WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Сущность методики прямого тестирования колонизационной и биоповреждающей активности грибов заключалась в предварительном заражении ими образцов алюминия АМГ-6, используемого в составе оснащения и оборудования МКС, экспонировании зараженных образцов при имитации условий эксплуатации (в рамках допустимых значений, но наиболее приближенных к оптимальным для роста микроорганизмов) с последующей оценкой интенсивности роста штаммов грибов по ГОСТ 9.048-75 (Методы испытаний на микробиологическую устойчивость), а также замером массы образцов материала до и после экспонирования.

Статистическая обработка

Обработку данных проводили с использованием пакета стандартных программ математической статистики, приведенных в руководстве Большова Л.Н. и Смирнова Н.В. (1998). При этом использовался непараметрический дисперсионный анализ. Достоверность различий сравниваемых параметров оценивали, используя критерий Фишера [Ивантер Э.В., Коросов А.В., 2003].

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Длительное экспонирование систем «микроорганизмы – конструкционные материалы» в течение 24 месяцев во внутренней среде космической станции и на ее внешней поверхности в течение 18 месяцев позволило оценить степень выживаемости различных культур микроорганизмов, находящихся в споровом состоянии.

Результаты 24-месячного экспонирования систем «микроорганизмы – конструкционные материалы» убедительно доказывают, что наиболее устойчивыми к условиям среды обитания МКС являются представители видов B.licheniformis и B.pumilus, жизнеспособные клетки которых присутствовали на всех материалах, за исключением образцов материала (шнур технический фторлоновый), где штаммы B.pumilus обнаружены не были. Так, если после 24 месяцев экспонирования тест-культур на конструкционных материалах в основном наблюдалось снижение на один порядок количественного уровня жизнеспособных микробных клеток штамма B.pumilus, то концентрация жизнеспособных клеток штамма B.licheniformis оставалась в пределах фоновых значений. Исключением являлся штамм B.subtilis, который был обнаружен только на образцах материала – шнур технический фторлоновый и к концу эксперимента концентрация его колониеобразующих единиц была на один порядок ниже по сравнению с фоновыми значениями (табл. 1).

Из вышесказанного следует, что в процессе экспонирования происходит селективный отбор наиболее устойчивых форм микробов. Так, из числа исследованных видов рода Bacillus наименее приспособленными к выживанию на материалах оказались представители вида B.subtilis, которые к 12-му и к 24-му месяцу эксперимента были обнаружены лишь на одном материале (шнур технический фторлоновый), а доминирующим видом являлись спорообразующие бактерии вида B.licheniformis. В течение всего срока экспонирования они сохранялись на всех 7 образцах исследованных материалов и именно за счет указанных бактерий достигался наиболее высокий уровень обсемененности образцов. Бактерии вида B.pumilus занимали второе место по выживаемости, так как они сохраняли жизнеспособность через 12 и 24 месяца экспонирования практически на всех образцах, за исключением образцов материала – шнур технический фторлоновый.

Представители плесневой флоры – грибы видов Cladosporium cladosporioides, Penicillium expansum, Aspergillus versicolor оказались более чувствительными к неблагоприятным условиям, и в результате в процессе эксперимента наблюдалось постепенное снижение количественного уровня жизнеспособных колониеобразующих единиц указанных грибов.

Доминирующим видом среди микромицетов являлся Penicillium expansum, жизнеспособные клетки которого обнаруживались на большинстве материалов и в большей концентрации по сравнению с видом Aspergillus versicolor. При этом вид Cladosporium cladosporioides не был обнаружен ни в одной пробе.

По результатам проведенных исследований можно сделать заключение, что практически на всех конструкционных материалах сохранялись споры потенциальных биодеструкторов – бактерий рода Bacillus, но, несомненно, главную роль в данном случае сыграли видовые и качественные особенности исследуемых микроорганизмов.

На выживаемость исследуемых микроорганизмов с течением времени, по-видимому, наложил отпечаток один из главных космофизических факторов, присущих космическому полету – возрастание интегральной дозы облучения в процессе экспонирования, что

Таблица 1. Динамика количественных изменений бактериально-грибной ассоциации тест-микроорганизмов, контаминирующей материалы в эксперименте «Биориск-МСВ» (начало экспонирования на МКС - 01.10.2002 г.)

