ما برای اینکه شناخت بهتری از کیهان داشته باشیم نیاز به این داریم که دانش خود را درباره اثرات بلندمدت زندگی در فضا افزایش دهیم. دو مطالعه جدید نشان می‌دهند که ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS)، اثرات میکروبی مهمی را روی فضانوردان و برعکس گذاشته‌ است.

این دو مطالعه، بخشی از یک پروژه‌ بزرگ هستند که اثرات مسافرت فضایی روی میکروبیوم انسان را بررسی می‌کند. میکروبیوم به همه ارگانیسم‌های ریزی گفته می‌شود که در بدن انسان زندگی می‌کنند که از آن جمله می‌توان به باکتری‌های روده (گات) و ارگانیسم‌های ریز روی پوست‌ اشاره کرد.

مطالعه اول که نتایج آن در مجله Scientific Reports چاپ شده، فضانوردانی را مورد بررسی قرار داده که به مدت شش تا دوازده ماه در ایستگاه فضایی بین‌المللی مانده بودند. محققان متوجه شدند که تنوع باکتری‌های روده این فضانوردان، در فضای نسبتا استریل و بدون باکتری داخل ایستگاه، به‌طرز شگفت‌انگیزی زیاد شده است.

هرنان لورنزی (Hernan Lorenzi)، میکروبیولوژیست از انستیتو J. Craig Venter می‌گوید: از آنجاییکه محیط ایستگاه فضایی بسیار تمیز است و فضانوردان کمتر در معرض باکتری‌های محیطی هستند، ما انتظار داشتیم که تنوع باکتری‌های روده آن‌ها نسبت به قبل از مسافرت کاهش یافته باشد.

این اتفاق غیرمنتظره ممکن است به خاطر رژیم‌های غذایی کنترل‌شده فضانوردان در ایستگاه فضایی باشد. ناسا در این سال‌ها تلاش کرده تا بیش از ۲۰۰ نوع غذاها و نوشیدنی مخصوص ایستگاه فضایی آماده کند تا فضانوردان انتخاب‌های غذایی متنوع‌تری داشته باشند.

البته افزایش تنوع میکروبیوم گات می‌تواند خبر خوبی باشد، چراکه هرچه تنوع این باکتری در روده انسان بیشتر باشد، شانس ما برای شکست بیماری‌ها بیشتر می‌شود. با این‌حال، دانشمندان هنوز درباره صحت این موضوع در مورد فضانوردان هنوز تحقیقی انجام نداده‌اند.

اما در مورد میکروبیوم‌های پوست، نتایج واحدی به دست نیامد، بطوریکه تنوع باکتری‌های پوست بعضی از فضانوردان افزایش یافته بود و در برخی دیگر کم شده بود. تنها مورد مشترک، کاهش باکتری Proteobacteria بود که احتمالا به خاطر تمیزی ایستگاه فضایی اتفاق افتاده است (این باکتری به مقدار زیادی در خاک پیدا می‌شود).

این یافته نشان می‌دهد که تغییرات میکروبیومی می‌توانند در جهت عکس نیز اتفاق بیفتند. بنابراین دانشمندان به‌راحتی با نگاه کردن به ردپای میکروبیومی فضانوردان می‌توانند بگویند که کدامیک از آن‌ها در ایستگاه فضایی بین‌المللی بوده‌اند.

لورنزی می‌گوید: ما متوجه شدیم که میکروبیوم ایستگاه فضایی، بیشتر به سمت میکروبیوم فضانوردانی که برای مدتی در آنجا زندگی کرده‌اند تمایل پیدا می‌کند. به عبارتی، علی‌رغم تاثیر ایستگاه فضایی روی میکروبیوم فضانوردان، پوست فضانوردان نیز میکروبیوم ایستگاه فضایی را تغییر داده است.

اینجاست که مطالعه دوم، که نتایج آن اخیرا در مجله PLOS One چاپ شده، وارد میدان می‌شود. محققان در این مطالعه، نمونه‌هایی را از دهان، بینی، گوش، پوست و بزاق فضانوردان ایستگاه فضایی، قبل، بعد و در طول مدت ماموریت‌شان در فضا گرفتند.

