Jak złe grzyby przeszkadzają a dobre pomagają lecieć na Marsa

Grzyby są jedną z trzech (oprócz roślin i zwierząt) form życia wyższego na naszej planecie. Mają ambicję wraz z człowiekiem opanować Multiwersum. Od początku uczestniczyły w podróżach kosmicznych. Podróże te odbywały nie tylko z inicjatywy ludzi, ale też całkowicie na gapę. Mechanizm tej migracji przywołuje w swojej książce „Tajemnicze Życie Grzybów” austriacki biolog, Robert Hofricht.

Co wiemy o grzybach? I co wiemy o kosmosie?

Podróże grzybów

Grzyby podróżują legalnie i nielegalnie. Zacznijmy od podróży legalnych.

Struktura grzybów jest stosunkowo prosta, dlatego grzyby stanowiły materiał do badań skutków promieniowania kosmicznego i stanu nieważkości. Pod kątem lotów marsjańskich testowano przez 18 miesięcy na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej kryptoendolityczne grzyby: Cryomyces antarcticus i Cryomyces minteri z położonej na antarktycznej Ziemi Wiktorii McMurdo Dry Valleys – najbardziej zbliżonego pod względem warunków do Marsa miejsca na Ziemi. Kryptoendolity czyli organizmy bytujące w porowatych skałach, poddawano w warunkach nieważkości eksperymentom symulując dodatkowo warunki zbliżonych do marsjańskich – odpowiednia wilgotność i promieniowanie UV, atmosfera (95 procent CO₂, 1,6 procent argonu, 0,15 procent tlenu, 2,7 procent azotu) i ciśnieniem 1000 pascali.

W ponad 60% DNA grzybów pozostało nienaruszone co podsumowały badania opublikowane w roku 2015 w „Astrobiology”. Współautorka artykułu, Rosa de la Torre Noetzel z hiszpańskiego Narodowego Instytutu Technologii Kosmicznych oceniła, że takie wyniki sugerują możliwość istnienia aktywności biologicznej na Marsie.

Organizm człowieka zawiera kilkadziesiąt tysięcy rodzajów grzybów, a to oznacza, że podróżują one w kosmos również wbrew naszej woli. Na skórze mamy około 30 tysięcy grzybów. Wyniki badań nad ich rodzajami i umiejscowieniem na ciele zgromadzili w artykule „Mikrobiom Człowieka” Magdalena Malinowska, Beata Tokarz-Deptuła i Wiesław Deptuła z Katedry Immunologii, Wydziału Biologii Uniwersytetu Szczecińskiego w roku 2016.

Rodzaj, ilość grzybów i ich umiejscowienie na ludzkim ciele podlega schematom, ale zależy też od cech osobniczych oraz okoliczności zewnętrznych takich jak leki lub choroby.

Dominującymi gatunkami grzybów zasiedlających skórę są lipofilne grzyby z rodzaju Malassezia, które stanowią od 1 do 22 procent mikrobiomu człowieka. W sprzyjających mu warunkach Malassezia mogą powodować choroby dermatologiczne, a w przypadku znacznego obniżenia odporności mogą się przyczyniać do zakażeń ogólnoustrojowych. Ale w przestrzeni kosmicznej problem stanowią wszelkie rodzaje grzybów. Przykładem jest Aspergillus fumigatus, kuzyn cadidii (kto nie słyszał drożdżakach?) i aspergillus flavia – dwa z 350 gatunków grzybów pleśniowych. Oba ekspansywnie wyruszyły w podróże międzygwiezdne.

Grzyby powodują problemy zdrowotne, począwszy od chorób dermatologicznych po alergie i katalizowanie substancji rakotwórczych. Rakotwórcze toksyny, w tym generowane przez grzyby z gatunku Alternaria badał zajmujący się mykotoksykologią zespół profesor Sarah de Saeger z Uniwersytetu w Gandawie w Belgii. Z badania opublikowanego 11 kwietnia 2019 w czasopiśmie „Astrobiology” wynika, że nie znamy skali zagrożenia wywołanego mykotoksynami dla organizmu ludzkiego w warunkach pozaziemskich. Do tej pory pogłębione badania prowadzone były tylko w kierunku zagrożeń bakteriologicznych. To podwójny błąd. Bowiem grzyby nie atakują wyłącznie kosmonautów.

