|
Микробные сообщества, формирующие здоровье в космосе
|
|
|
|
Микроорганизмы живут в биопленках — эквиваленте микробных "городов" — повсюду на Земле. Эти похожие на города структуры защищают микробные сообщества и служат им убежищем, а также играют важную роль в обеспечении здоровья человека и растений на нашей планете. Теперь в новой перспективной статье, опубликованной в журнале npj "Биопленки и микробиомы", предлагается способ раскрыть роль биопленок в поддержании здоровья во время длительных космических полетов и то, как исследования в области космических полетов могут изменить наше понимание этих микробных сообществ на Земле.
|
|
|
|
В новом исследовании под названием "Биопленки: от зарождения жизни к жизнеобеспечению", проведенном под руководством исследователей из Университета Глазго в Шотландии, Университета Мейнут и Университетского колледжа Дублина (UCD) в Ирландии, работающих в рабочей группе GeneLab по анализу микробов в рамках Открытого хранилища научных данных НАСА, биопленки рассматриваются как важнейший компонент биопленок для здоровья человека и сельскохозяйственных культур как в космосе, так и на Земле.
|
|
|
|
Биопленки - это организованные микробные сообщества, структурированные в матрице из микробных полимеров, которая определяет, как микробы взаимодействуют с хозяевами. На Земле эти взаимодействия между хозяином и биопленкой лежат в основе важнейших функций тканей человека и растений, включая усвоение и использование питательных веществ, устойчивость к стрессу и борьбу с патогенами. В космосе данные свидетельствуют о том, что эти древние взаимодействия могут быть нарушены и требуют скоординированного механистического изучения.
|
|
|
|
|
|
|
Биопленки в космосе и их значение
|
|
|
|
"Биопленки часто рассматриваются с точки зрения инфекции и рассматриваются как проблема, которую необходимо устранить, но на самом деле они представляют собой преобладающий образ жизни микроорганизмов, который поддерживает здоровые биологические системы", - сказала доктор Кэтрин Дж. Бакстер из Университета Глазго, первый автор и координатор Британской ассоциации космической жизни и биомедицинских наук (Великобритания Космические ЛАБОРАТОРИИ).
|
|
|
|
"Космический полет представляет собой уникальный и бесценный испытательный стенд для организации и функционирования биопленок, и, что немаловажно, имеющиеся на сегодняшний день данные ясно показывают, что биопленки нуждаются в лучшем понимании, управлении и, вероятно, разработке для защиты здоровья во время космического полета".
|
|
|
|
Космический полет и даже имитация космического полета на Земле могут изменить архитектуру биопленки, регуляцию генов, передачу сигналов и устойчивость к стрессу, причем эффекты варьируются в зависимости от вида микроорганизмов и экспериментальных платформ. Команда разработала план действий по применению передовых генетических и биохимических подходов, или "мультиомики", которые могут раскрыть структуру и функции биопленок в различных многовидовых микробных сообществах, взаимодействующих в рамках биологических систем высокой сложности.
|
|
|
|
Здоровье растений и мультиомические подходы
|
|
|
|
"Растения будут находиться в центре внимания при длительных космических полетах, и эффективность работы растений зависит от взаимодействия биопленок в корневой системе растений и вокруг нее", - сказал доктор Эстер Сас, соавтор и специалист по метаболомике из Университета Мейнут. "Сочетая многовидовую генетику и биохимию, современная мультиомика обладает потрясающей способностью выявлять новые механизмы образования биопленок в результате реакции на космический полет и начинает заполнять серьезные пробелы в нашем понимании передачи сигналов и метаболизма на стыке биопленок и корней растений".
|
|
|
|
Открытая наука и глобальное сотрудничество
|
|
|
|
Исследование координировалось через экосистему данных открытого доступа, инструментов, платформ и рабочих групп по анализу в рамках Открытого хранилища научных данных НАСА, которое было расширением NASA GeneLab. Эксперименты в космосе невероятно сложны и дорогостоящи, поэтому необходимы подходы "открытой науки" и сообщества для разработки общих стандартов, методологии и прозрачного анализа, чтобы обеспечить максимальное использование результатов каждого космического полета и применение открытий на Земле.
|
|
|
|
"Эта работа отражает сотрудничество, охватывающее весь земной шар, с сильным открытым научным сообществом для совместного мышления и совместных открытий", - сказал профессор Николас Дж. Б. Бреретон, старший автор из Университетского колледжа Дублина. - Ценность проявляется в обоих направлениях: космические полеты могут раскрыть новые биологические аспекты в условиях непривычного стресса, и эти открытия могут многое рассказать нам о том, как жизнь может выжить в космосе, а также о подходах к здравоохранению и сельскому хозяйству на Земле".
|
|
|
|
Исследование включает в себя призыв к действиям по проведению скоординированных открытых исследований биопленок, которые выходят за рамки узких модельных систем и поддерживают аналоговые эксперименты и межпредметные эксперименты, что ускоряет переход от наблюдения к полезному вмешательству.
|
|
|
|
Источник
|
