Как я уже много раз писал, в том числе и во вчерашнем посте, людям, живущим в космосе, приходится нелегко. Окружающая среда космоса, да и вообще любого другого места за пределами Земли, сурова и неумолима. Например, одной из проблем, которая редко затрагивается в научной фантастике или даже при обсуждении космических путешествий, является радиация. На самом деле у нас нет решения проблемы радиационного облучения за пределами защитной атмосферы и магнитного поля Земли.
Однако существуют и другие проблемы, которые связаны не с космосом как таковым, а лишь с тем фактом, что людям, живущим за пределами Земли, придется находиться в замкнутом пространстве. Будь то космическая станция или среда обитания на Луне или Марсе, люди будут жить в относительно небольшом физическом пространстве. Это будут закрытые помещения, в которых нельзя открывать окна, чтобы впустить немного свежего воздуха. На данный момент мы лучше всего знакомы с такими условиями на Международной космической станции (МКС). По общему мнению, на МКС ужасно воняет. Это сочетание антисептиков, запаха тела, пота и, по сути, 22-летнего обветшания.
Что еще хуже, МКС заселена многочисленными патогенными бактериями и различными видами грибков. Эти бактерии в основном связаны с человеком, то есть с теми видами живых существ, которые живут на земле и в организме человека. По данным НАСА:
Исследователи обнаружили, что микробы на МКС в основном связаны с человеком. Наиболее распространенными бактериями были стафилококк (26% от общего числа изолятов), пантоэя (23%) и бацилла (11%). Они включали организмы, которые считаются условно-патогенными микроорганизмами на Земле, такие как золотистый стафилококк (10% от общего числа выявленных изолятов), который обычно обнаруживается на коже и в носовых проходах, и энтеробактер, который ассоциирован с желудочно-кишечным трактом человека.
Это похоже на то, что можно встретить в спортзале или переполненном офисе, но еще хуже. Я часто задумывался над этим: как будет выглядеть микробиота при создании новой среды за пределами Земли? С одной стороны, создание новой базы – это возможность избежать многих инфекционных организмов. Соблюдение строгих карантинных процедур может привести к тому, что в поселении не будет вирусов гриппа, COVID, ВИЧ или многих других микробов, которые поражают людей. Я могу представить себе строгие медицинские осмотры и изоляцию, прежде чем получить доступ в такое сообщество. Но могут ли такие усилия по созданию поселения, свободного от инфекций, увенчаться успехом?
Что неизбежно, так это организмы, связанные с человеком. Мы населены бактериями, большинство из которых безвредны, но некоторые из них являются условно-патогенными микроорганизмами. Мы живем с ними, но они могут заразить нас, если им представится такая возможность. Существуют также вирусы, которые у многих из нас находятся в спящем состоянии, но могут активизироваться, например, ветряная оспа. Практически невозможно найти людей, свободных от каких-либо подобных организмов. Кроме того, не станет ли население в таких условиях уязвимым к инфекциям, потому что их иммунная система ослабнет в отсутствие регулярных тренировок? (Ответ почти наверняка положительный.) И не означает ли это, что они могут стать причиной потенциально катастрофических вспышек заболеваний, когда на них нападет условно-патогенный вирус?
В конечном счете, вероятно, невозможно создать общество, свободное от инфекций. Лучшее, что мы можем сделать, – это бороться с самыми опасными инфекциями, такими как ВИЧ, но, скорее всего, мы никогда не избавимся от обычной простуды и жизни с бактериями.
Существует и другая проблема – загрязнение пищевых продуктов. На борту МКС проводится исследовательская программа по выращиванию продуктов питания, таких как салат-латук, в качестве дополнения к свежим продуктам. Однако в долгосрочной перспективе НАСА хотело бы создать инфраструктуру для самостоятельного производства продуктов питания. Например, если мы собираемся заселить Марс, было бы лучше всего иметь возможность производить все необходимые продукты питания на Марсе. Но наши продовольственные культуры не приспособлены к условиям микрогравитации на МКС или низкой гравитации на Луне или Марсе. Недавнее исследование показывает, что это может привести к непредвиденным проблемам.
Во-первых, предыдущие исследования показали, что салат-латук, выращиваемый на борту МКС, заселен множеством различных бактерий, включая некоторые группы, способные быть патогенами. На борту МКС не было зарегистрировано ни одного случая заболеваний пищевого происхождения, и это замечательно, так что количество и специфические бактерии пока не вызвали заболеваний (также, вероятно, стоит тщательно вымыть салат-латук). Но это показывает, что существует вероятность бактериального заражения.
В новом исследовании изучается поведение устьиц листьев салата-латука в условиях искусственной микрогравитации (они медленно поворачивают растения, чтобы те никогда не могли ориентироваться по силе тяжести). Устьица растений – это маленькие отверстия, через которые они дышат. Они могут открывать и закрывать эти устьица в разных условиях и, как правило, закрывают их под воздействием бактерий, чтобы предотвратить проникновение насекомых и возникновение инфекции. Однако в условиях искусственной микрогравитации листья салата открывали, а не закрывали свои устьица в ответ на бактериальный стресс. Это нехорошо и может сделать их уязвимыми для инфекций. Кроме того, существуют полезные бактерии, которые вызывают закрытие устьиц, помогая им защищаться от вредных бактерий. Но в условиях невесомости эти полезные бактерии не смогли вызвать закрытие устьиц.
Это вызывает беспокойство, но, опять же, мы не знаем, насколько это актуально на практике. У нас слишком мало опыта работы с растениями, выращиваемыми на борту МКС. Однако это говорит о том, что мы можем выбрать или, возможно, культивировать растения, которые лучше адаптированы к условиям микрогравитации. Мы можем протестировать, какие сорта сохранят свои защитные устьица закрытыми даже в условиях искусственной микрогравитации. Как только мы это сделаем, мы сможем определить, какие варианты генов обеспечивают такую адаптацию. Именно в этом направлении исследователи надеются двигаться дальше.
Так что, да, хотя космос суров, а проблемы огромны, люди умны, и мы, вероятно, сможем найти решения для любых проблем, которые ставит перед нами космос. Вероятно, нам нужно будет выращивать культуры, адаптированные к условиям микрогравитации, лунной и марсианской гравитации. Возможно, нам понадобится выращивать растения, которые смогут расти в обработанной марсианской почве или лунном реголите. Или, возможно, за пределами Земли нам нужно использовать в первую очередь гидропонику.
Мне также интересно, насколько разрешима проблема фанка. Представляется вероятным, что достаточно надежный очиститель воздуха может оказать огромное влияние. Экологические системы должны будут не только очищать воздух от CO2, добавлять кислород и регулировать влажность и температуру воздуха на станции, корабле или в среде обитания. Он также должен обладать серьезной способностью к дезактивации.
