Van gevaarlijke kosmische straling, extreem vacuüm en grote temperatuurschommelingen trekt de microbe zich niets aan.

Het heelal is een vrij vijandige plek. Je wordt gebombardeerd met gevaarlijke kosmische straling, bevindt je in een extreem vacuüm en ervaart grote temperatuurschommelingen. Wij mensen zijn dan ook niet tegen deze barre omstandigheden bestand. Maar dat geldt niet voor elke levensvorm. Want sommige heldhaftige micro-organismen kunnen prima in zo’n extreme omgeving gedijen.

Extremofiel
Sinds het begin van de verkenning van de ruimte is de mensheid gefascineerd geraakt door het voortbestaan van het aardse leven in de ruimte. Hoewel er niet veel aardse levensvormen in het heelal kunnen floreren, geldt dit wel voor een handjevol zogenoemde extremofielen. In een nieuwe studie besloten onderzoekers het vermogen van zo’n extremofiele bacterie, Deinococcus radiodurans genaamd, te testen. Want in hoeverre is deze microbe bestand tegen de barre omstandigheden van de ruimte, waar straling, vacuüm, temperatuurschommelingen en microzwaartekracht aan de orde van de dag zijn en uitdroging en bevriezing op de loer liggen?


ISS
Om te bepalen in hoeverre Deinococcus radiodurans in het heelal kan overleven, plaatsen onderzoekers de bacterie aan de buitenkant van het ISS. Hier lieten ze de microbe een jaar lang aan zijn lot over. “De ruimte is een prachtige plek om het leven in het universum te bestuderen,” licht onderzoeker Tetyana Milojevic in een interview met Scientias.nl toe. “We voeren dergelijke microbiële experimenten buiten het ISS uit om de reactie van microbieel leven op stresscondities van de ruimte te onderzoeken.” De keuze voor Deinococcus radiodurans was snel gemaakt. “Dit eigenaardige micro-organisme is bestand tegen meerdere extremen,” gaat ze verder. “De Deinococcus radiodurans is bijvoorbeeld één van de meest stralingsbestendige levensvormen die er bestaan.”

Een jaar lang
Deinococcus radiodurans is dus niet zomaar kapot te krijgen. Maar kan deze weerbarstige microbe ook een jaar lang de extreme condities van het heelal aan? Nadat de bacteriën een jaar lang aan de buitenkant van het ISS hadden gehangen, besloten de onderzoekers de microben aan een grondige inspectie te onderwerpen en ze onder andere op moleculair niveau te bestuderen. En de resultaten bewijzen dat Deinococcus radiodurans met vlag en wimpel is geslaagd. “Ik was verrast dat we geen visueel beschadigde cellen zagen,” vertelt Milojevic. “De microbe was in perfecte staat, zelfs na een langdurige reis naar de ruimte.” Hoe dat kan? “Het is een meerlaags proces,” constateert Milojevic. “Verschillende moleculaire systemen helpen Deinococcus radiodurans te herstellen na blootstelling aan de ruimte. Zo gebruikt dit micro-organisme een efficiënt DNA-reparatiesysteem en specifieke moleculen die gevaarlijke reactieve zuurstofcomponenten neutraliseren en deactiveren. Daarnaast helpen bepaalde elementen van de celomhulling en verschillende metabole herrangschikkingen mee om de energiestatus ‘laag’ te houden, waardoor beschadigde moleculen hersteld kunnen worden.”

“De microbe was in perfecte staat, zelfs na een langdurige reis naar de ruimte”

Andere bacteriën
Overigens is Deinococcus radiodurans niet de enige bacterie die zonder zorgen het heelal kan betreden. “Er is een reeks microbiële blootstellingsexperimenten met succes uitgevoerd aan boord van en buiten het ISS,” vertelt Milojevic. “Sommige bacteriën die sporen produceren, korstmossen, blauwalgen en zelfs micro-diertjes zoals beerdiertjes kunnen in de ruimte overleven. Die organismen wisten zich vooral staande te houden dankzij hun harde celwandstructuur, of beschermende biofilms. D. radiodurans is echter geen sporenvormende bacterie, beschikt over een ‘zachte’ celoppervlaktestructuur en vormt ook geen biofilms. Toch heeft ook deze bacterie het overleefd.”


Inzicht
De studie verschaft dan ook meer inzicht in hoe verschillende bacteriën het voor elkaar krijgen om in het heelal te overleven. “Onze resultaten helpen te begrijpen welke moleculaire ‘instrumenten’ er worden gebruikt om de schade die wordt veroorzaakt door de omstandigheden in het heelal het hoofd te bieden,” concludeert Milojevic. “Onze studie suggereert dat Deinococcus radiodurans gedurende langere periode in de ruimte kan overleven, met name dankzij zijn efficiënte verdedigings- en herstelsystemen. Dit geeft aan dat voor organismen met dergelijke capaciteiten zelfs nog langere reizen naar verder weg gelegen bestemmingen mogelijk is. En dat is belangrijk om rekening mee te houden met het oog op toekomstige ruimtemissies. Het wijst op de noodzaak om planeten te beschermen en we nieuwe sterilisatietechnieken zouden moeten ontwikkelingen.”

De bevindingen wijzen er dus op dat sommige bacteriën in staat zijn om tussen planeten te reizen. En dus zouden we met toekomstige ruimtemissies planeten met aardse bacteriën kunnen ‘besmetten’. De studie biedt dan ook meer inzicht in hoe groot de microbiële overlevingskansen van sommige extremofielen in de ruimte zijn. Tegelijkertijd vertelt het ons ook meer over hoe we onszelf het beste kunnen beschermen tegen de barre omstandigheden in het heelal. “Dit soort onderzoeken helpen ons om de mechanismen en processen te begrijpen waardoor leven buiten de aarde kan bestaan,” onderstreept Milojevic. “Bovendien vergroot het onze kennis over hoe te overleven en ons aan te passen in de vijandige omgeving van de ruimte.”