Микроорганизмы редко живут поодиночке — чаще они объединяются в сложные сообщества, напоминающие миниатюрные города. Эти биопленки играют ключевую роль в здоровье человека, росте растений и устойчивости экосистем. Теперь ученые используют космос как уникальную лабораторию, чтобы понять, как такие "микробные мегаполисы" ведут себя в экстремальных условиях. Об этом сообщает издание Nature.
На Земле биопленки считаются доминирующей формой существования микроорганизмов. Они представляют собой плотные сообщества клеток, окруженных защитной матрицей, в которой налажен обмен веществ и сигналами. В организме человека такие структуры участвуют в усвоении питательных веществ, помогают тканям справляться со стрессом и защищают от патогенов.
Аналогичную роль биопленки играют и у растений, особенно в прикорневой зоне, где они поддерживают рост и устойчивость к неблагоприятным условиям, включая сложные формы взаимодействия, подобные тем, что лежат в основе акустической коммуникации растений.
Международная группа исследователей решила выяснить, как биопленки функционируют за пределами Земли. Условия микрогравитации и длительного космического полета радикально отличаются от привычной среды, и эксперименты показали, что это существенно влияет на микробные сообщества. В космосе меняется архитектура биопленок, по-другому работают гены, отвечающие за адаптацию, а способность микроорганизмов противостоять стрессу заметно снижается или трансформируется.
Авторы подчеркивают, что на Земле хозяин и биопленка находятся в тесном взаимодействии, поддерживая стабильность тканей или корневых систем. В условиях космического путешествия эта связь нарушается, что может иметь последствия как для здоровья экипажей, так и для биологических систем, используемых в замкнутых средах.
Особое внимание в исследовании уделили растениям, которые в перспективе станут основой жизнеобеспечения при длительных космических миссиях. Их рост, питание и устойчивость напрямую зависят от микробных сообществ вокруг корней. Изменения в структуре биопленок могут повлиять на обмен веществ и способность растений адаптироваться к стрессу, особенно в условиях, где внешние факторы напоминают экстремальные сценарии, изучаемые при анализе древних экосистем Антарктиды.
Для анализа этих процессов ученые применяют комплексные подходы, объединяющие генетику, метаболомику и биохимию. Это позволяет проследить, как в космосе перестраиваются сигнальные пути и метаболические сети внутри микробных сообществ, и какие механизмы лежат в основе этих изменений.
Исследователи считают, что понимание поведения биопленок в космосе имеет двойную ценность. С одной стороны, это поможет поддерживать здоровье астронавтов и стабильную работу космических оранжерей. С другой — даст новые знания о том, как микробные сообщества выживают в экстремальных условиях, похожих на засухи, высокую радиацию или дефицит ресурсов на Земле.
Полученные данные могут привести к практическим прорывам в сельском хозяйстве и медицине, где управление микробными сообществами уже становится важным инструментом. Космические эксперименты, таким образом, помогают не только готовиться к дальним полетам, но и глубже понять фундаментальные принципы жизни на нашей планете.ё