Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Dünya'dan çok uzakta, keşfedilecek ilgi çekici bir mikrop dünyası var. Uluslararası Uzay İstasyonu'nda (UUİ) dünya dışı yaşam büyüyor ve çoğalıyor. Astronotların vücutlarında, yapı malzemelerinde ve yiyeceklerde taşınan virüsler, bakteriler ve mantarlar, kirlenmeyi önlemek için gösterilen tüm çabalara rağmen ISS'ye ulaşıyor. Gemiye bindikten sonra bazı mikroplar gelişiyor, ancak yeni bir çalışma bunun en ideal karışım olmayabileceğini öne sürüyor.

Uzay istasyonunun mikrobiyomu yapay bir uç noktayı temsil ediyor. Cell dergisinde 27 Şubat'ta yayınlanan araştırmaya göre, çeşitlilikten yoksun ve orantısız miktarda antimikrobiyal direnç genleri içeriyor. Aynı zamanda ISS benzersiz ve gizemli kimyasal bileşiklerle doludur. 

Araştırma ekibi, bu iki faktörün birlikte, birçok astronotun iş başında yaşadığı rahatsızlıklara ve bağışıklık fonksiyon bozukluğuna katkıda bulunabileceğini öne sürüyor. Deri döküntüleri, ani alerjiler, aşırı duyarlılık ve mononükleoz ve uçuğa neden olan türden gizli virüslerin yeniden ortaya çıkması uzay mürettebatı arasında yaygındır. Uzay altyapısının mikrobik ve kimyasal koşullarının daha iyi anlaşılması, mühendislerin ve bilim insanlarının iyileştirmeler yapmasına yardımcı olabilir ve gelecekte uzaya giden insanları daha sağlıklı tutabilir. 

“Astronotlar neye maruz kalıyor? Asıl sorulması gereken soru buydu,” diyor California San Diego Üniversitesi'nde kimyager ve mikrobiyolog olan çalışmanın eş kıdemli yazarı Pieter Dorrestein Popular Science'a. “Uzun süreli uzay yolculuğu ve hatta belki de başka gezegenlerde yaşamayı düşünmeye başladığımız için bu özellikle önemli” diyor.

Yüzey çubukları

Dorrestein ve çalışma arkadaşları bu soruyu araştırmak için ISS'nin Birleşik Devletler Yörünge Segmenti'ndeki astronotlar tarafından toplanan 737 yüzey örneğini analiz ederek her örnekte toplanan mikropları ve kimyasalları katalogladılar. Daha sonra bu veri setini kontrol örnekleri ve Dünya'daki farklı ortamlardan alınan önceki verilerle karşılaştırdılar. 

Pek çok ilginç bulgu ve örüntü tespit ettiler, ancak hepsinden önemlisi bir eksiklik buldular. Bir astronotların maruz kaldığı şeyler var, bir de maruz kalmadıkları şeyler. Dorrestein, “ISS ortamını tanımlamanın bir yolu, moleküllerin ve mikropların aşırı derecede yokluğudur” diyor. 

Bu, tüm UUİ'nin tek tip olduğu anlamına gelmiyor. Ekip, ortak bir hava sistemine ve yakın bölgelere rağmen, uzay istasyonu içindeki farklı modüllerin önemli ölçüde farklı mikrobiyal ve moleküler profillere sahip olduğunu buldu. Bir alanın işlevi, yüzeylerde kalan mikrop ve kimyasal kokteylin en büyük belirleyicisiydi. Örneğin, yemek pişirmek ve yemek yemek için kullanılan h modülü daha çok gıda kaynaklı mikroplara ev sahipliği yapıyordu. Atık ve hijyen bölmesini barındıran modül ise insan dışkısıyla ilişkili daha fazla mikrop ve idrarın kimyasal izlerini içeriyordu. 

Ancak genel olarak bilim insanları, Dünya'dan alınan örneklerle karşılaştırıldığında, Birleşik Devletler Yörünge Segmentindeki yüzeylerde düşük mikrobiyal çeşitlilik olduğunu belgeledi. UUİ'de bulunan mikroplar, bakteriyel filogenetik ağaçtaki başlıca kladların yalnızca yaklaşık yüzde 6'sını kapsıyordu. Buna karşılık, Dünya'daki evler bu kladların yüzde 10 ila 15'ini, dış ortamlar ise yaklaşık yüzde 30'unu barındırmaktadır. Bilinen mikrobiyomların spektrumu boyunca konumlandırılan uzay istasyonu, en çok bir COVID-19 izolasyon yurduna veya yüksek düzeyde sterilize edilmiş bir hastaneye benziyor. 

Uzayda sonsuza dek kimyasallar

Tahmin edebileceğiniz gibi, doğal ortamlarda bulunan mikrop türleri büyük ölçüde eksikti. Bunun yerine, bakteri, mantar, virüs ve diğer mikroorganizmaların çoğu insan vücuduyla ilişkili olanlardı. En yaygın bakteri cinsi, genellikle insan derisinde ve mukus zarlarımızda yaşayan stafilokoktu. 

Çalışmaya göre, uzay mikrobiyomundaki kayda değer boşluklar endişe kaynağı olabilir. Çok çeşitli mikroorganizmalara maruz kalmanın bağışıklık sistemi sağlığında rol oynadığı iyi bilinmektedir. Örneğin, nispeten aseptik şehir apartmanlarında büyüyen insanların astım ve alerji geliştirme olasılığı, çocukluklarını çiftliklerde geçirenlere göre daha yüksektir. Aylarca önemli mikroplara maruz kalmamak astronotların bağışıklık sistemlerinin bozulmasını tetikleyebilir.