Материал

Длительность экспонирования материалов на МКС

7 мес. (май 2003 г.)

12 мес. (октябрь 2003 г.)

24 мес. (октябрь 2004 г.)

Вид (КОЕ/16см2)

Вид (КОЕ/16см2)

Вид (КОЕ/16см2)

Суммарная доза облучения

4 сГр

7,5 сГр

13 сГр

1

Стеклотекстолит фольгированный

B.pumilus -6.0х103

B.licheniformis -3.0х103

B.subtilis -2.0х102

B.pumilus -5.8х103

B.licheniformis -2.0х103

B.pumilus -4.0х102

B.licheniformis -1.4х103

2

Шнур технический фторлоновый

B.licheniformis -3.2х103

B.subtilis -5.0х102

B.pumilus -1.6х101

P.expansum -9.5х102

B.licheniformis -2.2х103

B.subtilis -4.0х102

B.licheniformis -2.0х103

B.subtilis -3.0х102

3

Лента техническая аримидная

B.pumilus -5.0х103

B.licheniformis -3.0х103

B.subtilis -7.5х102

P.expansum -4.0х102

B.pumilus -6.0х102

B.licheniformis -2.8х103

B.pumilus -5.0х102

B.licheniformis -1.2х103

4

Фрагмент кабеля с защитной оболочкой из фторопластовой липкой ленты

B.pumilus -3.1х103

B.licheniformis -5.6х103

A.versicolor -6.6х102

P.expansum -8.7х102

B.pumilus -2.0х103

B.licheniformis -4.0х103

A.versicolor -1.7х102

P.expansum -6.7х102

B.pumilus -1.2х102

B.licheniformis -3.2х103

5

Фрагмент кабеля с защитными оболочками (полиэтилентерефталатная лента и сырая каландированная пленка)

B.pumilus -2.5х103

B.licheniformis -5.0х103

B.subtilis -2.5х102

P.expansum -6.0х102

B.pumilus -2.0х103

B.licheniformis -4.2х103

B.pumilus -1.5х102

B.licheniformis -3.0х103

6

Трубка из поливинилхлоридного пластиката

B.pumilus -4.6х103

B.licheniformis -6.0х103

B.pumilus -2.0х103

B.licheniformis -5.5х103

B.pumilus -1.6х102

B.licheniformis -5.0х103

7

Алюминиевый сплав

B.pumilus -2.3х103

B.licheniformis -4.3х103

P.expansum -3.6х102

B.subtilis -7.0х102

B.pumilus -1.6х103

B.licheniformis -2.0х103

P.expansum -1.7х102

B.pumilus -6.0х102

B.licheniformis -1.4х103

Примечание: исходная концентрация тест-культур составляла для бактерий – 103 колониеобразуещих единиц (КОЕ), а для грибов – 104 КОЕ на каждый образец.

вероятнее всего могло увеличить число мутаций, в том числе и положительных, направленных на сохранение спор в необычных условиях искусственной среды обитания.

Так, интегральная доза облучения аппаратуры «Биориск-МСВ» в среде обитания МКС за 7-месячный период составляла 4 сГр, за 12-месячный – 7,5 сГр и 24-месячный – 13 сГр.

Известно, что ионизирующее излучение может иметь характер как непрямого воздействия на биологические объекты, определяемого поглощенной дозой, так и прямого – мишенного повреждения. Причем непрямое воздействие преимущественно происходит при малых дозах, в частности, для микроорганизмов при дозах, не превышающих 10 Гр, может проявляться как стимулирующее интенсивность жизненных процессов (т.н. радиационный гормезис).

Результаты исследований систем «микроорганизмы – конструкционные материалы» после доставки трех контейнеров «Биориск-МСН» в лабораторию показали, что бактерии и грибы могут оставаться жизнеспособными даже после полутора лет экспонирования в космическом пространстве.

Отмечено, что все тестируемые бактерии обладали способностью сохраняться в течение 18 месяцев в суровых условиях космического пространства на всех материалах. Содержание жизнеспособных спор варьировало в зависимости от вида микроорганизма. В пределах срока наблюдений в количественной динамике общего содержания бактерий на конструкционных материалах отмечались следующие особенности: на протяжении всего срока экспонирования в условиях космического пространства было зафиксировано заметное снижение уровня жизнеспособных клеток (рис. 1).

