En bakterieart i kombucha overlevde eksponering for verdensrommet


Da Kombucha-kulturer ble sprengt ut i verdensrommet og sendt til Internasjonal romstasjon (ISS) det var ikke så helsebevisste astronauter kunne lage en forfriskende drink, ifølge en ny studie publisert i Grenser i mikrobiologi.

Selv om utfordringer med å dyrke mat i verdensrommet er godt dokumentert (plass salatnoen?), sendte forskere kulturene opp dit i 2014 for å undersøke kombuchaens overlevelse mikrobielle arter under romforhold.

Her på jorden dyrkes den og selges som en drink produsert fra gjærende sukkerholdig te med en kombucha symbiotisk kultur av bakterier og gjær (SCOBY) – også kalt kombucha mikrobielle fellesskap (KMC).

KMC-kulturene ble festet til utsiden av ISS og utsatt for rommets vakuum og simulerte Mars-lignende forhold i 18 måneder. Så ble de brakt tilbake og reaktivert på jorden.

Forskere fant at mens den mikrobielle økologien til kombucha-kulturen ble ødelagt, en cellulose-produserende bakterieslekt overlevde og genomet til en av nøkkelartene forble stabilt, mest sannsynlig på grunn av dens beskyttende biofilm.

“Basert på vår metagenomiske analyse fant vi at det simulerte Mars-miljøet drastisk forstyrret den mikrobielle økologien til kombucha-kulturer,” sier medforfatter Bertram Brenig, professor i molekylærbiologi for husdyr og direktør for Institutt for veterinærmedisin ved Universitetet i Göttingen , Tyskland.

“Vi ble imidlertid overrasket over å oppdage at de celluloseproduserende bakteriene av slekten Komagataeibacter overlevde.”

Dette er det første beviset som bakteriell cellulose kan være en biomarkør for livet i verdensrommetog antyder at cellulosebaserte membraner eller filmer kan være et lovende biomateriale for å beskytte liv og produsere forbruksvarer i bosetninger utenfor jorden.

Hvorfor sende kombucha-mikrober til verdensrommet?

Den opprinnelige kombucha-kulturen som ble brukt i denne studien ble opprettholdt i filtersterilisert svart te (Lipton for å være nøyaktig) med hvitt sukker, men en dehydrert KMC biofilm ble sendt til ISS.

Forskere ønsket å forstå organismers evne til å overleve de tøffe forholdene i verdensrommetinkludert eksponering for kosmisk stråling, mikrogravitasjon, ekstreme temperaturer og vakuum.

Som en del av European Space Agencys Expose-R2-prosjekt ble 46 arter av bakterier, sopp og leddyr levert av et Progress-forsyningsskip til den internasjonale romstasjonen i juli 2014. Romvandrende kosmonauter Alexander Skvortsov og Oleg Artemyev festet pakken på utsiden av romstasjonen. Zvezda-modulen 18. august 2014, hvor den ble værende til den ble hentet 18 måneder senere.

De utsatte KMC for disse forholdene ved å bruke EXPOSE-R2 plattform – et miniatyrfotokjemi-laboratorium installert på utsiden av den internasjonale romstasjonen (ISS).

Etter 18 måneders eksponering ble prøvene brakt tilbake til jorden, reaktivert og dyrket i to år. De overlevende bakterielle genomene ble deretter sekvensert for å forstå genomets stabilitet under utenomjordiske forhold ved å sammenligne dem med en bakkebasert kultur.

Et diagram over arbeidsflytmetodikken til studien, fra originalt kombucha-mikrobielt samfunn til genomsekvensering.
Arbeidsflyt av studiens metoder. Kreditt: Santana de Carvalho et al (2022) DOI: 10.3389 / fmicb.2022.782175

«Resultatene våre viser det K. adlyde var i stand til å overleve å bli eksponert for rommiljøet i 18 måneder og at genomet forblir hovedsakelig bevart etter romfart, sier de.

Faktisk genetikken bak cellulosesyntese, nitrogenfiksering, biosyntese av hopanoidlipiderog stressrelaterte veier ble ikke påvirket, og bare mindre endringer ble observert i sentrale karbohydrat- og energimetabolismeveier.

Fordi dens metabolske veier forble upåvirket, sier forfatterne at denne arten kan ha potensial for romapplikasjoner: “Dette antyder at K. adlyde er en sterk kandidat for celluloseproduksjon i Mars-kolonienes industri.»

Ifølge forskerne er evnen til K. adlyde å opprettholde genomets stabilitet og funksjonalitet når det utsettes for rommiljøet, skyldes enten en gjenoppretting av de fleste av funksjonene etter påfølgende kulturer i laboratoriet tilbake på jorden, eller på grunn av den beskyttende rollen til den cellulosebaserte KMC-biofilmen i verdensrommet.

Så KMC-biofilmen trenger fremtidig forskning for å utforske potensialet for romrelaterte teknologier.