آن‌ها سپس این نمونه‌ها را با نمونه‌های گرفته شده از سطوح ایستگاه فضایی مقایسه کردند و موفق به پیدا کردن الگوهای مشابهی در میکروارگانیسم‌ها شدند.

این محققان از یک روش آزمایشگاهی مخصوص، برای بررسی DNA نمونه‌ها استفاده کردند. درنهایت مشخص شد که میکروبیوم فضانوردان، ۵۵ درصد به میکروبیوم سطوح ایستگاه فضایی کمک کرده و میکروب‌های این سطوح تا حد بسیار زیادی شبیه به نمونه‌های موجود بر روی پوست فضانوردان شده‌اند.

این شباهت‌های باکتریایی حتی تا چهار ماه بعد از ترک ایستگاه فضایی توسط فضانوردان ادامه داشته است. البته از آنجاییکه این مطالعه تنها روی یک فضانورد انجام شده بود، تایید نتایج آن نیازمند مطالعات بیشتری است.

دانشمندان با دانستن رابطه بین میکروبیوم‌های فضانوردان و ایستگاه فضایی بهتر خواهند توانست برای توقف‌های طولانی مدت فضانوردان در این ایستگاه برنامه‌ریزی کنند و بیش از پیش در جهت حفظ سلامتی آن‌ها قدم بردارند.

کریستال جایینگ (Crystal Jaing)، بیولوژیست مولکولی از آزمایشگاه ملی Lawrence Livermore می‌گوید: بین میکروبیوم‌های ایستگاه فضایی و فضانوردان اثرات متقابلی وجود دارد و دانستن جزییات این تاثیرات برای جلوگیری از بروز مشکلاتی برای سلامت فضانوردان در ماموریت‌های فضایی بلندمدت می‌تواند بسیار حایز اهمیت باشد.

نوشته مطالعه جدید نشان می‌دهد زندگی در فضا روی میکروبیوم انسان تاثیر می‌گذارد! اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

ساختمان‌ها تفاوت چندانی با بدن انسان ندارند. آن‌ها هم مثل بدن ما پوست و استخوان دارند و نفس می‌کشند. ساختمان‌های الکتریکی‌شده، انرژی مصرف می‌کنند، قادر به تنظیم دما هستند و مواد زاید و دورریختنی تولید می‌کنند. بنابراین می‌توانیم بگوییم که ساختمان‌ها نوعی ارگانیسم‌ هستند؛ هرچند از نوع بی‌جان‌اش.

اما اگر ساختمان‌ها (دیوارها، بام‌ها، کف‌ها و پنجره‌ها) واقعا زنده بودند و توسط مواد زنده رشد می‌یافتند و نگه‌داری و درمان می‌شدند چه؟ تصور کنید معماران بتوانند از ابزارهای ژنتیکی برای رمزگذاری معماری یک ساختمان در داخل DNA یک ارگانیسم استفاده کنند که به‌نوبه خود باعث رشد ساختمان‌هایی شود که خودترمیم‌کننده هستند، با ساکنان خود تعامل می‌کنند و با محیط اطراف سازگارند.

به‌لطف پیشرفت‌های صورت‌گرفته، حالا فناوری معماری زنده از داستان‌های علمی‌تخیلی به آزمایشگاه‌ها راه یافته است. اکنون گروهی از محققان بین‌رشته‌ای، سلول‌های زنده را به کارخانه‌های میکروسکوپی تبدیل کرده‌اند. در آزمایشگاه مواد زنده دانشگاه کلرادو، پژوهشگرانی از رشته‌های بیوشیمی، میکروبیولوژی، علوم مواد و مهندسی سازه دور هم جمع شده‌اند تا از ابزارهای بیولوژی ترکیبی (synthetic biology) برای مهندسی باکتری‌ها استفاده کنند و از این طریق بتوانند مواد معدنی و پلیمرهای مفیدی ساخته و آن‌ها را به شکل بلوک‌های سازنده زنده‌ای دربیاورند که ممکن است روزی به ساختمان‌های ما جان ببخشند.

