Er is een nieuwe, tot nu toe onbekende bacteriesoort ontdekt aan boord van het Chinese ruimtestation.

Ook al lijkt het op het eerste gezicht niet zo, mensen zijn niet de dominante wezens op aarde. Die 'titel' komt toe aan andere, veel kleinere wezens, die voor ons onzichtbaar zijn, maar die ons overtreffen in aantal, uithoudingsvermogen, kracht en, eerlijk is eerlijk, ook in hun vermogen om de wereld te veranderen. Dat hebben ze al meerdere malen gedaan. De aarde, dat staat buiten kijf, behoort toe aan bacteriën .

Een mens is een uiterst kwetsbaar wezen. Het is een organisme dat alleen binnen een nauw temperatuurbereik kan overleven en dat bovendien beschermd moet worden tegen schadelijke straling. Ook moet de mens een specifieke atmosfeer inademen en leven in een omgeving met een specifieke hoeveelheid vocht en voedingsstoffen. Bacteriën daarentegen hebben zich, net als andere micro-organismen zoals virussen, zo aangepast dat ze vrijwel overal zonder problemen kunnen overleven. Sommigen leven kilometers onder de grond, in bevroren woestenijen, honderden meters onder het ijs begraven, in de diepten van de oceaan, in zwavelhoudende omgevingen en worden zelfs blootgesteld aan dodelijke ruimtestraling.

Het is dan ook niet verwonderlijk dat, ongeacht wat ruimtevaartorganisaties doen om dit te voorkomen, alle missies, zowel bemande als geautomatiseerde, een ongewenste groep kleine verstekelingen aan boord hebben. Van de ongerepte 'clean rooms' van NASA tot ruimtestations in de ruimte: virussen en bacteriën blijken over een verbazingwekkend vermogen te beschikken om zich aan te passen en te gedijen in de meest extreme omgevingen . Een ruimteprobleem dat niet alleen vragen oproept over mogelijke besmetting van andere planeten , maar dat experts ook dwingt om de gezondheid van astronauten op lange missies opnieuw te beoordelen.

Om ervoor te zorgen dat ruimtevaartuigen geen leven op aarde naar andere planeten transporteren en mogelijke inheemse ecosystemen verontreinigen, maken NASA en andere ruimtevaartorganisaties gebruik van zogenaamde "clean rooms". Dit zijn streng gecontroleerde laboratoria, die grondig worden gedecontamineerd om de aanwezigheid van elke vorm van microbieel leven te minimaliseren. Hiervoor worden speciale luchtfilters, strikte hygiëneprotocollen en materialen gebruikt die geen deeltjes afgeven. Het doel is simpel: voorkomen dat micro-organismen als verstekelingen ons ruimtevaartuig binnensluipen. Iets wat tot nu toe onmogelijk is gebleken.

Een goed voorbeeld is NASA's Phoenix Mars-lander, die vóór de lancering in augustus 2007 in de faciliteit werd voorbereid. De missie, die op 25 mei 2008 succesvol op Mars landde, nabij de noordpool, was primair bedoeld om te zoeken naar bewijs van ondergronds waterijs, wat wetenschappers op zijn beurt zou helpen de geschiedenis van klimaatverandering op Mars te begrijpen en te bepalen of de Rode Planeet in het verleden bewoonbaar was, of zelfs buitenaards leven herbergde. Phoenix vloog bijna 10 maanden richting Mars voordat het de atmosfeer binnendrong en een soepele landing van zeven minuten maakte. Deze historische manoeuvre werd voor het eerst vastgelegd door camera's van andere ruimtemissies.

Maar ondanks de strenge controles die destijds werden ingevoerd, hebben wetenschappers van het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van NASA, samen met onderzoekers uit India en Saoedi-Arabië, iets zorgwekkends ontdekt: 26 voorheen onbekende bacteriesoorten in dezelfde cleanrooms die worden gebruikt bij de voorbereiding van Phoenix. Deze micro-organismen, ook wel extremofielen genoemd vanwege hun enorme overlevingsvermogen in de meest extreme omgevingen, zijn echte 'professionele overlevers'. Ze zijn in staat omstandigheden te weerstaan ​​die de meeste levensvormen binnen enkele minuten zouden uitroeien. De ontdekking is zojuist gepubliceerd in het tijdschrift 'Microbiome'.

Alexandre Rosado, onderzoeker aan de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saoedi-Arabië en lid van het onderzoeksteam, benadrukt het belang van deze bevindingen: "Ons werk", legt hij uit, "was gericht op het begrijpen van het risico dat extremofielen 'ingesluipen' in ruimtemissies, en op het identificeren van welke micro-organismen de barre omstandigheden in de ruimte zouden kunnen overleven."

Maar het is geen gemakkelijke opgave. Hoe vergaand de inspanningen ook zijn, het volledig uitroeien van microbieel leven is een hele opgave gebleken. De auteurs van het artikel voerden genetisch onderzoek uit op monsters die waren verzameld bij de Hazardous Payload Servicing Facility van NASA's Kennedy Space Center in Florida, een van de laatste stops van de Phoenix vóór de lancering. En ze vonden 53 stammen die bleken te behoren tot 26 compleet nieuwe soorten.

Door hun genoom te analyseren, zochten wetenschappers naar aanwijzingen die hun buitengewone overlevingsvermogen konden verklaren. Ze ontdekten dat de sleutel tot succes zou kunnen liggen in bepaalde genen die betrokken zijn bij DNA-herstel en de ontgifting van schadelijke stoffen, maar ook bij een verbeterde stofwisseling. Een heel geheim genetisch arsenaal om alles wat op je pad komt te weerstaan.

