GLASGOW / DUBLIN / LONDON (IT BOLTWISE) – Biofilme, die mikrobiellen “Städte” der Erde, könnten eine entscheidende Rolle für die Gesundheit während Langzeit-Weltraummissionen spielen. Eine neue Studie beleuchtet, wie diese Mikroorganismen im All anders funktionieren und welche Auswirkungen dies auf die menschliche und pflanzliche Gesundheit haben könnte.
Biofilme, die als mikrobielle “Städte” auf der Erde fungieren, sind überall zu finden und spielen eine entscheidende Rolle für die Gesundheit von Menschen und Pflanzen. Eine neue Perspektive, veröffentlicht in npj Biofilms and Microbiomes, untersucht die Bedeutung von Biofilmen für die Gesundheit während Langzeit-Weltraummissionen und wie die Forschung im All unser Verständnis dieser mikrobiellen Gemeinschaften auf der Erde verändern kann.
Forschende der University of Glasgow in Schottland sowie der Maynooth University und der University College Dublin in Irland haben im Rahmen der GeneLab Microbes Analysis Working Group des NASA Open Science Data Repository eine Studie durchgeführt. Diese Studie, “Biofilms: from the cradle of life to life support”, betrachtet Biofilme als bedeutende Grenze sowohl für die menschliche als auch die pflanzliche Gesundheit im Weltraum und auf der Erde.
Biofilme sind organisierte mikrobielle Gemeinschaften, die in einer Matrix aus mikrobiellen Polymeren strukturiert sind und die Interaktion von Mikroben mit ihren Wirten definieren. Auf der Erde sind diese Interaktionen für wesentliche Funktionen in menschlichen und pflanzlichen Geweben verantwortlich, einschließlich der Nährstoffaufnahme, Stressresistenz und Pathogenkontrolle. Im Weltraum können diese uralten Interaktionen beeinträchtigt werden und erfordern eine koordinierte, mechanistische Untersuchung.
“Biofilme werden oft aus der Perspektive von Infektionen betrachtet und als Problem angesehen, das es zu beseitigen gilt. In Wirklichkeit sind sie jedoch die vorherrschende mikrobielle Lebensweise, die gesunde biologische Systeme unterstützt”, erklärt Dr. Katherine J. Baxter von der University of Glasgow, Erstautorin und Koordinatorin der UK Space Life and Biomedical Sciences Association (UK Space LABS).
Weltraumflüge bieten ein einzigartiges und unschätzbares Testfeld für die Organisation und Funktion von Biofilmen. Bisherige Erkenntnisse machen deutlich, dass Biofilme besser verstanden, verwaltet und wahrscheinlich konstruiert werden müssen, um die Gesundheit während des Weltraumflugs zu schützen. Weltraumflüge und sogar Simulationen auf der Erde können die Architektur von Biofilmen, die Genregulation, Signalgebung und Stresstoleranz verändern, wobei die Auswirkungen je nach mikrobieller Spezies und experimenteller Plattform variieren.
Pflanzen werden im Zentrum von Langzeit-Weltraummissionen stehen, und ihre Leistung hängt von den Biofilm-Interaktionen in und um die Wurzelsysteme der Pflanzen ab. Durch die Kombination von Multispezies-Genetik und Biochemie hat die moderne Multiomics das spannende Potenzial, neue Biofilm-Mechanismen aus Weltraumflugantworten zu enthüllen und beginnt, große Lücken in unserem Verständnis von Signalgebung und Stoffwechsel an der Schnittstelle von Biofilmen und Pflanzenwurzeln zu schließen.
Die Forschung wurde durch das Ökosystem von offenen Zugangsdaten, Tools, Plattformen und Analyse-Arbeitsgruppen rund um das NASA Open Science Data Repository koordiniert, das eine Erweiterung von NASA GeneLab darstellt. Experimente im Weltraum sind unglaublich herausfordernd und kostspielig, daher sind “Open Science”-Ansätze und Gemeinschaften erforderlich, um gemeinsame Standards, Methodologien und transparente Analysen sicherzustellen, damit das, was aus jeder Weltraummission gelernt wird, maximiert wird und Entdeckungen auf Anwendungen auf der Erde übertragen werden können.
Diese Arbeit spiegelt eine Zusammenarbeit wider, die den Globus umspannt, mit einer starken Open-Science-Gemeinschaft für gemeinsames Denken und gemeinsame Entdeckungen. Der Wert der Übersetzung verläuft in beide Richtungen; Weltraumflüge können neue Biologie unter unbekanntem Stress aufdecken, und diese Erkenntnisse können uns viel darüber erzählen, wie Leben im Weltraum überleben könnte, aber auch Ansätze für Gesundheit und Landwirtschaft auf der Erde informieren.
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