Bilim insanları, bulunan mikroplar arasında, örneklerin yüzde 90'ından fazlasında dolaşan antimikrobiyal direnç (AMR) için 1.000'den fazla gen tespit etti. “Bu çok fazla. Karasal ortamlara göre bir artış söz konusu” diyor Dorrestein. AMR genleri tek başlarına bir sorun teşkil etmezler. Ancak, bir insan patojeni tarafından edinilirlerse, uzay yolcuları için ciddi bir hastalık anlamına gelebilir. 

Uzay istasyonunun kimyasal profilini saptamak biraz daha zor oldu. Araştırmacılar kimyasal örneklerinde yüzlerce molekül buldular, ancak sadece küçük bir kısmını tanımlayabildiler. Araştırmacılar yüzde 65'inin yapısını belirlemek bir yana, muhtemel kaynaklarını bile tespit edemedi. Dorrestein, “Eğer uzay yolculuğunu anlayacaksak, bu molekülleri [daha iyi] anlayabilmemiz gerekir” diyor.

Tanımlanan bileşiklerin çoğu bakteriyel kaynaklıydı (standart mikrop metabolizmasının ürünleri). Diğerleri ise gıda, kişisel bakım ürünleri, temizlik malzemeleri veya yapı malzemelerinden geliyordu. Özellikle, bilim insanları PFAS ve ftalatlar gibi insan sağlığına olumsuz etkileri olduğu bilinen endüstriyel kimyasallar buldular. Kimyasalların çoğunun tanımlanmasındaki zorluğa rağmen, ayırt edilebilenler yüksek oranda kentleşmiş, sentetik bir ortamın moleküler koşullarını yansıtıyordu. Çalışmanın yazarları “Bu bulgular UUİ'yi aşırı, insan girdisinin hakim olduğu bir yapılı çevre olarak konumlandırıyor” diye yazdı.

Bazı kimyasalların varlığı endişe yaratsa da Dorrestein, diğer bazı bileşiklerin eksikliğinin kendi başına risk oluşturabileceğini belirtiyor. Mikrobiyomlardan daha az çalışılmış olsa da, moleküler çeşitlilik de sağlık açısından faydalar sağlayabilir. Örneğin, bazı diyet bileşiklerinin bağırsak bakterileriyle etkileşime girerek bağışıklık sistemini güçlendirdiği biliniyor. UUİ'nin kendine özgü kimyasal bağlamının astronotları nasıl etkilediğini anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Biraz kir sürün

Ancak bir kimyasal bulgu öne çıkmaktadır. Astronotların egzersiz ve banyo amacıyla kullandıkları bölge olan Düğüm 3'teki kimyasal profil, temizlik ürünleri ve dezenfektanlara dair güçlü bir sinyal içeriyordu. Aynı zamanda, bu düğüm en çeşitli mikrobiyal ortama sahipti - bu da sürekli temizlik ve mikrop büyümesi arasında potansiyel bir ilişkiye işaret ediyordu. Dorrestein nedenselliğin belirsiz olduğunu belirtiyor. Daha fazla mikrop olduğu için bölge daha sık temizleniyor olabilir. Ya da sık temizlik, tek bir böceğin bile kontrolü ele geçiremeyeceği bir ortamı teşvik ediyor olabilir. Çeşitli mikrobiyomlar birçok bağlamda iyi olsa da, mikropların çoğunun evrim geçirdiği ve antimikrobiyal direnç için genler aktardığı görülen burada durum böyle olmayabilir. Sık dezenfeksiyon, tedavi edilmesi zor patojenlerin ortaya çıkma olasılığını artırıyor olabilir. 

Neyse ki, çalışma ileriye dönük potansiyel bir yol sunuyor: Biraz toprak eklemek. Araştırmacılar, “Çevresel olarak tuzlu olmayan bir toprak matrisinin eklenmesi, ISS de dahil olmak üzere sanayileşmiş yapılı ortamların mikrobiyal bileşimini, çevresel olarak maruz kalan habitatlarda bulunan mikrobiyal topluluklarla daha yakından uyum sağlayacak şekilde potansiyel olarak değiştirebilir” diye yazıyor. 

Dorrestein'e göre bu, gerçek Dünya'yı uzaya taşımanın (düşünceli bir şekilde) koşulları insanlar için daha sağlıklı hale getirebileceğini söylemenin çok dolambaçlı ve teknik bir yolu.

UUİ'nin zeminine kürek dolusu kompost dökmeyi düşünmüyor, ancak belki de sterilize edilmiş, daha sonra dikkatlice yeniden aşılanmış toprak, bitki yetiştirmek ve astronotların yararına faydalı mikropları yaymak için kullanılabilir. Natto ve kombucha gibi fermente gıdaların da yardımcı olabileceğini öne sürüyor. Alternatif, daha az sert ve daha probiyotik temizlik yöntemleri de bir başka araç olabilir. 

Yine de, uzay bağışıklığını artırmanın, astronot sağlığını en üst düzeye çıkarmanın ve gezegensel keşifleri mümkün kılmanın en iyi yollarını gerçekten belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var. Bilim insanları bu çalışmayı bir başlangıç noktası olarak görüyor. “Çalışmamız gerçekten de sürekli öğrenebileceğimiz bir kaynak oluşturuyor. Tespit ettiğimiz ve henüz nasıl yorumlayacağımızı bilmediğimiz pek çok sinyal var,” diyor Dorrestein. “Uzay yolculuğundaki mikroplar ve kimyasallar hakkında hâlâ öğrenmemiz gereken çok şey var.

Kaynak: popsci.com