Dilemma dell’insalata spaziale: studio solleva preoccupazioni per la salute degli astronauti
La sfida delle infezioni batteriche nello spazio
La lattuga e altre verdure a foglia verde sono parte integrante di una dieta sana ed equilibrata, anche per gli astronauti in missione. È passato più di un triennio da quando la NASA ha introdotto la lattuga coltivata nello spazio nel menu degli astronauti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Accanto agli alimenti base della dieta spaziale come tortillas di farina e caffè in polvere, gli astronauti possono gustare un’insalata, coltivata nelle camere di controllo a bordo della ISS, che tengono conto della temperatura ideale, della quantità d’acqua e della luce necessarie affinché le piante maturino.
• La sfida delle infezioni batteriche nello spazio
• Il problema dei patogeni nello spazio
• La ricerca dell’Università del Delaware
• Patogeni trasmessi da alimenti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale
• La presenza di microbi nello spazio
• Una popolazione in crescita sulla Terra, una maggiore necessità di cibo sicuro nello spazio
• Soluzioni: semi sterilizzati e miglioramento genetico
Il problema dei patogeni nello spazio
Tuttavia, sorge un problema. La Stazione Spaziale Internazionale ospita molti batteri e funghi patogeni. Molti di questi microrganismi patogeni presenti sulla ISS sono molto aggressivi e possono facilmente colonizzare i tessuti della lattuga e di altre piante. Una volta che le persone consumano lattuga invasa da E. coli o Salmonella, possono ammalarsi.
Con miliardi di dollari investiti ogni anno nell’esplorazione spaziale dalla NASA e da aziende private come SpaceX, alcuni ricercatori temono che un’epidemia di malattie trasmesse da alimenti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale possa compromettere una missione.
La ricerca dell’Università del Delaware
In una nuova ricerca pubblicata su Scientific Reports e npj Microgravity, i ricercatori dell’Università del Delaware hanno coltivato lattuga in condizioni che imitavano l’ambiente di assenza di peso a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Le piante sono maestre nel percepire la gravità e utilizzano le radici per trovarla. Le piante coltivate all’UD sono state esposte a microgravità simulata mediante rotazione. I ricercatori hanno scoperto che queste piante, sotto la microgravità artificiale, erano effettivamente più inclini alle infezioni da un patogeno umano, la Salmonella.
Le stomie, i piccoli pori presenti nelle foglie e nei fusti che le piante utilizzano per respirare, normalmente si chiudono per difendere la pianta quando percepiscono uno stress, come batteri nelle vicinanze, ha spiegato Noah Totsline, un ex studente del Dipartimento di Scienze delle Piante e del Suolo dell’UD che ha terminato il suo programma di laurea a dicembre. Quando i ricercatori hanno aggiunto batteri alla lattuga sotto la loro simulazione di microgravità, hanno scoperto che le verdure a foglia verde aprono ampiamente le loro stomie invece di chiuderle.
“Il fatto che rimanessero aperte quando eravamo di fronte a quello che sembrerebbe uno stress era davvero inaspettato”, ha detto Totsline.
Totsline, autore principale di entrambi gli articoli, ha lavorato con il professore di biologia vegetale Harsh Bais, così come con il professore di sicurezza alimentare microbica Kali Kniel e Chandran Sabanayagam dell’Istituto di Biotecnologia del Delaware. Il team di ricerca ha utilizzato un dispositivo chiamato clinostato per ruotare le piante alla velocità di un pollo allo spiedo su uno spiedo.
“In pratica, la pianta non avrebbe saputo quale direzione fosse su o giù”, ha detto Totsline. “Stavamo in qualche modo confondendo la loro risposta alla gravità”.
Non era vera microgravità, ha detto Totsline, ma ha fatto il suo lavoro per aiutare le piante a perdere il senso dell’orientamento. Alla fine, i ricercatori hanno scoperto che sembra che la Salmonella possa invadere il tessuto fogliare più facilmente in condizioni di microgravità simulata rispetto a quelle tipiche sulla Terra.
Inoltre, Bais e altri ricercatori dell’UD hanno dimostrato l’utilizzo di un batterio ausiliario chiamato B. subtilis UD1022 nel promuovere la crescita e la forma fisica delle piante contro patogeni o altri stress come la siccità.
