L'esplorazione dello spazio è una missione complessa e rischiosa che richiede un'attenta preparazione e una conoscenza approfondita delle sfide inerenti alla vita nello spazio.
Uno degli aspetti più critici di questa impresa è la salute degli astronauti, che sono esposti a condizioni estreme, come la microgravità, le radiazioni ionizzanti e i cambiamenti ambientali. In questo contesto, la ricerca sul microbioma umano e il suo adattamento all'ambiente spaziale è diventato un campo di studio cruciale per il successo delle missioni spaziali a lungo termine, in particolare per i viaggi su Marte.
Il microbioma umano è l’insieme dei microrganismi che vivono in simbiosi con il nostro organismo, in particolare nell’intestino, nella pelle e nelle mucose. Questi microrganismi svolgono un ruolo cruciale nella digestione, nell'immunità e nella regolazione di vari processi fisiologici.
Tuttavia, l’ambiente spaziale può alterare l’equilibrio del microbioma, con conseguenze negative sulla salute degli astronauti. Pertanto, la ricerca sul microbioma spaziale è diventata un’area di studio cruciale per capire come i microrganismi possono adattarsi all’ambiente spaziale e come questo può influenzare la salute degli astronauti. Io e i miei coautori discutiamo di questa necessità nel nostro nuovo Frontiers in Microbiology articolo.
L'integrazione della preparazione astromicrobiologica nella pianificazione e nell'esecuzione della missione è necessaria per salvaguardare la salute e il benessere degli astronauti e il successo complessivo delle attività nello spazio profondo.
L’astromicrobiologia – lo studio dei microrganismi nello spazio – implica la comprensione degli effetti della persistenza e della successione microbica su sistemi chiusi, come veicoli spaziali e habitat, e lo sviluppo di tecnologie, come l’agricoltura spaziale e l’estrazione di metaboliti microbici secondari per la medicina, l’aroma, e farmaci nutrizionali. È probabile che la composizione e la funzione del microbioma subiscano cambiamenti durante il volo spaziale.
Adottare misure adeguate per mantenere un microbioma sano negli astronauti potrebbe non solo aiutarli a mantenersi in salute durante la missione, ma anche aiutarli nella riabilitazione al ritorno sulla Terra. Una delle principali preoccupazioni per la salute degli astronauti è l’esposizione alle radiazioni. Le radiazioni spaziali sono molto diverse e molto più intense delle radiazioni terrestri, che possono avere effetti dannosi sulla salute degli astronauti.
I microrganismi esposti alle radiazioni possono indurre resistenza agli antibiotici, ai raggi UV, al calore, alla secchezza estrema e ad altri fattori potenzialmente fatali. Pertanto, è essenziale comprendere i potenziali effetti delle radiazioni non solo sugli esseri umani, ma anche sul loro microbioma per sviluppare strategie efficaci di riduzione del rischio per le missioni spaziali.
Esplorando il microbioma degli astronauti nello spazio, possiamo anche comprendere meglio come l’ambiente spaziale influenza la composizione e la diversità del microbioma. Le condizioni uniche dello spazio, come la microgravità, l’esposizione alle radiazioni e i cambiamenti nella dieta, possono potenzialmente disturbare l’equilibrio del microbioma. Studiando i cambiamenti nel microbioma durante i viaggi spaziali, gli scienziati acquisiscono conoscenze su come queste alterazioni possono influenzare la salute degli astronauti e stanno attualmente sviluppando strategie per mitigare gli effetti negativi.
Difendere gli agenti patogeni nello spazio
Inoltre, lo studio del microbioma può aiutare i ricercatori a comprendere l’impatto dei viaggi spaziali sul sistema immunitario. I microrganismi che popolano diverse parti del corpo umano svolgono un ruolo cruciale nel mantenimento di una buona salute producendo vitamine essenziali e aiutando nello sviluppo e nella regolazione del nostro sistema immunitario.
