Pulizie in orbita: un’attività per lo studio dei microrganismi sulla ISS

Pulizie in orbita: un’importante attività per lo studio dei microrganismi sulla Stazione Spaziale Internazionale. A bordo della ISS, anche una semplice mansione domestica, come strofinare i vetri, può avere delle implicazioni scientifiche!

Nello scatto che riportiamo di sotto (figura 1), l’astronauta della NASA Jack Fisher viene immortalato mentre deterge le superfici del modulo europeo Cupola, all’interno della Stazione Spaziale Internazionale. Si tratta di un’immagine apparentemente inconsueta per un astronauta, ma dietro questa semplice attività si cela un grande lavoro scientifico, volto allo studio ed alla gestione del microbioma della ISS.

L'astronauta Jack Fisher all'interno della ISS.
Figura 1 – L’astronauta Jack Fisher all’interno della ISS

La Stazione Spaziale Internazionale

La Stazione Spaziale Internazionale infatti, proprio come qualsiasi altro luogo (naturale o artificiale) presente sulla Terra, rappresenta un habitat unico per umani e microrganismi.

Questa piattaforma in orbita permanente svolge attività di ricerca nello spazio da oltre 18 anni, ospitando costantemente personale a bordo. Poiché la Stazione Spaziale è un ambiente chiuso, i microrganismi possono giungervi solo attraverso equipaggio e merci.

Negli ultimi anni, sono stati condotti numerosi studi microbiologici in orbita e sulla Terra, al fine di comprendere composizione, distribuzione e diversità delle comunità microbiche che vivono negli ambienti della ISS, assieme agli astronauti.

Prossime missioni

L’esplorazione da parte dell’uomo oltre i confini della Terra e della Luna è un obiettivo dichiarato dalla NASA, dall’ESA, dal Roscosmos e da altre agenzie spaziali, le quali prevedono una potenziale missione su Marte nei prossimi 20-30 anni. Il mantenimento della salute dell’equipaggio durante un viaggio di diverse centinaia di giorni in un ambiente artificiale rappresenta quindi un aspetto cruciale da affrontare.

Rischi per la salute degli astronauti

Numerosi studi hanno dimostrato la compromissione del sistema immunitario umano in condizioni di volo nello spazio, poiché si assiste ad una significativa riduzione dei linfociti e delle attività di risposta. Inoltre, come ormai sappiamo, la salute umana risulta strettamente connessa al suo microbioma: miliardi di microrganismi prosperano sulle superfici esterne e interne del corpo umano. Il microbioma del nostro corpo è soggetto quindi a fattori esterni, incluso il microbioma ambientale, poiché le loro interazioni sono continue.

Una delle maggiori preoccupazioni connesse alla presenza di microrganismi all’interno della ISS, riguarda il rischio di infezione. La microgravità può influire sulla virulenza di alcuni microrganismi, come Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes ed Enterococcus faecalis.

Tuttavia, infezioni da parte dei membri dell’equipaggio o problemi di salute relativi all’azione patogena dei microrganismi sono stati segnalati solo raramente. Ad ogni modo, una comprensione completa degli adattamenti microbici alla ISS risulta estremamente importante per comprendere le potenziali implicazioni per la salute umana.

Progetto EXTREMOPHILES

Ma tornando allo scatto iniziale, oltre alle attività di manutenzione, l’astronauta Jack Fisher ha svolto diversi campionamenti dei microrganismi che vivono sulle superfici di numerosi ambienti della Stazione per un esperimento dell’ESA denominato EXTREMOPHILES. Questo progetto, guidato dalla dott.ssa Christine-Moissl Eichinger dell’Università di Graz, ha avuto come fine quello di comprendere come i microrganismi si insediano nell’ambiente selettivo dello spazio.

Gli obiettivi dello studio hanno riguardato analisi del profilo, diversità, dinamica e capacità funzionale del microbioma coltivabile e non coltivabile a bordo. Inoltre, gli autori hanno valutato l’adattamento genetico e fisiologico alle condizioni della ISS, confutando l’ipotesi che i microrganismi adattati a tali ambienti possedessero una maggiore tolleranza e resistenza agli antibiotici rispetto ai controlli a Terra.

Microrganismi ”tecnofili”

Dai numerosi studi, è emerso inoltre che alcuni microrganismi potrebbero rappresentare un rischio per l’integrità dei materiali (figura 2) dei veicoli spaziali; i cosiddetti microrganismi “tecnofili“, in particolare funghi, sono in grado di corrodere leghe e polimeri utilizzati nell’assemblaggio di veicoli spaziali.

Immagini al SEM del tessuto NOMEX®. Il tessuto è stato co-incubato per 6 settimane con batteri isolati dalla ISS.
Figura 2 – Immagini al SEM del tessuto NOMEX®. Il tessuto è stato co-incubato per 6 settimane con batteri isolati dalla ISS.

I microrganismi tecnofili hanno causato gravi problemi all’ex Stazione Spaziale russa MIR, determinando danni ai materiali strutturali e malfunzionamenti di vari sistemi e attrezzature spaziali.

Tali studi non sollevano motivi diretti di preoccupazione per la salute dell’equipaggio, ma indicano una potenziale minaccia all’integrità dei materiali, soprattutto in presenza di umidità.

L’equipaggio, supportato da microbiologi, sta quindi monitorando la situazione mantenendo le superfici metalliche asciutte e facilmente accessibili per la pulizia, attuando parallelamente dei campionamenti regolari.

È possibile una convivenza tra microrganismi e astronauti?

I microrganismi possono rappresentare un rischio o una risorsa per l’uomo. Lo studio delle comunità microbiche risulta pertanto un aspetto da non sottovalutare nelle missioni spaziali. Al momento una convivenza con i microrganismi è possibile anche in condizioni di microgravità: esistono diversi casi in cui questi ultimi rappresentano addirittura un valido sostegno tecnologico.

Astronauti e microrganismi, però, potranno continuare a viaggiare insieme nello spazio solo se una continua ricerca sarà rivolta in tale ambito!

Riferimenti bibliografici

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