"De genen die in deze nieuw ontdekte bacteriesoorten zijn geïdentificeerd", merkt Junia Schultz op, onderzoeker bij KAUST en hoofdauteur van de studie, "kunnen ook worden aangepast voor toepassingen in de geneeskunde, voedselconservering en andere industrieën." Het vermogen van deze micro-organismen om hun DNA onder extreme omstandigheden te herstellen, kan bijvoorbeeld leiden tot nieuwe gentherapieën of de ontwikkeling van resistentere materialen.

Kasthuri Venkateswaran, een gepensioneerde JPL-wetenschapper en hoofdauteur van de studie, vat de omvang van de ontdekking als volgt samen: "Samen ontrafelen we de mysteries van microben die de extreme omstandigheden in de ruimte kunnen weerstaan ​​– organismen met het potentieel om de levenswetenschappen, bio-engineering en interplanetaire exploratie te revolutioneren."

Maar het probleem van ongewenste micro-organismen beperkt zich niet tot de voorbereidingsruimtes; het strekt zich uit tot in de ruimte zelf. Daarboven worden menselijke leefomgevingen, zoals ruimtestations en bemande ruimtevaartuigen, unieke ecosystemen voor microbieel leven. Er zijn talloze voorbeelden. Het laatste voorbeeld werd pas een paar dagen geleden bekendgemaakt. Uit een onderzoek van Chinese wetenschappers, dat onlangs werd gepubliceerd in het International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, is gebleken dat er een nieuwe bacteriesoort is ontdekt op het Chinese ruimtestation Tiangong, met de naam Niallia tiangongensis. Deze bacterie, die nog nooit op aarde is aangetroffen, beschikt over eigenschappen die hem, ongelooflijk genoeg, helpen om te "functioneren" onder stressvolle omstandigheden op honderden kilometers boven het aardoppervlak.

Monsters voor deze studie werden in mei 2023 door de bemanning van Shenzhou-15 verkregen uit een cabine aan boord van het ruimtestation. Dit was onderdeel van een van de twee programma's om het microbioom van de woonruimte van het Chinese ruimtestation te bestuderen. In latere onderzoeken werd de groei van microben aan boord van het ruimtestation gevolgd. Hieruit bleek dat er een microbioom bestond dat zowel in samenstelling als functie verschilde van het microbioom dat eerder aan boord van het Internationale Ruimtestation (ISS) werd aangetroffen. Het verschil laat duidelijk zien dat in elk specifiek 'ruimteverblijf' zich een eigen unieke microbiële populatie kan ontwikkelen, die wordt beïnvloed door factoren als de materialen van het ruimtevaartuig, het dieet van de astronauten en hygiëneprotocollen.

De nieuwe soort Niallia tiangongensis lijkt nauw verwant te zijn aan een bekende stam genaamd Niallia circulans , een in de grond levende staafvormige bacterie die een paar jaar geleden werd heringedeeld in een nieuw geslacht nadat hij werd beschouwd als een pathogene vorm van Bacillus. Net als andere Bacillus-soorten, verpakken Niallia circulans en zijn ruimteverwanten hun essentiële chemie in veerkrachtige sporen die perioden van hoge stress kunnen overleven. Het is onduidelijk of Niallia tiangongensis op het station zelf is geëvolueerd of dat het daar als een spoor terechtkwam, waarbij sommige van de kenmerkende eigenschappen al aanwezig waren. Het staat buiten kijf dat de genetische plasticiteit en het aanpassingsvermogen van deze organismen werkelijk verbazingwekkend zijn.

Uit analyse van de genen en functies van Niallia tiangongensis blijkt dat deze nieuwe soort een uniek vermogen heeft om gelatine af te breken als bron van stikstof en koolstof. Dit vermogen komt goed van pas als er een beschermende laag biofilm moet worden opgebouwd om de bacterie te beschermen tegen extreme omstandigheden van buitenaf. Aan de andere kant lijken de bacteriën het vermogen te hebben verloren om andere energierijke stoffen te gebruiken die hun aardse verwanten routinematig consumeren. Dit alles laat zien hoe gemakkelijk sommige bacteriestammen zich kunnen aanpassen en vestigen in onze leefomgeving. En eerlijk gezegd, het lijkt erop dat we er weinig aan kunnen doen.

Of Niallia tiangongensis een gezondheidsrisico vormt voor Tiangong-astronauten is nog niet duidelijk. Maar aangezien zijn verwant op aarde sepsis kan veroorzaken bij patiënten met een verzwakt immuunsysteem en zijn onlangs ontdekte vermogen om gelatine af te breken, is de kans op gezondheidsproblemen door deze en andere ruimtebacteriën waarschijnlijk een ernstig probleem.

Nu we bezig zijn met missies naar de Maan en verder, is het belangrijker dan ooit om precies te weten hoe de kleine, ongewenste passagiers die onze ruimtevaartuigen en ruimtestations delen, zich aanpassen aan het leven zo ver van huis. Daarom is het bestuderen van micro-organismen in de ruimte niet alleen een kwestie van bioveiligheid, maar biedt het ook inzicht in de veerkracht van het leven en een bron van potentiële ontdekkingen die de mensheid zowel op aarde als bij onze toekomstige kosmische avonturen ten goede kunnen komen.