Grzyby atakują statki kosmiczne

Grzyby na ścianach, kablach i urządzeniach statków kosmicznych tworzą biologiczny filtr. Wprawdzie ich nie widać, ale nie są neutralne. Na stacji Mir powodowały przerwy w funkcjonowaniu urządzeń. Na znalezionym podłożu biologicznym – np. mikroskopijnych fragmentach skóry astronautów – powstawały w wyniku odżywiania grzybów kwasy powodujące korozję! Takie problemy pojawiały się też na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ISIS. Podróże drobnoustrojów, w tym grzybów w kosmosie podsumował zespół działający w NASA z udziałem dr Kasthuri Venkateswaran z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Raport opublikowano w periodyku „Mikrobiom”.

Wiodącą konkluzją tej publikacji jest brak dostatecznej informacji o interakcjach między grzybami a organizmami astronautów w warunkach promieniowania kosmicznego i nieważkości. Raport stwierdza, że niektóre z odkrytych drobnoustrojów mogą potencjalnie zagrażać zdrowiu astronautów, dlatego znajomość ich populacji może pomóc w opracowaniu środków bezpieczeństwa, zwłaszcza w przypadku planowanych długotrwałych misji kosmicznych, jak chociażby misja na Marsa.

Rozwikłanie tych problemów raczej nie będzie łatwe. Widać to na przykładzie walki służb inżynieryjnych z ingerencją grzybów w mechanizmy statków kosmicznych. Pierwszą przeszkodą jest problem z ustaleniem, jaki rodzaj grzyba atakuje stację i astronautów. Obecnie pobierane w kosmosie próbki przekazywane są do ziemskich laboratoriów. A uzależnienie od Ziemi to jeden z czynników ograniczających rozwój kosmonautyki, w tym projektów marsjańskich. Jak do tej pory nie wdrożono systemu laboratoryjnego identyfikowania grzybów poza atmosferą ziemską.

Wśród różnorodnych technologii walki z niekontrolowanym rozrostem grzybów na statkach kosmicznych takich jak nanoszenie powłok z chemikaliami przeciwgrzybicznymi czy poprawa wentylacji skuteczna okazała się prosta redukcja wilgotności powietrza. Ograniczenie ekspansji grzybów w przestrzeniach statków kosmicznych nastąpiło już przy wilgotność powietrza poniżej 70 procent. Są to jednak półśrodki i trwają prace nad efektywniejszymi metodami kontroli ekspansji grzybów.

Bez grzybów nie ma kołaczy

W styczniu 2020 roku do publicznej wiadomości podano, że również Polacy włączają się do badań nad grzybami w kosmosie. Naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu pod kierunkiem profesora Krzysztofa Matkowskiego zamierzają wysłać w roku 2023 we współdziałaniu z Amerykańską Agencją Kosmiczną NASA na orbitę mikrolaboratorium. Materiał badawczy również mikro: ma zmieścić się na szklanej płytce wielkości pięciozłotówki. Eksperyment dotyczy między innymi grzybów ciepłolubnych i jest krokiem w stronę potencjalnego terraformowania Marsa. Zmierza między innymi do wyjaśnienia czy uprawa i rozmnażanie grzybów na Marsie będzie możliwe.

Grzyby i bakterie warunkują bowiem utworzenie tam gleby pod uprawy roślinne.

Tak więc zmagania grzybów w kosmosie trwają. A nam pozostaje wiara w naukę i optymistyczne spojrzenie na przyszłość lotów na Marsa.

Autor, Maurycy K. Dudek, nie jest biologiem a prawnikiem, hobbystycznie zgłębiającym zagadnienia biologii. U nas debiutuje jako autor.