Uzayda Mantar Araştırmaları

İnsanlı uzay uçuşunun yan yolcularından biri mantarlardır. Uzay araçlarını ve istasyonları mantarlar da kolonize eder; bu yüzden uzay mikrobiyolojisinde mantarlar hem malzeme bozulması hem de kapalı habitat hijyeni başlığı altında izlenir (De Middeleer ve ark., 2019). İkinci bir araştırma hattı ise tersini sorar: dayanıklı mantarlar istasyon dışındaki koşullara, hatta Mars benzetimlerine ne kadar dayanır? Bu yazıda iki hattı ayrı ayrı izliyoruz.

İstasyonlarda hangi mantarlar bulundu

Kayıtlar Mir istasyonuna kadar uzanır. Mir'de hava örnekleyiciyle ya da yoğuşma suyundan alınan altı mantar suşu, hem morfolojik özelliklerle hem de 18S ve ITS1 rDNA dizileriyle tanımlanmış; suşlar Penicillium chrysogenum, Aspergillus versicolor ve bir Penicillium türü olarak belirlenmiştir (Makimura ve ark., 2001). Yazarlara göre bunlar yaşam alanlarımızda yaygın saprofit mantarlardır ve istasyon ortamı bu mantarların büyümesine izin vermektedir (Makimura ve ark., 2001). Küf teriminin ne anlattığını küf nedir, mantarla farkı yazısında açtık.

Uzayda mantarlar üzerine yazılmış bir derleme, bugüne kadar uzayda bulunmuş mantar türlerinin geniş ve çeşitli bir grup oluşturduğunu, kullanılan saptama yöntemlerinin ve önleme stratejilerinin de bu çerçevede değerlendirilmesi gerektiğini anlatır (De Middeleer ve ark., 2019). Aynı derleme, uzay istasyonlarındaki koşullarda mikotoksin üretimine odaklanan araştırmanın neredeyse hiç bulunmadığını ve bu boşluğun kapatılmasını önerir (De Middeleer ve ark., 2019).

Kapalı habitatta insan varlığı

Mantar topluluğunun kapalı bir habitatta zamanla nasıl değiştiği, benzetim habitatlarında ölçülebiliyor. Şişirilebilir bir ay/Mars benzetim habitatında 30 günlük insan konaklaması boyunca yüzey örnekleri alınmış; kültür sayımı ve ITS bölgesine dayalı dizileme birlikte kullanılmıştır (Blachowicz ve ark., 2017). Canlı hücreleri ayırt etmek için propidyum monoazit uygulaması yapılan örneklerde topluluk yapısı, uygulanmayanlardan anlamlı biçimde farklı çıkmıştır (Blachowicz ve ark., 2017).

İstatistiksel analiz, canlı mantar topluluğunun konaklama süresi boyunca değiştiğini, çeşitliliğin arttığını ve mantar yükünün azaldığını doğrulamıştır (Blachowicz ve ark., 2017). Yazarların sonucu pratiktir: kapalı bir habitatın bakımı, yapının bozulmasını önlemek açısından da önemlidir (Blachowicz ve ark., 2017).

Sporlar ışınıma ne kadar dayanıyor

Uzay ortamına dayanıklılık sorusu genellikle sporlarla sorulur. Aspergillus niger sporlarının X ışınına, kozmik ışınıma (helyum ve demir iyonları) ve 254 nm UV-C'ye maruz bırakıldığı çalışmada yabani tip sporlar X ışınında LD90 = 360 Gy, helyum iyonunda 500 Gy ve demir iyonunda 100 Gy değerlerine dayanmıştır (Cortesão ve ark., 2020). Aynı çalışmada Mars'a 360 günlük bir gidiş-dönüş için hesaplanan dozun 0,66 ± 0,12 Gy olduğu belirtilir; UV-C dayanıklılığı ise LD90 = 1038 J/m² ile ışınıma dayanıklı bilinen mikroorganizmaların üzerinde bulunmuştur (Cortesão ve ark., 2020). Yazarlara göre bu sonuçlar gezegen koruma kurallarının yeniden değerlendirilmesini gerektirir (Cortesão ve ark., 2020). Işınlamanın mantar ürünlerinde ne yaptığını mantar ürünlerinde ışınlama yazısında anlattık.

