Wyścig z toalety do zamrażarki. Polscy naukowcy badają właśnie fekalia astronautów

Polscy naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej badają, jak kosmiczny stres wpływa na to, co dzieje się w jelitach astronautów. Materiału do badań dostarczył im Sławosz Uznański-Wiśniewski i reszta jego kosmicznej kompanii. I jeśli właśnie zaczynacie się śmiać lub denerwować, że wydaliśmy (nomen omen) kupę kasy na przywiezienie odchodów z kosmosu, uspokójcie się. To poważna sprawa. I niezwykle ciekawa.

Gdy myślimy o podboju kosmosu, widzimy lśniące rakiety, skomplikowane dokowania i spacery w próżni. Tymczasem naukowczynie z Wojskowej Akademii Technicznej (WAT) w ramach eksperymentu Human Gut Microbiota patrzą tam, gdzie wzrok zazwyczaj nie sięga – w głąb układu pokarmowego astronautów.

Bo każdy człowiek musi jeść i pić. Poci się, łuszczy mu się naskórek, wypadają włosy. I każdy musi robić siku i kupę. Również w kosmosie. A kupa, szczególnie zaś bakterie znajdujące się w jelitach mogą o człowieku dużo powiedzieć. I nie kłamią.

Na Ziemi, o ile nie jesteśmy na diecie opartej wyłącznie na fast foodach lub antybiotykach, nasz mikrobiom jest stabilny. W kosmosie? To inna bajka.

Eksperyment HUMAN GUT MICROBIOTA kierowany jest przez prof. dr hab. Elżbietę Trafny. Jak wyjaśnia profesor, drobnoustroje żyjące w przewodzie pokarmowym człowieka, czyli mikrobiota jelitowa jest kluczowa dla prawidłowego funkcjonowania m.in. układu pokarmowego, sercowo-naczyniowego, układu nerwowego i odpornościowego człowieka. Wiedza o mikrobiocie jelitowej nie jest jeszcze pełna, a uwaga naukowców skupia się obecnie na poszukiwaniu powiązań pomiędzy zaburzeniami mikrobioty a chorobami człowieka.

– Na podstawie wyników naszych badań będzie można planować żywienie astronautów i terapie w razie stwierdzenia istotnych zaburzeń mikrobioty dróg pokarmowych w wyniku pobytu na niskiej orbicie okołoziemskiej, a może i w dalszych podróżach kosmicznych – zapowiedziała kierownik projektu.

Na orbicie przeprowadzano jeszcze eksperyment IMMUNE MULTIOMICS pod kierownictwem dr n. med. Alicji Trębińskiej-Stryjewskiej. Pozwoli on ustalić, czy działanie układu odpornościowego astronautów zmienia się w czasie pobytu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Jeśli tak, to czy po powrocie z misji na Ziemię wszystko wraca do normy?

– Mamy nadzieję, że to, czego się dowiemy, pozwoli lepiej zadbać o zdrowie astronautów w czasie kolejnych misji kosmicznych, na przykład w czasie lotu na Księżyc, albo na Marsa. Liczymy na to, że eksperyment pomoże w lepszym zrozumieniu lub nawet pozwoli odkryć nowe mechanizmy odpowiedzialne za zmiany ekspresji genów w komórkach układu odpornościowego w warunkach mikrograwitacji. Znajomość tych mechanizmów może w przyszłości pozwolić na skuteczniejsze zadbanie o zdrowie astronautów – oceniła badaczka.

Wydawać by się mogło, że pobranie próbki do badań (mówiąc wprost: próbki kału) to najprostsza rzecz pod słońcem. Okazało się jednak, że na stacji ISS to zadanie wymagające precyzji snajpera i szybkości sprintera.

Kluczowa zasada: czas. Od momentu "pobrania" do zamrożenia próbki w temperaturze -80 st. C nie mogło minąć więcej niż 20 minut. Dlaczego akurat tyle? Bakteria Escherichia coli podwaja swoją liczebność co 20 minut. Gdyby astronauta zwlekał i np. zapatrzył się w iluminator, po pół godzinie próbka byłaby już zafałszowana – proporcje bakterii zmieniłyby się drastycznie, a badanie trafiłoby do kosza.

Wyobraźcie sobie to wyzwanie: w warunkach mikrograwitacji trzeba nie tyle pobiec, co "przepłynąć" przez stację ISS z toalety do zamrażarki, notując czas co do sekundy. Jak podaje Polska Agencja Prasowa astronauci na szczęście dali radę – mieścili się w limitach 19–20 minut.

Tu warto dodać, że na orbicie mocz jest produktem niezwykle cennym. To w większości woda, trafia więc do systemu specjalnych filtrów i wraca jako woda do picia. Z kolei twardsze produkty przemiany materii są gromadzone, pakowane a potem wystrzeliwane w kierunku Ziemi. Nie trafiają na powierzchnię, podczas spadania spalają się w atmosferze.

Powrót próbek na Ziemię był równie emocjonujący, co start rakiety. Kapsuła Dragon, która wodowała w oceanie, wiozła prawdziwy skarb. Badaczki przypominają, że miejsce w zamrażarce jest na wagę złota, bo wiele misji chce przywieźć próbki biologiczne.

Mikrobiom dla polskich naukowców okazał się wystarczająco ważny. Ich droga przypominała film drogi: z oceanu do helikoptera, potem przez San Diego, Houston, Nowy Jork, aż do laboratorium WAT. Kurierzy musieli dbać o suchy lód nawet w weekendy, by cenny ładunek się nie rozmroził.

Obecnie największym wrogiem naukowców nie jest już grawitacja czy temperatura, ale… papierologia. Ponieważ misja się opóźniła, udało się pobrać dodatkowe próbki podczas kwarantanny. To świetna wiadomość dla nauki, ale koszmar dla prawników. Te nadprogramowe próbki nie były ujęte w pierwotnych zgodach, więc teraz trzeba ponownie prosić o pozwolenia ESA, NASA i komisje bioetyczne.

Kiedy poznamy wyniki? Prawdopodobnie latem. Stawka jest wysoka. Jeśli myślimy poważnie o kolonizacji Marsa czy Księżyca, musimy wiedzieć, jak nasze wewnętrzne "zoo" zniesie taką podróż. Bo zdrowy mikrobiom to naturalna apteka organizmu – bez niego w kosmosie długo nie pociągniemy.