I cambiamenti nella composizione della flora intestinale causati da fattori genetici e ambientali possono aumentare la probabilità di infezione da agenti patogeni, favorire la diffusione di organismi nocivi che, in seguito a determinati cambiamenti ambientali o genetici, possono iniziare a indurre malattie e contribuire alla comparsa di processi infiammatori disturbi.
Pertanto, il microbioma svolge un ruolo cruciale nella formazione e nella modulazione del sistema immunitario e qualsiasi sua interruzione può potenzialmente influenzare la funzione immunitaria. Comprendere come i viaggi spaziali influiscono sull'interazione tra il microbioma e il sistema immunitario può aiutare a sviluppare strategie per preservare la salute degli astronauti e prevenire le infezioni durante le missioni spaziali di lunga durata.
Quando esplorano il microbioma degli astronauti nello spazio, gli scienziati sono anche in grado di scoprire nuovi microrganismi che potrebbero avere proprietà e abilità uniche che potrebbero essere sfruttate per varie applicazioni, incluso lo sviluppo di nuovi farmaci, agenti antimicrobici o progressi biotecnologici.
Inoltre, le condizioni ambientali alterate nello spazio, come la temperatura, i livelli di ossigeno e le limitazioni di diffusione, offrono l'opportunità di ottimizzare la produzione di preziosi metaboliti da parte di microrganismi geneticamente modificati.
Tuttavia, lo studio del microbioma degli astronauti nello spazio presenta anche diverse sfide e ostacoli. Un potenziale pericolo nello studio del microbioma degli astronauti nello spazio è la possibile diffusione di microrganismi patogeni nell'ambiente chiuso di un veicolo spaziale. Lo spazio confinato e i sistemi di aria riciclata possono favorire la diffusione di microrganismi patogeni, che possono essere pericolosi per la salute degli astronauti per molteplici ragioni.
L'ambiente ristretto di un veicolo spaziale, abbinato all'esposizione prolungata alla microgravità, può portare alla soppressione del sistema immunitario degli astronauti. Questo stato immunitario compromesso rende gli astronauti più suscettibili alle infezioni, come indicato da studi che dimostrano una risposta immunitaria ridotta che ostacola la loro capacità di contrastare efficacemente i microrganismi potenzialmente dannosi.
Inoltre, sorgono preoccupazioni riguardo alla diffusione dei geni di resistenza agli antibiotici tra i batteri nel microbiota intestinale degli astronauti, facilitata da piccole entità circolari di DNA note come plasmidi. Questa diffusione può potenzialmente compromettere l'efficacia degli antibiotici.
La comprensione incompleta delle complesse interazioni tra la vita microbica nello spazio e il sistema immunitario umano aggrava il rischio di infezione. Di conseguenza, il rilascio di un agente patogeno all'interno di un veicolo spaziale potrebbe mettere a repentaglio in modo significativo la salute degli astronauti, in particolare quelli con un sistema immunitario compromesso, soprattutto durante le missioni prolungate.
Trascurare le preoccupazioni astromicrobiologiche in una missione con equipaggio nello spazio profondo diminuisce significativamente la probabilità di successo. Il potenziale rilascio di agenti patogeni comporta rischi immediati per la salute degli astronauti, compromettendone il sistema immunitario e le prestazioni. Inoltre, la diffusione di geni resistenti agli antibiotici potrebbe compromettere gli interventi medici, esacerbando i problemi sanitari durante la missione. Affrontare queste preoccupazioni è fondamentale per il successo della missione e il benessere degli astronauti.
Ulteriori informazioni: Seyed Mohammad Javad Mortazavi et al, Come l'adattamento del microbioma umano al difficile ambiente spaziale può determinare le possibilità di successo per una missione spaziale su Marte e oltre, Frontiere in microbiologia (2024). DOI:10.3389/fmicb.2023.1237564
Informazioni sul giornale: Frontiere della microbiologia
Fornito da Frontiers
