем космонавты во время выходов в открытый космос забирают эти контейнеры для последующего исследования на Земле.
Результаты эксперимента показали, что бактерии, грибы и семена растений сумели выжить, проведя в космосе более двух лет. Способность семян сохранять всхожесть имеет огромное значение для создания оранжерей на других планетах. Беспозвоночные же не выдерживают длительного вредоносного воздействия космоса, поэтому их перенос между планетами менее вероятен.
Данный опыт помогает оценить риски занесения земных микробов на другие планеты, а также попадания чужеродных организмов на Землю. Подобные знания незаменимы для разработки правил "планетарного карантина". Кроме того, по результатам исследований можно судить о выносливости организмов для создания в будущем замкнутых систем жизнеобеспечения. Наконец, "Биориск" дает научные основания для гипотезы панспермии — теории занесения жизни на нашу планету из космоса.
Эксперимент "Биодеградация": как микробы угрожают МКС
Эксперимент "Биодеградация" изучает воздействие микроорганизмов на материалы в условиях МКС. Микробы, прибывшие с экипажами и оборудованием, могут угрожать безопасности станции, вызывая коррозию и другие виды деградации материалов. Некоторые микробы способны разрушить пластик, нарушить электроизоляцию и даже замутнить стекла иллюминаторов.
Ученые размещают планшеты с образцами современных материалов (металлы, полимеры, покрытия) как внутри, так и снаружи МКС — в открытом космосе. На них естественным путем оседают микробы. Дополнительно космонавты берут пробы с различных поверхностей станции. Все образцы возвращаются на Землю для детального микробиологического анализа, чтобы выявить виды микроорганизмов и нанесенный ими ущерб.
Эксперимент позволяет решить несколько задач. Во-первых, он помогает составить "микробный портрет" станции: выявить микробы, которые способны повредить критически важные системы МКС, что представляет прямую угрозу для экипажа и миссии. Затем этот "портрет" наблюдают в динамике: не появляются ли более агрессивные штаммы и как меняется эта экосистема со временем.
В ходе исследования также изучают, как материалы ведут себя под комбинированным воздействием микробов, невесомости и радиации, для отбора самых стойких из них. На основании этих данных затем можно создавать безопасные для человека антимикробные покрытия, пропитки и средства для уборки. Это может принести пользу при выборе материалов для больниц, общественного транспорта и жилых домов. Наконец, уникальные космические микробы могут стать источником новых антибиотиков или помочь в биоремедиации — очистке окружающей среды.
Ценными окажутся результаты эксперимента и для будущих длительных космических миссий. Они позволят создать для лунных баз, космических станций и марсианских кораблей материалы, устойчивые к микробному разрушению. Полученные данные помогут разработать более эффективные системы очистки и защиты от микроорганизмов, гарантируя безопасность экипажей. Кроме того, исследование помогает решить задачу защиты других планет, предотвращая случайный перенос земной жизни на другие небесные тела.
Эксперимент "Биоэкология": "суперштаммы" для технологического прорыва
Космос — это научная лаборатория для создания уникальных материалов и организмов, которые невозможно получить на Земле. Именно так ученые используют МКС в рамках эксперимента "Биоэкология". В космос отправляются полезные бактерии и грибки, которые уже используются в сельском хозяйстве или для очистки окружающей среды. В космосе на них действуют два мощных фактора: невесомость и космическая радиация. В состоянии невесомости у микробов включаются механизмы стресса, что может кардинально изменить их свойства. А космическая радиация изменяет ДНК микроорганизмов, в результате чего в них могут произойти редкие и ценные мутации, которые трудно получить в лаборатории.
Образцы в специальных контейнерах месяцами или даже годами находятся на МКС. После возвращения на Землю их тщательно сравнивают с обычными экземплярами, которые оставались в лаборатории, на предмет появления новых полезных качеств. Цель — получить "суперштаммы" микроорганизмов, способные решить некоторые из самых острых проблем человечества.
Эксперимент открывает широкие перспективы для решения земных экологических и промышленных задач. Так, на основе его данных ученые планирую создать эффективные микроорганизмы-"утилизаторы" для ликвидации нефтяных разливов и токсичных отходов, а также разработать новые биопрепараты для защиты растений в сельском хозяйстве, снизив таким образом зависимость от химикатов. Кроме того, исследования позволят усовершенствовать промышленное производство, например, производить экзополисахариды для изготовления продуктов питания, биоразлагаемых материалов, косметических и фармацевтических препаратов.
Для долгосрочного освоения космоса же эти знания имеют стратегическое значение. Специально адаптированные микроорганизмы смогут стать основой замкнутых систем жизнеобеспечения, перерабатывая отходы в воду и питательные вещества. Способность производить необходимые материалы, такие как полимеры, непосредственно в космосе, позволит сократить расходы на дорогостоящие поставки с Земли и повысит автономность будущих миссий.
Важность экспериментов
Все перечисленные эксперименты связаны между собой и образуют логический цикл изучения "микромира" в космосе. "Биодеградация" исследует, что микробы делают, как они воздействуют на материалы и системы станции. "Биоэкология" изучает, как условия полета их изменяют, как микрогравитация и радиация влияют на их свойства и поведение внутри станции. "Биориск" позволяет найти ответ на вопрос, смогут ли эти микробы выжить снаружи, определяя пределы устойчивости жизни в открытом космосе.
Космические биотехнологии — это наглядный пример того, как стремление человечества к звездам возвращает ему "дивиденды" на Земле. Это не абстрактная наука, а высокотехнологичный инструмент решения острых земных проблем в глобальной борьбе за здоровье и благополучие человечества. Опыт создания замкнутых систем учит нас жить в гармонии с планетой, не истощая, а воспроизводя ее ресурсы. Технологии космического земледелия помогают в создании экологически чистых пищевых продуктов, а биореакторы и биофабрикация в скором времени совершат революцию в медицине.
Развитие космической биотехнологии представляет собой не просто научно-техническое направление, а целостную философию будущего. И Россия, с ее богатым научным наследием, имеет все возможности для внесения значительного вклада в это будущее при условии разработки грамотной стратегии и концентрации ресурсов на перспективных задачах. А синтез космических технологий и земных потребностей может стать ключом к решению глобальных вызовов, стоящих перед человечеством в XXI веке.
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора. Использование материала допускается при условии соблюдения правил цитирования сайта tass.ru