این محققان در مطالعه‌ قبلی خود که نتایج آن در مجله‌ Scientific Reports چاپ شده، باکتری E. coli را از نظر ژنتیکی برای ایجاد ذرات سنگ آهک در شکل‌ها، اندازه‌ها و سختی‌های مختلف دستکاری کرده‌ بودند. آن‌ها در مطالعه‌ دیگری نشان دادند که باکتری E. coli را می‌توان برای تولید ماده شیمیایی استایرن (styrene) که در ساخت فوم پلی‌استایرن کاربرد دارد برنامه‌ریزی کرد.

سلول‌های سبز برای ساختمان‌های سبز

این پژوهشگران حالا در جدیدترین مطالعه خود که یافته‌های آن در مجله Matter چاپ شده، از سیانوباکتر‌های فتوسنتزکننده برای رشد یک ماده ساختمانی زنده استفاده کرده‌اند. سیانوباکتری‌ها، مانند جلبک‌ها، ارگانیسم‌های سبزی هستند که در طبیعت یافت می‌شوند اما عمدتا روی دیوارهای حوض‌های ماهی رشد می‌کنند. سیانوباکتری‌ها به جای انتشار گاز دی‌اکسید کربن می‌توانند از آن و نور خورشید برای رشد خود استفاده کرده و در شرایط مناسب، یک سیمان زیستی به وجود آوردند که تیم تحقیق از این سیمان برای اتصال ذرات ماسه به یکدیگر و ساخت یک آجر زنده استفاده کرده‌اند.

آن‌ها با زنده نگه داشتن سیانوباکتری‌ها توانستند مواد ساختمانی در تعداد زیاد بسازند. آن‌ها یک آجر زنده را به دو قسمت تقسیم کردند و سپس آن دو قسمت را به دو آجر کامل رشد دادند. دو آجر کامل به چهار آجر و چهار آجر به هشت آجر پرورش یافت. تیم تحقیق به جای ساختن یک آجر در هر بار، از رشد نمایی باکتری‌ها برای رشد یکباره آجرهای زیاد بهره بردند.

پژوهش درباره پتانسیل‌های مهندسی مواد زنده هنوز در ابتدای راه خود است. ارگانیسم‌های دیگری ممکن است کارکردهای زنده دیگری به بلوک‌های سازنده مواد اضافه کنند. برای مثال، باکتری‌های مختلف ممکن است موادی را تولید کنند که بتوانند خود را ترمیم کنند یا بتوانند محرک‌های خارجی مانند فشار و دما را حس کرده و به آن‌ها واکنش نشان دهند. اگر طبیعت بتواند چنین کاری انجام دهد، پس مواد زنده هم می‌تواند برای انجام آن مهندسی شوند.

ضمن اینکه تولید ساختمان‌های زنده در مقایسه با ساختمان‌های معمولی نیاز به انرژی کمتری دارد. تولید و انتقال مواد ساختمانی امروزه، انرژی بسیار زیادی مصرف کرده و دی‌اکسید کربن بیشتری منتشر می‌کند. برای مثال، سنگ آهک برای تولید سیمان سوزانده می‌شود و  فلزات و ماسه نیز برای ساختن شیشه و فولاد استخراج و ذوب می‌شوند. کارهای مربوط به ساخت، حمل و مونتاژ مصالح ساختمانی حدود ۱۱ درصد از کل انتشار جهانی گاز دی‌اکسید کربن را تشکیل می‌دهند. پروسه تولید سیمان به‌تنهایی ۸ درصد از دی‌اکسید کربن دنیا را تولید می‌کند. این در حالی است که برخی از مواد زنده مانند آجرهای سیانوباکتری می‌توانند جلوی انتشار این گاز را بگیرند.

یک حوزه در حال رشد

دانشمندان در سراسر دنیا با انجام تحقیقات متعدد در حال اثبات قدرت و پتانسیل مواد مهندسی‌شده زنده برای استفاده در زمینه‌های مختلف مانند تولید زیست‌لایه‌های رسانای الکتریکی و کاتالیروزهای زنده تک‌سلولی برای واکنش‌های پلیمریزاسیون هستند. محققان ماسک‌های زنده‌ای ساخته‌اند که مواد شیمیایی سمی را حس می‌کند. پژوهشگران همچنین در تلاش هستند تا از یک سلول واحد که از نظر ژنتیکی دستکاری شده است برای رشد و مونتاژ مواد حجیم استفاده کنند.

