En studie utförd av ett team av nationella laboratorier och forskare från NASA har funnit att miljön på den internationella rymdstationen påverkas av den mikrobiella sammansättningen hos astronauterna själva.

Den femåriga forskningsinsatsen representerar den första studien för att jämföra rymdstationens miljömikrobiella profil (eller mikrobiom) med en astronauts mikrobiom med hjälp av metagenomiska DNA-sekvenseringstekniker.

Deras papper, publicerades i går i den vetenskapliga tidskriften PLOS One , är ett arbete av forskare från Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) och tre NASA-centra - Jet Propulsion Laboratory (JPL), Ames Research Center i Silicon Valley och Johnson Space Center.

"Det är mycket viktigt att ha kontinuerlig övervakning av mikrobiomet på rymdstationen eftersom det kommer att hjälpa oss att identifiera potentialen för eventuella mikrober som kan skada astronauternas hälsa, " sa LLNL biolog Crystal Jaing, uppsatsens huvudförfattare och huvudforskare för studien Microbial Tracking (MT)-2.

Forskarna karakteriserade en astronauts mikrobiella profil, tar 88 kroppsprovningar av astronautens mun, näsa, öra, hud och saliv — och fann att mikrobiomet på rymdstationsytor liknade besättningsmedlemmens hud.

Astronautproverna samlades in vid åtta olika tidpunkter – före flygningen (22), under flygningen (33) och efter flygningen (33).

För att förstå om besättningens mikrobiomet interagerade med rymdstationens miljö, ytprover från miljön från åtta olika beboeliga platser i rymdstationen samlades in från två flygningar. Miljöprover från en flygning samlades in av astronauten vars mikrobiella profil sammanställdes och prover från nästa flygning samlades in efter att astronauten hade avgått.

Den mikrobiella sammansättningen av prover från både astronauten och rymdstationens miljö mättes med metagenomisk sekvensering och bearbetades med Livermore Metagenomics Analysis Toolkit, en bioinformatikmjukvara som snabbt identifierar mikrober från enorma mängder DNA-sekvensdata.

Även om denna studie använde prover som returnerats från rymden, NASA har förmågan att identifiera mikrober i realtid ombord på rymdstationen och planerar även mikrobiell övervakning i realtid på framtida rymdfarkoster.

Denna studie bygger på projektet Microbial Tracking-1, där den mikrobiella mångfalden från rymdstationsytor och luftprover karakteriserades av konventionell mikrobiologi men inte korrelerade med astronauternas mikrobiom. MT-2-studien utökade denna studie genom att samla parallella astronautprover, tillsammans med prover från exakt samma ytor som studerats av MT-1.

"Vi fann i den här studien att mikrobiella populationer av rymdstationsytor liknar besättningens hud. Detta kan hjälpa till att utforma förebyggande åtgärder för att minimera risken mot potentiellt problematiska mikroorganismer ombord på rymdfarkoster avsedda för långvariga rymdresor, " sa Kasthuri Venkateswaran, en mikrobiolog med NASA:s JPL och en av tidningens medförfattare.

Forskarna vill särskilt förstå vilka förändringar som sker i rymdstationens mikrobiella samhällen under rymdfärd.

"Vårt huvudsyfte är att förstå de mikrobiella samhällena i rymdstationen, så att vi kan använda den informationen för att utforma diagnostik och motåtgärder för att säkerställa besättningens hälsa, speciellt för långa rymdflygningar, som till månen och Mars, sa Jaing.

Jaings kollega och PLOS ETT pappersmedförfattare, NASA Ames mikrobiolog David Smith, gick med på, tillägger att människor bär mikroorganismer överallt de reser, inklusive utrymme.

"Långtidsmätningarna från denna studie kommer att ge insikter om vilka rymdfarkostassocierade mikrober att förvänta sig på ett långvarigt mänskligt uppdrag, " sa Smith.

Fler studier av mikrobers inverkan på människor i slutna miljöer behövs, forskarna sa, som "det fördelaktiga, godartade eller skadliga vägar associerade med mikrob-värdinteraktioner är fortfarande dåligt förstådda både på jorden och i rymden."

Astronauthälsan skyddas genom rutinövervakning av mikrober på rymdstationen, tillsammans med bra kost och lämplig träning, samt goda personliga och rymdstationers sanitetsprocesser.

"Människor med kompromisslösa luftvägar och friska immunsystem kan vanligtvis bekämpa potentiellt skadliga mikrober som finns i byggda livsmiljöer. Men, mänsklig rymdfärd introducerar nya risker som måste övervägas eftersom astronauter kan bli mer mottagliga för infektioner under långa rymdfärdsuppdrag, " skrev forskarna.

I deras tidning, forskarna observerar att rymdstationen, en "ö" i rymden, erbjuder "en oöverträffad plats" för att studera den interaktiva dynamiken mellan människor och mikroorganismer i slutna livsmiljöer.

Förutom Jaing, Venkateswaran och Smith, andra teammedlemmar är biologerna Nick Be och James Thissen och datavetaren Aram Avila Herrera, hela LLNL; mikrobiolog Camilla Urbaniak från NASA-JPL; rymdbiolog Fathi Karouia från Blue Marble Space vid NASA Ames; och virolog Satish Mehta från Wyle Laboratories Inc. vid NASA:s Johnson Space Center.

Uppsatsen är den första av flera studier som kommer att publiceras med ny information från forskargruppen som kan hjälpa till att skydda inte bara astronauter på rymdutforskningsuppdrag utan också människor på jorden.