Микроб, закаленный космосом

Пандемия коронавируса показала, что человечество недооценивало вирусные угрозы в современном мире. Под влиянием успехов в предотвращении уже известных инфекционных заболеваний человечество расслабилось, но, как сказал один известный вирусолог, «природа — это неисчерпаемый источник вирусов». И новая эпидемия показала это в полной мере.

Ученые задались теперь вопросом: а не может ли и космос быть источником подобной опасности? Ведь существует вполне себе научная гипотеза панспермии, то есть внеземного происхождения жизни, рассматривающая возможность переноса простейших живых организмов или их зародышей через космическое пространство, например на астероидах, падающих на Землю.

Ученые из нескольких университетов мира в своей статье Planetary Biosecurity: Applying Invasion Science to Prevent Biological Contamination from Space Travel, опубликованной в журнале BioScience от 17 ноября 2021 года, считают возможным заражение Земли внеземными вирусами или бактериями и обсуждают меры, которые надо принять, чтобы избежать этой угрозы.

Правда, в основном они видят угрозу в вирусах и бактериях, уже занесенных человеком на другие космические объекты в ходе разных космических экспедиций, которые теперь могут вернуться на Землю уже в существенно измененном состоянии, приспособленные к самым суровым условиям выживания.

Риски прямого и обратного заражения

Авторы статьи отмечают, что риск случайного прямого загрязнения внеземной среды недавно был продемонстрирован, когда израильский лунный аппарат «Берешит», принадлежащий частной организации SpaceIL, потерпел крушение на Луне. На нем были тысячи спящих тихоходок — беспозвоночных животных, известных своей способностью выдерживать суровые условия, такие как сильное высыхание, низкие температуры и высокие дозы ионизирующей радиации. Крушение на Луне продемонстрировало немаловажный риск технологического сбоя и, следовательно, необходимость быть готовыми к таким происшествиям и их возможным последствиям. Возможно, какие-то организмы были занесены и на Марс во время примерно 30 миссий, в ходе которых космические корабли были отправлены на планету.

В течение последнего десятилетия описаны штаммы бактерий, демонстрирующие чрезвычайную устойчивость к ионизирующему излучению, обезвоживанию и дезинфицирующим средствам, которые были обнаружены в «чистых комнатах» NASA, используемых для сборки космических кораблей. А не описанная до этого бактерия (Deinococcus phoenicis), устойчивая к экстремальным дозам ионизирующего излучения, была обнаружена в «чистой комнате» Космического центра Кеннеди. В недавнем эксперименте клетки другой экстремофильной бактерии Deinococcus radiodurans выживали до трех лет на внешней стороне Международной космической станции на орбите, и это свидетельствует о том, что жизнеспособные клетки могут транспортироваться между Землей и другими небесными объектами. Эти наблюдения также создают основу для предположения, что вызванный стрессом естественный отбор простейших организмов во время космических путешествий (из-за неполной стерилизации, обезвоживания или радиационного облучения внутри или на космическом корабле) могут существенно повысить устойчивость организма и, возможно, его потенциальную угрозу в случае возвращения на Землю.

Эти риски прямого и обратного заражения, связанные с будущими миссиями, могут быть, как считают авторы, выше и разнообразнее, чем предполагалось. Ученые сходятся во мнении, что практически невозможно исследовать новые планеты, не перенося или не доставляя туда простейшие организмы. При этом установлено, что различные организмы проявляют устойчивость к условиям, необходимым для космических путешествий. Они могут расти и развиваться в условиях микрогравитации, выдерживать экстремальный холод, радиацию и высыхание. А главный урок науки об инвазиях, полученный на Земле, состоит в том, что экосистемы, которые развивались изолированно, исключительно уязвимы для разрушения занесенными чужеродными организмами. Известно, что и на Земле для островных систем (островов, озер, отдаленных местообитаний), которые обычно содержат эндемичные виды и уникальные филогенетические линии, последствия инвазии часто были катастрофическими, вызывая каскадные экологические последствия и вымирания. Эта повышенная чувствительность оправдывает особые меры предосторожности для защиты островной биоты от вторжения, даже если такие события считаются крайне маловероятными. В этом контексте планеты и Луна, которые считаются потенциально способными поддерживать жизнь, должны рассматриваться как островные системы высокого риска.

Нужны превентивные меры

Раннее обнаружение микроорганизмов, как при отлете экспедиций, так и при их возвращении, и быстрое реагирование на них имеют решающее значение для предотвращения их инвазии. Поскольку затраты на борьбу с ее возможными последствиями заведомо намного превышают затраты на профилактику. А раннее обнаружение и быстрое реагирование имеют приоритетное значение при управлении рисками инвазивных видов. В настоящее время биологи имеют ограниченные возможности обнаруживать или идентифицировать новые угрозы микробного вторжения в течение времени, которое необходимо для предотвращения акклиматизации и распространения микроорганизмов. По мнению авторов статьи, разработка портативных технологий секвенирования ДНК в реальном времени, особенно тех, которые можно использовать в космосе, имеет решающее значение для обнаружения микробной жизни. Ценным ресурсом, дополняющим эти технологии, может быть база данных обо всех известных органических загрязнителях, обнаруженных на объектах чистых помещений или на космических объектах. Хотя NASA тестировало микробиологические профили своих космических кораблей с первых дней миссий «Аполлона», полной общедоступной базы данных пока нет и неизвестно о таких базах данных других стран, занятых космическими исследованиями.

В основе международного космического права лежит Договор 1967 года о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела. В договоре есть положения о биологических рисках, в частности статья IX, которая гласит: «При исследовании и использовании космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, государства — участники Договора должны руководствоваться принципом сотрудничества и взаимной помощи и <…> осуществляют изучение и исследование космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, таким образом, чтобы избегать их вредного загрязнения, а также неблагоприятных изменений земной среды вследствие доставки внеземного вещества и с этой целью в случае необходимости принимают соответствующие меры».

Однако, как отмечают авторы статьи, и в настоящее время не все меры, принимаемые при возвращении аппарата на Землю, соответствуют этим требованиям. Например, далеко не всегда доставляемые на Землю аппараты и образцы грунта подвергаются необходимому карантину и соответствующему микробиологическому обследованию.

Авторы выделяют четыре направления биобезопасности и готовности к стихийным бедствиям, которые надо обеспечить в ходе космических исследований:

1.   снижение уязвимости (признание рисков и слабых звеньев в последовательности событий и наличие механизмов для предотвращения биологического заражения);

2.   быстрое реагирование и оценка (способность обнаруживать чужеродный организм, оценка риска его колонизации и наличие плана ответных мер по искоренению или сдерживанию организма);

3.   доступ к надежной информации (например, через глобальные базы данных) и координация между управляющими органами (частными и государственными, агентствами и странами);

4.   формирование политики в области планетарной защиты Комитета по космическим исследованиям при Международном совете по науке по выявлению критических пробелов в наших знаниях о биологических угрозах.

Это тем более важно, что космическая деятельность по освоению планет Солнечной системы постоянно развивается: Китай недавно посадил на Марс свой марсоход, Европейское космическое агентство запустит свой марсоход ExoMars в 2022 году, к началу 2030-х планируется миссия NASA по возвращению образцов грунта с Марса, в 1929 году Япония должна направить зонды к обоим спутникам Марса с целью вернуть оттуда образцы грунта. Другие запланированные миссии будут нацелены на спутники Юпитера и Сатурна, жидкие океаны которых могут содержать жизнь. Кажется неизбежной и пилотируемая миссия на Марс. Все это требует особого внимания к вопросам развития планетарной биозащиты.