Микроорганизмы способны взаимодействовать с биотическими и абиотическими компонентами окружающей среды. Общеизвестна геологическая деятельность микроорганизмов и их роль в круговороте материи.
1
Микроорганизмы способны вступать в организме человека в самые различные реакции. От таких проявлений мутуализма как симбиоз, до такого паразитизма как генерализованные инфекции с летальным исходом. Микроорганизмам также присуща ещё одна удивительная особенность, которую принято называть принципом микробной всеядности: теоретически в природе не может существовать никакого вещества, которое при подходящих условиях микроорганизм не мог бы окислить. Ещё на заре космической эры считалось, что в космическом корабле, в связи с тем, что он замкнутый, будет происходить обеднение микрофлоры, упрощение её, затем наводнение за счёт сохранившихся видов, а когда космонавты вернутся на Землю, они испытают микробный шок. Однако этого не произошло, но вопросы противомикробной защиты от этого не стали меньше. Они и их значение всё время растут. Почему это происходит?
Бухарин О.В., Гинцбург А.Л., Романова Ю.М., Элъ-Регистан Г.И. Механизмы выживания бактерий. М.: Медицина, 2005. 268 с.
2
Прежде всего, давайте рассмотрим, как формируется микрофлора в кабинах космических объектов. Её выделяет человек. Человек содержит очень большое количество микроорганизмов, которые выполняют полезную функцию для него: и пищеварительную, и иммуностимулирующую, и витаминообразующую, и так далее. Но вместе с тем у человека среди его микрофлоры есть и условно патогенный компонент, который при снижении иммунитета может провоцировать возникновение оппортунистических инфекций. Но микрофлора человека, как это ни странно звучит, хотя и очень интенсивно выделяется, но не способна, как правило, к длительному сапрофитическому существованию вне организма хозяина. Но в космический корабль поступает очень много микрофлоры из окружающей среды, а именно: с полимерными материалами, которых очень большое количество, которые могут заражаться в процессе производства, хранения, транспортировки и так далее; на старте космического корабля, когда невозможно создание особо стерильных условий; также микрофлора попадает на космический корабль при формировании его на орбитальной станции на околоземной орбите, при осуществлении грузопотока.
Поэтому, если мы с вами рассмотрели бы видовой состав микроорганизмов, которые присутствуют в космическом корабле, то поняли бы, что большой удельный вес среди этих микроорганизмов занимают обитатели природных резервуаров: различные бациллы, различные грамотрицательные бактерии и особенно плесневые формы грибов. Причём они поселяются в среде обитания и длительное время живут в ней, обзаводясь потомством. Генетические исследования, которые мы проводили совместно с МГУ, показали, что некоторые микроорганизмы, в частности, плесневые формы грибов, могут жить на станции в течение многих лет, то есть мы находили потомков через 7 – 8 лет. Иногда мы шутим, что настоящий рекорд пребывания в космосе принадлежит именно микроорганизмам, которые являются хозяевами на орбитальной станции, а космонавты только приходят к ним в гости.
Воробьева Л.И. Стрессоры, стрессы и выживаемость бактерий // Прикладная биохимия и микробиология. 2004. Т.40. № 3. С. 261-269.
3
Какие же проблемы создают микроорганизмы и почему нужно решать вопросы микробиологической безопасности? То, что связано с человеком, более-менее понятно, при разных стрессах, ослаблении иммунитета, может происходить изменение состояния микрофлоры человека, то есть могут возникать дисбактериозы, могут возникать перекрёстные инфекции, когда один человек передаёт другому условно патогенные микроорганизмы, или, например, возникает аутоинфекция. Но космонавтов всё-таки отбирают и стараются такого рода неблагоприятные моменты избежать. Это в целом удаётся, хотя полной гарантии никогда нет.
Воложин А.И., Ильин В.К., Царев В.Н., Сакварелидзе И.В. Состояние местного иммунитета и микрофлоры полости рта у космонавтов, совершивших полет на Международной космической станции. // Российский стоматологический журнал. 2005. № 4.С 14-17.
