AEROSPAZIO

Space Bugs!

Isolata sulla Stazione Spaziale Internazionale una nuova specie di batteri. Approfondiamo la notizia con la Dott.ssa Cozzi dell’Università di Milano

La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) è la più grande piattaforma spaziale orbitante a circa 400 km dalla superficie terrestre. Negli ultimi 17 anni è stata abitata ininterrottamente da una comunità internazionale di astronauti che hanno svolto diverse ricerche spaziali.

Dal lavoro di Bijlan e colleghi, planimetria e foto dei siti di campionamento su ISS

L’ISS è considerata un “ambiente estremo”. Infatti, è un sistema chiuso ermeticamente, soggetto a microgravità, radiazioni, con tassi di anidride carbonica elevata e con un ricircolo d’aria attraverso filtri HEPA (High-Efficiency Particulate Arrestance). È noto che i microbi possono sopravvivere e persino prosperare in ambienti estremi, ma è probabile che i microbi presenti sulla ISS siano stati introdotti con i nuovi arrivi di astronauti o di materiali o che fossero già presenti dall’inizio delle missioni.

Fin dall’inizio delle missioni è stato effettuato un monitoraggio microbico di routine sulle superfici, nell’aria e nell’acqua, utilizzando tecniche di cultura approvate della National Aeronautics and Space Administration (NASA). Queste attività hanno permesso di ottenere delle colonie batteriche, ma non di identificare i batteri cresciuti nelle colonie a causa della complessità delle procedure (si possono fare PCR e sequenziamenti ma mancano gli strumenti per elaborare i risultati).

L’importanza di catalogare il microbioma della ISS, che consiste di microbi coltivabili e non coltivabili, è legata agli studi sul “microbioma costruito” qui sulla Terra. Gli studi sui batteri presenti in ambienti chiusi come case, uffici, aule, musei e ospedali hanno rivelato la presenza di batteri, funghi, virus e protozoi tipici per l’ambiente analizzato. Ogni ambiente infatti, ha delle caratteristiche proprie come la ventilazione, l’umidità, la pressione e il flusso dell’aria, il numero di occupanti o le attività svolte e la stessa progettazione dell’edificio che lo rendono unico. Inoltre, è stato dimostrato che microbi specifici presenti negli ambienti interni, hanno un impatto sulla salute umana, influenzando la nostra suscettibilità alle allergie, malattie infettive o creando la cosiddetta sindrome da edificio malato. Ovviamente nella ISS, la salute degli astronauti, già delicata a causa dell’alterazione dell’immunità associata al volo spaziale, è ancor più influenzata dalla carica microbica indoor.

Alla luce delle future espansioni dell’uomo verso l’universo, come i futuri viaggi spaziali sulla Luna o su Marte, diventa importantissimo conoscere e identificare i tipi di microrganismi che possono accumularsi sulla ISS. Soprattutto diventa importante sapere per quanto tempo i batteri che sono presenti sopravvivono e il loro impatto sulla salute umana e sulle infrastrutture dei veicoli spaziali. A questo proposito la NASA, su sollecitazione del National Research Council (NRC), ha istituito un programma di osservazione dei microbi all’interno della piattaforma ISS. 

I risultati di questa campagna sono stati pubblicati in questo lavoro di Bijlani e collaboratori:

Methylobacterium ajmalii sp. nov., Isolated From the International Space Station

Cerchiamo di penetrare la complessità di questo lavoro monumentale ma ostico con Maria Cristina Cozzi, ricercatrice all’Università di Milano, veterinaria e genetista, estranea rispetto allo studio pubblicato.

Buongiorno Dottoressa e grazie per aver accettato il mio invito. Ci aiuti per favore a capire meglio questo lavoro scientifico tanto nuovo quanto tecnicamente ostico.

Grazie a lei. Gli Autori hanno analizzato 4 ceppi di batteri ottenuti da 4 diversi punti della Stazione Spaziale Internazionale che propongono di identificare come Methylobacterium ajmalii sp. nov..