Hanno aggiunto l’UD1022 alla simulazione di microgravità che sulla Terra può proteggere le piante contro la Salmonella, pensando che potesse aiutare le piante a difendersi dalla Salmonella in microgravità.
Invece, hanno scoperto che il batterio non è riuscito a proteggere le piante in condizioni simili allo spazio, il che potrebbe derivare dall’incapacità del batterio di innescare una risposta biochimica che costringerebbe una pianta a chiudere le sue stomie.
“Il fallimento dell’UD1022 nel chiudere le stomie in microgravità simulata è sia sorprendente che interessante e apre un altro vaso di Pandora”, ha detto Bais. ”Sospetto che la capacità dell’UD1022 di negare la chiusura delle stomie sotto simulazione di microgravità possa sopraffare la pianta e rendere la pianta e l’UD1022 incapaci di comunicare tra loro, aiutando la Salmonella a invadere una pianta”.
Patogeni trasmessi da alimenti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale
La presenza di microbi nello spazio
I microbi sono ovunque. Questi germi sono su di noi, sugli animali, sul cibo che mangiamo e nell’ambiente.
Quindi, naturalmente, la professoressa di sicurezza alimentare microbica dell’UD, Kali Kniel, ha detto che ovunque ci siano esseri umani, c’è il potenziale affinché i patogeni batterici coesistano.
Secondo la NASA, circa sette persone vivono e lavorano contemporaneamente sulla Stazione Spaziale Internazionale.
Non è l’ambiente più ristretto – circa grande quanto una casa con sei camere da letto – ma è comunque il tipo di luogo in cui i germi possono causare il caos.
“Dobbiamo essere preparati e ridurre i rischi nello spazio per coloro che vivono ora sulla Stazione Spaziale Internazionale e per coloro che potrebbero viverci in futuro”, ha detto Kniel. “È importante comprendere meglio come i patogeni batterici reagiscono alla microgravità per sviluppare strategie di mitigazione appropriate”.
Kniel e Bais hanno una lunga storia di collaborazione nelle loro aree di competenza, la sicurezza alimentare microbica e la biologia vegetale, per studiare i patogeni umani sulle piante.
“Per sviluppare al meglio i modi per ridurre i rischi associati alla contaminazione di verdure a foglia verde e altre materie prime vegetali, dobbiamo comprendere meglio le interazioni tra i patogeni umani sulle piante coltivate nello spazio”, ha detto Kniel. “E il modo migliore per farlo è con un approccio multidisciplinare”.
Una popolazione in crescita sulla Terra, una maggiore necessità di cibo sicuro nello spazio
Potrebbe volerci del tempo prima che gli esseri umani possano vivere sulla Luna o su Marte, ma la ricerca dell’UD ha alcune grandi potenziali implicazioni per la convivenza nello spazio esterno.
Secondo un rapporto delle Nazioni Unite, la Terra potrebbe ospitare 9,7 miliardi di persone nel 2050 e 10,4 miliardi di persone nel 2100.
Oltre a ciò, Bais, il professore di biologia vegetale dell’UD, ha detto che le misure di sicurezza alimentare e sicurezza alimentare sono già al loro apice in tutto il mondo. Con la perdita di terreni agricoli nel tempo per coltivare cibo, “le persone inizieranno presto a pensare seriamente a spazi abitativi alternativi”, ha detto. “Queste non sono più finzioni”.
E apparentemente sempre più spesso, i Centers for Disease Control and Prevention o la U.S. Food and Drug Administration emettono un richiamo su certe lattughe sulla Terra, dicendo alle persone di non mangiarle a causa del rischio di E. coli o Salmonella.
Con le verdure a foglia verde che sono il cibo preferito da molti astronauti e facili da coltivare in ambienti interni come un ambiente idroponico nella Stazione Spaziale Internazionale, Bais ha detto che è importante assicurarsi che queste verdure siano sempre sicure da mangiare.
“Non vuoi che l’intera missione fallisca solo a causa di un’epidemia di sicurezza alimentare”, ha detto Bais.