4
Но есть ещё один риск, не только медицинский, а так называемый технический или технологический. С чем он связан? Он связан с тем, что микроорганизмы могут резидентно населять различные конструкционные материалы, это и полимеры, и металлы различного химического состава, развиваться на них и вызывать биоповреждения и биокоррозию металлов. В принципе, вопрос этот не новый и по разным литературным данным приблизительно от 4 до 8 процентов всей промышленной продукции так или иначе повреждается микроорганизмами, но в космическом корабле такие вещи представляют большую опасность.
Новикова Н.Д. Основные закономерности формирования среды обитания орбитального комплекса МИР. // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2001. № 4. С.32-40.
5
Ещё когда летал Салют-7, по окончании экспедиции космонавты имели возможность вырезать и привезти нам на Землю конструкционные материалы, которые с их точки зрения были повреждены микроорганизмами. И действительно, на материале интерьера, на искусственной коже, на изоляционной ленте мы видели обширный рост плесневых грибов, вплоть до сквозных отверстий. Затем, при эксплуатации орбитальной станции «Мир» неоднократно имел место выход из строя аппаратуры. Это началось с иллюминатора космического спускаемого аппарата, который был пристыкован к станции в течение полугода с отключёнными системами жизнеобеспечения, когда имелся градиент температур между самой станцией и этим аппаратом, и на поверхности иллюминатора спускаемого аппарата образовывался конденсат. А конденсат, как мы понимаем, содержит всё то, что аккумулировано в воздухе, порядка сорока органических и неорганических веществ, как показали исследования. И грибы в ассоциации с бактериями росли за счёт питательных веществ этого конденсата, выделяли по росту мицелий и кислоты, и это стекло иллюминатора было как бы протравлено, оно использовалось для навигационных исследований, поэтому это был первый, так сказать, звонок.
Были и большие неприятности, например, отказы систем регенерации воды из конденсата, когда конденсат не поступал по трубкам на регенерацию за счёт того, что микроорганизмы образовывали гелеподобные тромбы. Это был выход из строя прибора коммутационной связи, который работал на «Мире» 10 лет, а затем вышел из строя, и когда он спустился и мы сняли крышку с него – увидели огромный рост плесени, причём с повреждением изоляции и выходом наружу медных проводов с образованием окислов меди. Также имели место повреждения различных приборов на Международной Космической Станции, в частности, противопожарного датчика, сигнализатора дыма и так далее.
Фениксова Р.В. Энзимологические аспекты биоповреждений. В кн.: Проблемы биологических повреждений и обрастаний материалов, изделий и сооружений. М.: Наука. С. 246-255.
6
Для того чтобы купировать микробиологические риски, возникающие в процессе эксплуатации орбитальных космических станций, разработана целая система мероприятий, которая охватывает и период предполётной подготовки, и период в полёте. Эта система связана с обеспечением требований биологической чистоты на стадии подготовки изделий, с проведением дезинфекционных мероприятий на старте, а в процессе полёта – с системой очистки воздуха, которая используется, в частности, на установке «Поток», очищающей воздух от аэрозольных частиц и микроорганизмов, и которая успешно работала на «Мире», а сейчас работает на МКС. Это также пастеризация воды, которая регенерируется из конденсата атмосферной влаги, и многое другое.
Koenig D.W., Bell-Robinson D.M., Valadez V.A., Pierson D.L. Microbial colonization of closed life support chambers // Appl. Environ. Microbiol. 1997. No 4. P. 1-7.
7
Нужно понимать, что и космонавты проходят период изоляции и очень глубокого микробиологического обследования. Этого было бы, конечно, недостаточно, если бы не проводился постоянный мониторинг состояния среды обитания, а это воздух, поверхность интерьера, оборудования, вода, постоянный контроль. И в тех случаях, когда мы обнаруживаем в тех пробах, которые отбирают космонавты, превышение нормативных показателей, то у нас есть специальные средства, которыми мы можем обрабатывать эти поверхности. В частности это делают космонавты, и добиваются снижения уровня микробной активности до тех показателей, которые являются безопасными. Далее, мы очень много работаем над вопросами, связанными с приданием материалам антимикробных свойств, что тоже является перспективным, особенно для будущих пилотируемых космических полётов.
Наталья Новикова
