Badania kosmiczne pokazują nowe zagrożenia infekcyjne dla astronautów

Mikroorganizmy pochodzące z Ziemi mogą przeżyć w warunkach symulujących środowisko innych ciał niebieskich, zwłaszcza tam, gdzie obecna jest woda. Badania Tommaso Zaccarii z Radboudumc pokazują, że po takim „kosmicznym stresie” niektóre patogeny nie tylko zachowują żywotność, ale mogą również słabiej aktywować odpowiedź immunologiczną człowieka.

W artykule:

• czy ziemskie mikroorganizmy mogą przetrwać poza Ziemią
• jak symulowano warunki panujące na Marsie, Księżycu oraz lodowych księżycach Jowisza i Saturna
• dlaczego drożdże okazały się szczególnie odporne na promieniowanie, odwodnienie i zamarzanie
• jak patogeny, w tym Klebsiella pneumoniae, reagowały na symulowaną podróż na Marsa
• dlaczego odporność astronautów może być osłabiona podczas misji kosmicznych
• jak pył księżycowy i marsjański może uszkadzać ochronną warstwę płuc

Mikroorganizmy pochodzące z naszej planety mogłyby przetrwać na ciałach niebieskich, na których obecna jest woda, takich jak Mars. Do takiego wniosku doszedł doktorant Tommaso Zaccaria po przeprowadzeniu eksperymentów z wykorzystaniem symulowanych warunków kosmicznych. Badania wykazały również, że układ odpornościowy człowieka reaguje mniej skutecznie na patogeny, które przeszły taką symulowaną „podróż kosmiczną”. Zdaniem promotorów jego rozprawy doktorskiej praca ta dostarcza pozaziemskich obserwacji, które mogą być przydatne także na Ziemi.

W przeszłości astronauci martwili się przede wszystkim tym, czy nie sprowadzą na Ziemię zagrożeń pochodzenia pozaziemskiego. Obecnie coraz więcej uwagi poświęca się odwrotnemu pytaniu: co właściwie ludzkość zabiera ze sobą w przestrzeń kosmiczną? Pierwsi ludzie, którzy odwiedzili Księżyc, pozostawili tam odpady, w tym odchody. Z kolei w czasie bezzałogowej misji Viking na Marsa w latach 70. XX wieku protokoły sterylizacji statków kosmicznych były mniej zaawansowane niż obecnie.

Przyjazne gorące źródła?

Tommaso Zaccaria, doktorant Radboudumc, zbadał, czy ziemskie mikroorganizmy mogą przeżyć w innych miejscach Układu Słonecznego. Skupił się na Księżycu, Marsie oraz lodowych księżycach Jowisza i Saturna, ponieważ występuje tam woda. Jak wyjaśnia badacz, istnieją dowody, że na Marsie mogły kiedyś istnieć gorące źródła, a ponadto obecne są tam aminokwasy oraz związki węgla. W niektórych lokalizacjach temperatura może osiągać przyjazne dla życia 20°C. Wszystkie te czynniki sprzyjają potencjalnemu przetrwaniu organizmów.

Zaccaria odtworzył warunki panujące w tych pozaziemskich środowiskach w German Aerospace Center (DLR). Mikroorganizmy poddawano wysokim dawkom promieniowania, odwodnieniu oraz zamarzaniu. Różne mikroorganizmy żyjące na Ziemi w środowiskach ekstremalnych, na przykład w pobliżu wulkanów oraz na Antarktydzie, okazały się wysoce adaptacyjne. Najlepiej radziły sobie drożdże. Zaccaria analizował mechanizmy tej odporności: komórki drożdży zwiększały zdolność naprawy uszkodzeń DNA oraz aktywowały ochronne reakcje chemiczne wewnątrz komórek.

Zmniejszone patogeny

Następnie Zaccaria badał kilka dobrze znanych patogenów człowieka, w tym bakterię Klebsiella pneumoniae, która może wywoływać zapalenie płuc. Zaobserwował, że po symulowanej podróży na Marsa patogeny te zmniejszały swoje rozmiary, ale przeżywały ekspozycję na trudne warunki. W doświadczeniach laboratoryjnych komórki odpornościowe wyizolowane z ludzkiej krwi reagowały słabiej na te zmniejszone patogeny.

To istotna obserwacja z punktu widzenia bezpieczeństwa astronautów. Osoby przebywające w przestrzeni kosmicznej są już narażone na pogorszenie stanu zdrowia, dlatego muszą zachowywać szczególną ostrożność wobec infekcji. Lot kosmiczny silnie obciąża układ odpornościowy między innymi z powodu braku prawidłowego rytmu dnia i nocy, nieoptymalnej diety, zaburzeń funkcjonowania jelit, uszkodzeń DNA wywołanych promieniowaniem, ograniczonych kontaktów społecznych oraz przebywania w zamkniętej, niewielkiej przestrzeni.

Niebezpieczny pył kosmiczny

Dodatkowym zagrożeniem dla astronautów jest pył, czyli regolit, pochodzący z Księżyca i Marsa. Zaccaria wykorzystał próbki symulowanego materiału przypominającego powierzchnię tych ciał niebieskich i porównał ich wpływ na płuca z działaniem ziemskiego piasku. Jak wskazał badacz, materiał z Marsa, a jeszcze silniej materiał z Księżyca, uszkadzał ochronną warstwę płuc i sprzyjał infekcjom. Materiał ziemski nie wywoływał takiego efektu.

Według promotorów pracy, prof. Mihai Netei i prof. Mariena de Jonge, badania te mają znaczenie nie tylko dla ochrony zdrowia astronautów, ale również dla lepszego zrozumienia układu odpornościowego na Ziemi. Jak podkreśla prof. de Jonge, u astronautów obserwuje się immunosupresję oraz przyspieszone starzenie. Jest to zjawisko ważne także z perspektywy medycyny ziemskiej. Obok wieku biologicznego i chronologicznego coraz więcej danych wskazuje na istnienie wieku immunologicznego, który może znacząco różnić się między poszczególnymi osobami. Badania kosmiczne dostarczają więc obserwacji, które można przełożyć na opiekę nad pacjentami na Ziemi.

Informacje o obronie rozprawy doktorskiej

Obrona rozprawy doktorskiej Tommaso Zaccarii odbyła się 19 czerwca 2026 roku o godzinie 10:30. Tytuł rozprawy: Life beyond Earth: microbial survival and immune health in space. Promotorami byli prof. dr M.G. Netea oraz prof. dr M.I. de Jonge. Kopromotorami byli dr P. Rettberg oraz dr K. Beblo Vranesevic, oboje z German Aerospace Center w Niemczech.

Źródło: Radboudumc, Life beyond Earth: microbial survival and immune health in space.