«БИОС-3»: НОВЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
На уникальной установке «БИОС-3» в Красноярске в июне 2011 г. стартовал международный микробиологический эксперимент. Об особенностях проекта рассказал Сергей Чурилов в газете «Наука в Сибири».
Как известно, бесконтрольное распространение микрофлоры в замкнутых пространствах может вызывать у человека различные заболевания, в том числе аллергические реакции, затрудненное дыхание, слезоточивость и т.п. Источниками являются не только микроорганизмы, но и их метаболиты в виде продуктов распада веществ, подвергшихся микробиологическому воздействию, споры микроорганизмов в воздушной среде. Такая ситуация опасна для людей, вынужденных длительное время контактировать друг с другом в изолированных помещениях, например в больницах, школах и других объектах. Но наряду с остальными особое значение приобретает формирование и распространение микрофлоры на космических станциях. Накопленный в рамках российских и международных космических программ опыт показал, что в условиях пилотируемых полетов микроорганизмы постоянно окружают человека. Они обнаруживаются в воздушной среде и на всех поверхностях внутри Международной космической станции (МКС). В период 13 основных и 11 экспедиций посещения было выделено 76 видов микроорганизмов, в том числе условно-патогенные бактерии и грибы, а также организмы-технофилы, вызывающие биокоррозию металлов.
Они могут повреждать приборные панели и другие полимерные покрытия, например изоляцию проводов, а в атмосферу выделяются нежелательные для человека токсины и газы.
Люди, продукты питания и оборудование — основные источники бактерий и вирусов, микробиологических загрязнений. В процессе различных космических полетов была выработана система санитарно-гигиенических мероприятий, предотвращающая негативное воздействие микробов на человека в замкнутой среде. Однако с увеличением продолжительности пребывания в космосе повышается риск возникновения инфекционных заболеваний и массового размножения микроорганизмов, приводящих к выходу из строя аппаратуры. Поэтому создание научно обоснованной системы проти-вомикробной защиты является приоритетным направлением в обеспечении безопасной среды обитания экипажей космических кораблей и станций. Один из способов решения проблемы — предсказание характера распространения, численности и видового состава микрофлоры, прогнозирование воздействия на окружающую среду, включая человека, на специально оборудованных экспериментальных модулях, имитирующих подходящие условия.
Исследование этой проблемы началось в рамках проекта BЮSMHARS (Специфическое моделирование биозагрязнения в средах, относящихся к космосу). Цель его — моделирование распространения микрофлоры в изолированных гермообъемах,
Система «БИОС-3».
приближенных к объектам космического назначения. Европейские специалисты предложили в качестве подходящей среды использовать находящуюся в красноярском Институте биофизики СО РАН биорегенеративную систему «БИОС-3». На этой установке в 1970-1980-х годах впервые в мире были выполнены эксперименты по многомесячному пребыванию человека в герметичном изолированном пространстве с организацией круговоротного процесса, обеспечившего 100-процентное замыкание по газу и воде и более 50% — по пище. В настоящее время система «БИОС-3» модернизируется при поддержке СО РАН и Европейского космического агентства. Под руководством директора Института биофизики академика Андрея Дегерменджи и исполнительного директора Международного центра замкнутых экологических систем, доктора биологических наук Александра Тихомирова создается система нового поколения с глубоким замыканием массообменных процессов и автоматизацией систем измерения контроля с учетом международных стандартов.
В рамках международного проекта перед учеными Института биофизики поставлена задача создать в одном из герметичных модулей «БИОС-3» условия среды, по основным параметрам (температура, влажность воздуха, освещенность, скорость и направленность воздушных потоков) сходные с параметрами на МКС. Они должны измеряться и
контролироваться современными приборами с выходом данных в Интернет для их доступа участникам проекта в режиме online. Подготовленный модуль «БИОС-3» станет использоваться для физического моделирования распределения микрочастиц, имитирующих по размерам микроорганизмы, составляющие обычную микрофлору человека. Ответственные за эту часть работы — ученые из Центра технических исследований Финляндии.
Биологическая часть эксперимента заключается в том, что в установку будет подан аэрозоль с входящими в обычную микрофлору человека микроорганизмами того же размера, что и используемые ранее физические частицы. За эту часть эксперимента отвечают ученые из Университета Западной Финляндии и французские специалисты из Центра Кристофа Мерье. Подбор микроорганизмов и их последующее использование в «БИОС-3» осуществят микробиологи из Института медико-биологических проблем РАН, длительное время успешно ведущие контроль микрофлоры на МКС.
В экспериментах планируется использовать коллекцию микроорганизмов с МКС, чтобы изучить особенности распределения в гермообъеме «БИОС-3» с учетом факторов среды и их последующий рост. Микробиологические исследования будут осуществляться учеными из отдела микробиологии Бельгийского центра по ядерным исследованиям, на основе которых создадут модель распространения
Испытатель на установке «БИОС-3».
микроорганизмов в гермообъеме с учетом его геометрии и внутренних факторов среды. Общая координация всех работ возложена на французский Институт космической физиологии и медицины.
В сентябре 2011г. в ИБФ СО РАН состоялось первое рабочее совещание по проекту с участием специалистов из Бельгии, России, Финляндии и Франции. Его целью стало ознакомление участников проекта с установкой «БИОС-3» и составление планов совместных работ. Директор Института биофизики СО РАН Андрей Дегерменджи в своем докладе подчеркнул, что «нынешний проект, направленный на поиск алгоритмов управления микробными сообществами в замкнутой среде, имеет важное практическое значение не только для космических полетов, но и для снижения микробиологических рисков в любых закрытых помещениях, где
находятся люди». Также он кратко рассказал о достигнутых в ИБФ СО РАН успехах в проблеме управления структурой проточных микробных сообществ через биофизические механизмы регуляции их численности и выразил надежду на дальнейшее сотрудничество с европейскими коллегами в области моделирования и оптимизации управления сложными микробными системами в будущем, и не только для условий космоса.
Чурилов С. Не только для космоса. — Газета «Наука в Сибири», 2011, N 48
Иллюстрации из интернет-источников
Материал подготовила Ольга АРТЮХИНА
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.