Durante tre missioni di volo, per un periodo di 14 mesi, sono stati così raccolti campioni dalle superfici in 8 settori della ISS. I campioni con i microorganismi sono stati messi in coltura e successivamente analizzati. Da uno di questi esperimenti di tracciamento sono stati isolati quattro ceppi appartenenti alla famiglia delle Methylobacteriaceae (Checinska Sielaff et al., 2019). L’interesse per lo studio di questi ceppi nasce dal fatto che alcune delle specie Methylobacterium che sono state isolate da fonti vegetali, lasciando pensare che, anche i ceppi rilevati sulla ISS potrebbero presentare le proprietà relative alla promozione della crescita delle piante.

I prelievi sono stati fatti in diversi punti della ISS: durante il volo 1 (marzo 2015) presso la posizione n. 7 dove vengono eseguite le ricerche sulla scienza dei materiali; il secondo ceppo è stato isolato durante il volo 2 (maggio 2015) nella posizione n. 1 il porta pannello della Cupola. La Cupola è un piccolo modulo dedicato all’osservazione di operazioni al di fuori della ISS, come l’attività robotica, gli avvicinamenti di veicoli spaziali e le attività extraveicolari; il terzo ceppo è stato isolato durante il volo 2 (maggio 2015) in posizione n 4, la superficie del tavolo da pranzo utilizzato anche per il tavolo per il lavoro sperimentale. Il quarto ceppo è stato isolato dal filtro HEPA della ISS (maggio 2011).

Il lavoro di Bijlani et al parte da qui: i campioni prelevati in tre diversi punti della ISS sono stati coltivati su agar e poi sono state analizzate le caratteristiche tipiche dei batteri. Sono state studiate la crescita a diverse T, a diversi pH, su terreni addizionati con diverse sostanze o con diverse concentrazioni di sali ed è stata valutata la motilità.

Così è decisamente più chiaro. Potrebbe aiutare me ed i lettori di infosec.news a capire meglio: come questi campioni siano stati trattati dagli scienziati per ricavarne informazioni utili?

Per i campioni provenienti da tre siti è stato estratto il DNA che è stato sequenziato (gene 16S rRNA). Le sequenze ottenute sono state confrontate con sequenze di altri batteri. Poiché in precedenza erano state identificate come simili al genere Methylobacterium, nell’analisi filogenetica sono state incluse 45 sequenze di questo genere provenienti dalla banca dati, più altre specie rappresentative del genere Methylorubrum, Enterovirga, Microvirga e Neomegalonema dalla famiglia Methylobacteriaceae, Rhizobium dall’ordine Rhizobiales, Caulobacter dall’ordine Caulobacterales e della classe degli Alfaproteobatteri, mentre lo Pseudomonas aeruginosa è stato selezionato come outgroup.

La base dell’analisi filogenetica è il confronto fra la sequenza in esame e le sequenze selezionate in precedenza. Nel nostro caso il confronto fra le tre sequenze ottenute dai campioni prelevati in tre siti sulla ISS e le sequenze selezionate dalla banca dati, ha permesso di stabilire che appartengono al genere Methylobacterium, ma rappresentano una nuove specie, per cui viene proposto il nome Methylobacterium ajmalii sp. nov..

Letto nel lavoro originale, sembrava molto più incomprensibile: la ringrazio per la spiegazione. E, ci dica, uno studio del genere potrebbe sembrare “astratto” e privo di ricadute pratiche immediate. Potrebbe aiutarci a calare questi risultati nel panorama generale degli avanzamenti dell’esplorazione spaziale?

Gli studi futuri sul genoma dei tre ceppi individuati sulla ISS consentiranno il confronto con i ceppi “terrestri” e permetteranno di identificare i geni che potrebbero essere potenzialmente responsabili della promozione della crescita delle piante in condizioni di microgravità, con possibili applicazioni nello sviluppo di colture vegetali autosostenibili per future missioni spaziali a lungo termine.

Mille grazie Dott.ssa Cozzi, spero di poterla ospitare di nuovo al più presto sul nostro giornale.

Ed ora la parola ai nostri lettori: cosa ne pensate? Cosa risulta oscuro? Il dibattito continua, su infosec.news.

Back to top button