با اینکه یک سلول واحد اغلب کوچک‌تر از یک‌هزارم میلی‌متر است، اما پیشرفت‌های صورت‌گرفته در زمینه بیوتکنولوژی و چاپ سه‌بعدی، تولید تجاری مواد زنده در مقیاس انسانی را ممکن ساخته است. برای مثال، شرکت Ecovative با استفاده از مولدهای قارچی، موادی شبیه فوم رشد داده است. یا شرکت Biomason با استفاده از میکروارگانیسم‌ها، آجرهای سیمان زیستی تولید کرده است. هرچند این محصولات در پایان پروسه تولید دیگر زنده نیستند، اما محققان دانشگاه دلفت، روشی برای چاپ سه‌بعدی باکتری‌های زنده به شکل سازه‌های چندلایه اختراع کرده‌اند که می‌توانند هنگام برخورد با مواد شیمیایی خاصی نور ساطع کنند.

دانش مواد زنده مهندسی‌شده هنوز در ابتدای راه خود است و مطالعات زیادی برای پر کردن فاصله بین تحقیقات آزمایشگاهی و دست یافتن به محصولات تجاری لازم است. چالش‌های موجود در این زمینه، شامل هزینه‌ها، انجام تست‌ها، گرفتن مجوز و تولید انبوه محصولات می‌شوند. اقبال مشتریان به این محصولات نیز مساله دیگری است. برای مثال، صنعت ساختمان‌سازی نسبت به ارگانیسم‌های زنده، نگاه منفی دارد و ما امیدواریم این نگاه به‌زودی تغییر کند. البته محققانی که روی مواد زنده کار می‌کنند نیز باید به نگرانی‌های موجود درباره ایمنی و آلودگی زیستی توجه کنند.

بنیاد ملی علوم آمریکا اخیرا مواد زنده مهندسی‌شده را به‌عنوان یکی از اولویت‌های اصلی پژوهش نامگذاری کرده است. بیولوژی ترکیبی و مواد زنده‌ی مهندسی‌شده، نقش مهمی در حل چالش‌هایی خواهند داشت که انسان‌ها در دهه ۲۰۲۰ با آن مواجه خواهند شد: تغییرات آب و هوایی، بلایای طبیعی، افزایش سن جمعیت دنیا، فشار زیاد بر روی زیرساخت‌ها و انجام اکتشافات فضایی.

مطمئنا اگر چشم‌انداز روبه‌روی ما انسان‌ها خالی بود، هیچ چیزی ساخته نمی‌شد. با توجه به چیزهایی که دانشمندان در حال حاضر می‌دانند، ما امیدواریم روزی برسد که دیگر سنگ آهک را برای ساختن سیمان نسوزانیم، یا سنگ معدن را برای تولید فولاد استخراج نکنیم و ماسه را برای ساختن شیشه ذوب نکنیم. دانشمندان معتقدند که بیولوژی به ما کمک خواهد کرد تا مرزهای بین محیط ساخته‌شده و طبیعت را کم‌رنگ‌تر کنیم.

نوشته ساختمان‌های زنده در راهند؛ سازه‌هایی که به کمک باکتری‌ها ساخته خواهند شد! اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

چنان‌چه موادغذایی گوشتی برای مدت زمانی طولانی در خارج از یخچال بمانند؛ در این‌صورت بایستی از مصرف آن‌ها خودداری کرد. امروزه تقریبا کلیه افراد از این موضوع مطلع هستند. اما وضعیت در خصوص برنج یا پاستا به چه ترتیب است؟

اگرچه تغییرات شیمیایی ناشی از بیرون ماندن این خوراکی‌ها ظاهرا بی‌ضرر هستند؛ اما شنیدن نام باکتری میله‌ای‌شکل سیریس احتمالا شما را به تفکر بیش‌تر حول این موضوع ترغیب خواهد کرد. این باکتری مشخصا چندان نادر نیست و به‌راحتی در مکان‌های مختلف نظیر خاک، غذا یا روده زندگی می‌کند.

