Бактерии в системе питьевой воды МКС: долгосрочная адаптация и риски

Впервые проведено исследование, в котором охарактеризованы бактериальные популяции, изолированные из питьевой воды Международной космической станции (МКС) в течение длительного времени. Исторический мониторинг системы воды МКС фокусировался на идентификации видов, но одних лишь методов идентификации недостаточно, чтобы предсказать функцию микробных сообществ. Понимание этой функции критически важно для безопасности систем жизнеобеспечения и здоровья астронавтов.

Цель исследования: изучить ключевые функциональные свойства бактериальных изолятов из системы воды МКС, собранных за много лет, чтобы понять, как характеристики микробов, важные для здоровья астронавтов и целостности среды обитания, могут меняться под долговременным воздействием микрогравитации.

Проблема воды в космосе: Без рециклинга для снабжения четырёх членов экипажа МКС потребовалось бы транспортировать с Земли ~40 000 фунтов воды в год. Система очистки воды на МКС (Environmental Control and Life Support System) использует трёхступенчатый процесс (фильтрация, многослойные фильтры, каталитическое окисление). Однако бактериальные сообщества, формируя биоплёнки, обходят многие профилактические меры.

Методы и результаты: Исследовали архивные изоляты NASA. Профилировали устойчивость к антибиотикам, структуру и состав биоплёнок, метаболизм и гемолитическую активность (способность лизировать эритроциты).

Ключевые выводы:

• Изоляты проявляли устойчивость к нескольким противомикробным соединениям, включая антибиотики.
• Наблюдались различные модели формирования биоплёнок и утилизации углерода.
• Изолят Burkholderia проявил гемолитическую активность, что указывает на его потенциальную опасность для здоровья астронавтов.
• Взаимодействия между видами бактерий показали различные модели поведения. Некоторые из них зависели от того, были ли образцы собраны в один год или в течение разных лет, что указывает на адаптационные процессы в условиях микрогравитации со временем.
• Наблюдаемые динамические фенотипы в этом полимикробном исследовании не могли бы быть полностью предсказаны с помощью одних лишь технологий секвенирования.

Значение: Результаты помогут в обеспечении безопасной питьевой водой для длительных космических миссий. Исследование также может улучшить функциональность инженерных водных систем на Земле.