Biofilmovi: Ključ za budućnost istraživanja svemira
Student Sveučilišta u Houstonu Jose Alfredo Rodriguez (lijevo) drži bocu koja sadrži biofilmove u laboratoriju profesora istraživanja Madhana Tirumalaija (desno). Tirumalai je dio globalnog tima znanstvenika koji su biofilmove identificirali kao ključni čimbenik u istraživanju svemira.
Ključni podaci za van
- Mikrobiolog sa Sveučilišta u Houstonu pomaže u vođenju istraživanja koje podupire NASA i ispituje kako se biofilmovi — strukturirane zajednice mikroba — ponašaju u svemiru i utječu na zdravlje astronauta.
- Pregled tima identificira kritične nedostatke u istraživanju u razumijevanju kako promijenjena gravitacija i zračenje utječu na mikrobne zajednice na Međunarodnoj svemirskoj postaji.
- Dok biofilmovi mogu predstavljati rizike za zdravlje u svemiru, istraživači kažu da bi se također mogli pretvoriti u inovativne tehnologije, uključujući ciljane sustave isporuke lijekova i alate za podršku svemirskoj poljoprivredi.
Globalni tim znanstvenika identificirao je često zanemaren biološki sustav – biofilmove – kao ključni čimbenik u budućnosti ljudskog istraživanja svemira.
Mikrobiolog Madhan Tirumalai sa Sveučilišta u Houstonu dio je NASA-ine radne skupine za analizu (AWG) i koautor a pregledni rad objavljen 22. siječnja u npj Biofilms Microbiomes. Njihova podskupina za mikrobe ispituje kako bi biofilmovi — ljepljiva matrica koju proizvode mikroorganizmi — mogli predstavljati rizike za zdravlje astronauta, a istovremeno služiti kao moćno oruđe za održavanje života izvan Zemlje.
Što su biofilmovi?
Biofilmovi su strukturirane zajednice mikroorganizama, uključujući bakterije i gljivice, koje žive zajedno u onome što istraživači često opisuju kao “gradovi mikroba”. Unutar tih zajednica mikrobi dijele resurse, kemijski komuniciraju i štite se od stresa iz okoliša.
Utjecaj svemira na biofilmove
Astronauti na Međunarodnoj svemirskoj postaji doživljavaju promijenjenu gravitaciju, povećano zračenje i promjene imunološkog sustava — sve to predstavlja značajan stres za tijelo. Međutim, ograničeno istraživanje ispitalo je kako svemirski let utječe na tjelesne mikrobne zajednice i biofilmove koje stvaraju.
Kako bi riješio ovaj jaz, istraživački tim iskoristio je NASA-in Open Science Data Repository, koji sadrži opsežne genomske i biološke podatke iz prošlih eksperimenata svemirskih letova.
“Kakve učinke faktori svemirskih letova imaju na mikrobne zajednice i njihove sposobnosti stvaranja biofilma?” rekao je Tirumalai, koji je profesor istraživač na Odsjeku za biologiju i biokemiju UH-a. “Ove nedostatke je važno ispitati jer ih moramo riješiti što je prije moguće ako želimo ispuniti naše snove o ljudskom letu u svemir i istraživanju granica svemira.”
Biofilmovi u ljudskom životu
Biofilmovi nisu jedinstveni za svemir. Postoje u cijeloj prirodi i igraju ključnu ulogu u ljudskom zdravlju, rekao je glavni autor Katherine Baxter, istraživač na Sveučilištu u Glasgowu u Škotskoj. Uobičajeni primjeri biofilmova uključuju zubni plak, bijelu prevlaku na jeziku, nakupljanje mikroba u vodovodnim cijevima i biofilmove koji se stvaraju na medicinskim uređajima kao što su kateteri.
“Biofilmovi su temeljni za život na Zemlji, pa moraju biti temeljni i za život u svemiru”, rekao je Baxter.
Izazovi i potencijali biofilmova u svemiru
U okruženjima svemirskih letova biofilmovi također mogu učiniti mikrobe otpornijima na liječenje. Tirumalaijeva prethodna istraživanja sugerira da geni povezani sa stvaranjem biofilma mogu mutirati ili se prilagoditi u svemirskim uvjetima, potencijalno povećavajući sposobnost mikroba da formiraju ove zaštitne zajednice. Osim toga, biofilmovi imaju izravne veze s otpornost na antibiotike, što je samo po sebi globalni problem.
Međutim, biofilmovi nisu samo potencijalna opasnost — oni također mogu postati vrijedni alati za dugotrajne misije. Nalazi tima mogli bi pomoći pri razvoju tehnologija temeljenih na biofilmu za svemirske letove, uključujući terapije za vraćanje mikrobne ravnoteže, napredne sustave isporuke lijekova i pojačivače rasta biljaka za svemirsku poljoprivredu.
“Preporuke ovog dokumenta temelje se na tehnologijama koje su već u razvoju”, rekao je Baxter. “Ne želimo samo mi, ‘Oh, baš bismo voljeli da se ovo dogodi.’ Upravo su u tijeku.”
U jesen 2025., Tirumalai također objavljeno istraživanje ispitivanje kako bakterije preživljavaju u čistim sobama za sklapanje svemirskih letjelica, koje su visoko kontrolirana okruženja dizajnirana za smanjenje kontaminacije. Za Tirumalaija, radoznalost o nepoznatom nastavlja pokretati njegov rad.
“Ljudi su evoluirali zajedno s mikrobima milijunima godina — mikrobi su na našoj koži; živimo s njima”, rekao je Tirumalai. “Ako želimo istraživati granice svemira, to se ne može odvojiti od razumijevanja kako mikrobi reagiraju na svemir i povezane uvjete. Temeljno razumijevanje ovoga apsolutno je ključno za istraživanje prostora.”