Anukriti Mathur؛ محقق بیوتکنولوژی در دانشگاه ملی استرالیا در گفتگو با نشریه Science Alert خاطرنشان کرد که “زیستگاه‌های طبیعی شناخته شده برای باکتری سیریس بسیار وسیع بوده و خاک، حیوانات، حشرات، گردوغبار و گیاهان را شامل می‌شود. این باکتری‌ها با استفاده از مواد مغذی موجود در خوراکی‌هایی نظیر برنج، لبنیات، ترشی‌جات، غذاهای خشک شده و سبزیجات قادر به تولیدمثل هستند.” گونه‌هایی از این باکتری در طیف پروبیوتیک‌ها قرار داشته و مفید هستند؛ اما سایر نمونه‌های آن‌ها مضر بوده و می‌توانند مسمومیت‌های غذایی دوره‌ای را به‌دنبال داشته باشند. نگهداری موادغذایی در شرایط نادرست می‌تواند به رشد و تکثیر این باکتری‌ها کمک کند.

این باکتری‌ها در بدترین سناریوی ممکن می‌توانند موجب مرگ انسان شوند.

در سال 2005، نشریه Journal of Clinical Microbiology از وقوع چنین رویدادی خبر داد. 5 فرزند یک خانواده به دلیل خوردن سالاد پاستای تهیه شده در 4 روز قبل دچار بیماری شدند. با بررسی بیش‌تر موضوع روشن شد که سالاد پاستا در روز جمعه تهیه و روز یکشنبه به پیک‌نیک برده شده بود. پس از بازگشت از پیک‌نیک، سالاد تا عصر روز دوشنبه در یخچال نگهداری شد و سپس کودکان از آن به‌عنوان وعده غذایی شام استفاده کردند.

بچه‌ها در همان شب دچار حالت تهوع شده و به بیمارستان منتقل شدند. در کمال تعجب، کوچک‌ترین کودک فوت کرد. یکی دیگر از کودکان دچار نارسایی کبدی شد؛ اما از مرگ نجات یافت. سایر کودکان نیز دچار مسمومیت غذایی خفیف‌تری بودند و با استفاده از مایعات درمان شدند.

محققان معتقدند که “باکتری سیریس یک عامل شناخته شده برای بیماری‌های ناشی از مصرف موادغذایی است؛ اما ابتلا به این باکتری‌ها به‌دلیل علائم خفیف بیماری معمولا گزارش نمی‌شود. بروز یک حالت کشنده ناشی از نارسایی کبدی پس از مصرف سالاد پاستا، عمق تبعات مخرب احتمالی این باکتری‌ها را نشان می‌دهد.” اگرچه چنین مرگ‌ومیرهایی بسیار نادر هستند؛ اما سوابق تاریخی آن‌ها تنها محدود به یک مورد نیست. در سال 2011 نیز سناریوی مشابهی به وقوع پیوست. در این مورد یک دانشجوی 20 ساله در بلژیک، وعده‌های غذایی خود را به‌صورت هفتگی آماده می‌کرد و وی برای آخرین وعده غذایی خود اقدام به پخت اسپاگتی با سس گوجه نمود. این فرد، پاستای مصرفی خود را از 5 روز قبل می‌پخت و سپس آن‌را همراه با سس گرم می‌کرد. در روز حادثه، وی تصادفا ظرف غذای خود را برای مدت نامشخصی بر روی میز آشپزخانه رها کرد. فرد نام‌برده با خوردن این غذا دچار درد شکم و حالت تهوع شد و سپس در همان شب فوت کرد.

در ادامه، وقوع 2 سناریوی دیگر برای افراد جوانی که بر اثر ابتلا به باکتری سیریس دچار نارسایی کبدی و مرگ شدند؛ فرضیات مطرح شده در خصوص کیس مطالعاتی پیشین را تقویت کرد. یک کودک 11 ساله پس از خوردن نودل‌های چینی درگذشت و یک فرد 17 ساله نیز پس از مصرف اسپاگتی که 4 روز از زمان پخت آن گذشته بود؛ فوت کرد.