Наиболее высокое содержание жизнеспособных спор к концу срока эксперимента было отмечено у бактерий вида Bacillus licheniformis - ВКМ-1711Д. Второе место по процентному содержанию выживших спор принадлежало виду B.subtilis-2335/105. Интересно то, что штамм B.licheniformis-24, имевший высокие значения указанного показателя вплоть до 12-го месяца экспонирования, оказался на третьем месте. И, наконец, минимальный процент выживших спор отмечался у штамма B.pumilus.

При количественной оценке выживших спор микромицетов было установлено, что представители эукариотных микроорганизмов обладали менее выраженной устойчивостью к экстремальным условиям космического пространства. На протяжении 18 месяцев экспонирования было зафиксировано значительное снижение содержания уровня жизнеспособных спор по сравнению с фоновыми значениями.

Рис 1. Динамика выживаемости спор бактерий после экспонирования в условиях космического пространства (в % от фоновых значений)

Так, в течение года жизнеспособными оставались все исследуемые тест-культуры грибов. Через 18 месяцев из тестируемых микромицетов сохранил свою жизнеспособность лишь Penicillium expansum (рис. 2).

Рис 2. Динамика выживаемости спор грибов после экспонирования в условиях космического пространства (в % от фоновых значений)

На основании полученных данных можно сделать однозначный вывод о возможности сохранения в течение полутора лет жизнеспособности спор бактерий и грибов на внешних оболочках космических кораблей и их прорастания в случае попадания в благоприятные условия.

Данное утверждение затрагивает давно наболевшие проблемы экзобиологии и планетарного карантина. В последние годы активно обсуждаются риски заноса земных микроорганизмов на Марс и другие планеты на космических аппаратах. Следовательно, опираясь на наши данные, ответ на вопрос о возможности длительного выживания микроорганизмов на внешних оболочках космических аппаратов и переноса их на другие планеты и с других планет на Землю можно дать положительный.

При сравнительном изучении ультраструктуры клеток вегетативного мицелия у трех штаммов A. versicolor (1 – контрольный «земной штамм» из коллекции ВКМ, который никогда не подвергался воздействию факторов космического полета; 2 – исходный штамм, изолированный с внутренней поверхности Международной космической станции; 3 – опытный штамм, экспонированный в условиях космического пространства в течение 7 месяцев) выявлены некоторые различия, которые касаются структуры клеток вегетативного мицелия. Эти различия касаются степени развития дыхательного аппарата, вакуолярной системы и запасных включений (полифосфаты и гликоген). У опытного штамма A. versicolor 3, побывавшего в условиях космического пространства, наблюдали большее количество митохондрий и вакуолей, что свидетельствует о повышенной активности окислительных и литических процессов в клетках мицелия, при этом основным резервным веществом являлись липидные включения. У контрольных штаммов A. versicolor 1 и A. versicolor 2 соответственно наблюдали в клетках меньше митохондрий и вакуолей, а запасными включениями являлись помимо липидов полифосфаты и гликоген.

Для штаммов вида P. expansum были обнаружены особенности ультраструктуры штамма (P. expansum 3), претерпевшего влияние факторов космического пространства, по сравнению с контрольными штаммами (P. expansum 1, P. expansum 2). В клетках вегетативного мицелия наблюдали утолщение клеточных покровов за счет развития пигментированного защитного слоя экзополисахаридного чехла. Также было отмечено увеличение количества митохондрий и вакуолей в клетках мицелия, что может свидетельствовать о тенденции повышения активности окислительных и литических процессов в мицелии опытных штаммов по сравнению с контрольными штаммами.

Таким образом, основные ключевые позиции в защитной роли двух видов грибов Aspergillus versicolor и Penicillium expansum от неблагоприятного действия «космического пространства» принадлежат:

- покровным структурам, пограничным органеллам грибов,

- хондриоме, отвечающей за энергетические процессы в клетке,

- вакуолярной системе, которая выполняет много функций в клетке грибов: поддержание осмоса, накопление и нейтрализация токсических веществ, регуляция водно-солевого баланса, является резервом запасных низкомолекулярных полифосфатов и другие.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»