اکنون پیش از تصمیم‌گیری در خصوص حذف پاستا از رژیم غذایی خود بایستی بدانید که اکثر افراد مبتلا به باکتری سیریس نهایتا دچار نارسایی کبدی نخواهند شد؛ بلکه با اشکال نسبتا خفیف مسمومیت‌های غذایی مواجه می‌شوند.

به گفته Anukriti Mathur، “بایستی به این نکته توجه داشت که فعالیت باکتری سیریس در برخی افراد نظیر مبتلایان به بیماری‌های عفونی، افراد دچار نقص سیستم ایمنی، اشخاص مسن و زنان باردار احتمالا تشدید شده و شرایط مرگ‌باری را رقم خواهد زد. بیش‌تر بیماران به مرور زمان و بدون هرگونه اقدام درمانی بهبود پیدا می‌کنند. این افراد جهت دریافت اقدامات درمانی به پزشک مراجعه نمی‌کنند و به همین دلیل، آمار مربوط به آن‌ها در گزارشات لحاظ نمی‌شود.”

اما این باکتری‌ها چگونه می‌توانند موجب بروز چنین مسمویت‌های غذایی شدیدی شوند و در این میان آیا کاری از دست ما ساخته است؟

یکی از ویژگی‌های نامطلوب باکتری سیریس این است که سموم خطرناک را در بافت موادغذایی آزاد می‌کند. نابودی برخی از این سموم از طریق گرم کردن غذا در اجاق‌های مایکرویو معمولی حقیقتا دشوار است.

به‌عنوان مثال، یکی از سموم ایجادکننده حالت تهوع در انسان (موسوم به سم تهوع‌آور) می‌تواند در دمای 121 درجه سانتی‌گراد (250 درجه فارنهایت) برای مدت 90 دقیقه مقاومت کند و این باکتری، تنها مورد قابل کشف در موادغذایی به‌شمار نمی‌رود.

خانم Mathur ضمن ارائه توضیحات پیرامون همکاری خود در مطالعات تحقیقاتی سال گذشته اعلام کرد که “سیستم ایمنی بدن ما، سم ترشح شده توسط باکتری سیریس که موجب واکنش‌های التهابی می‌شود را تشخیص خواهد داد. مطالعات تحقیقاتی ما نشان می‌دهند که این سم، سلول‌های بدن را هدف قرار داده و در ساختار آن‌ها حفره‌هایی را ایجاد می‌کند. این پدیده نهایتا موجب مرگ سلول و بروز التهاب می‌شود.”

تیم تحقیقاتی وی، 2 روش موثر و کمک‌کننده به بدن در جهت خنثی‌سازی اثر همولیسین BL و جلوگیری از تبعات مرگ‌بار باکتری سیریس را شناسایی کردند. این روش‌ها شامل متوقف نمودن فعالیت مخرب سم یا کاهش التهابات ناشی از آن هستند. اگرچه رویکرد آن‌ها هنوز مراحل اولیه تحقیقات را پشت سر می‌گذارد؛ اما تیم خانم Mathur امیدوار است که این تکنیک‌ها حتی در خصوص سایر باکتری‌های مولد سم نظیر E.coil نیز قابل استفاده باشند.

با این‌حال مهم‌ترین راهکار موجود این است که موادغذایی را درون یخچال نگهداری کرده و در جهت رعایت نظافت آشپزخانه کوشا باشید. به گفته خانم Mathur، “مردم بایستی فرآیند شستشوی دست‌ها را به‌درستی انجام داده و هنگام طبخ موادغذایی، دستورالعمل‌های ایمنی را رعایت نمایند. بعلاوه گرم کردن صحیح خوراکی‌های باقی‌مانده موجب نابودی اکثر باکتری‌ها و سموم آن‌ها خواهد شد.”

این تحقیق در نشریه Nature Microbiology منتشر شده است. نسخه ویژه‌ای از این مقاله نیز در ماه ژانویه 2019 برای نخستین بار منتشر شد.

نوشته مصرف پاستا یا برنج مانده می‌تواند موجب مرگ انسان شود! اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.