Sporların istasyon içinde nasıl davrandığı da ölçüldü. Dört türün kurutulmuş sporlarının çeşitli gofretler üzerine yerleştirildiği deneyde, kısa ve uzun süreli görevlerin sonunda sporların gofret yüzeyinden ayrılmadığı ve kapakları bulaştırmadığı görülmüştür (Gomoiu ve ark., 2016). Uzun süreli deneyde canlılık kısa süreliye göre düşmüş, sporların dış kaplama katmanını kaybettiği ama orta ve iç katmanlarca korunduğu için canlılığını sürdürdüğü bildirilmiştir (Gomoiu ve ark., 2016).

Mars benzetimleri: istasyon dışında 18 ay

Asıl sert deney, örnekleri istasyonun dışına koymaktır. Kurutulmuş Antarktika kriptoendolitik toplulukları ile Cryomyces antarcticus ve Cryomyces minteri kolonileri, Avrupa Uzay Ajansı'nın EXPOSE-E düzeneğinde 18 ay boyunca benzetilmiş Mars koşullarına bırakılmıştır (Onofri ve ark., 2015). Örnekler geri alındığında koloni oluşturma yeteneği ve hücre canlılığı testleriyle hayatta kalma doğrulanmıştır (Onofri ve ark., 2015).

Sayılar iki farklı şey söyler: benzetilmiş Mars koşullarına maruz kalan örneklerin %10'undan azı çoğalıp koloni oluşturabilmiş, buna karşın PMA testi hücrelerin ve kaya topluluklarının %60'ından fazlasının bütünlüğünü koruduğunu göstermiştir (Onofri ve ark., 2015). Hücrelerdeki DNA'nın da yüksek kararlılıkta kaldığı bulunmuş; yazarlar bunu Mars yüzeyindeki biyoimzaların kararlılığı açısından değerli veri sayar (Onofri ve ark., 2015). Bu türlerin kendi ortamındaki yaşamını Antarktika mantarları yazısında ele aldık.

Benzer bir soru stratosferde de sınandı. 2019'da yapılan bir NASA balon uçuşunda örnekler, ışınım düzeyinin Mars ekvator yüzeyindekine benzediği yaklaşık 38 km yüksekliğe çıkarılmış ve yapay Mars atmosferiyle doldurulmuş MARSBOx yükünde taşınmıştır (Cortesão ve ark., 2021). Beş saatlik maruziyetin ardından A. niger sporları ve bir bakteri, dayanıklılığı yüksek örnekler olarak öne çıkmış; sporlarda canlı sayısı iki kat büyüklükte azalmıştır (Cortesão ve ark., 2021).

Işınımın altında büyümek

Bir deney ise mantarı kalkan olarak düşündü. Cladosporium sphaerospermum Uluslararası Uzay İstasyonu'nda kültüre alınmış ve oluşan biyokütlenin altındaki ışınım, büyüme olmayan negatif kontrolle karşılaştırılarak izlenmiştir (Averesch ve ark., 2022). Uzayda nitel bir büyüme avantajı gözlenmiş, büyüme hızı yer kontrolüne göre 1,21 ± 0,37 kat yüksek bulunmuş ve bu, uzay ışınımına uyum yanıtına işaret sayılmıştır (Averesch ve ark., 2022).

Aynı çalışmada negatif kontrole göre ışınımda bir azalma da saptanmış ve bu azalma mantar biyokütlesine bağlanmıştır (Averesch ve ark., 2022). Yazarlar, Çernobil bölgesine uyum sağlamış küflerde kullanılan radyotropizm ve radyotrofi terimlerini hatırlatır ve bu yeteneklerin melaninle ilişkilendirildiğini belirtir (Averesch ve ark., 2022). Konunun yeryüzündeki tarafını radyotrofik mantarlar yazısında, pigmentin kimyasını melanin ve mantarlar yazısında bulabilirsiniz.

Mikroyerçekiminde gen ifadesi

Uçuş ortamının hücreye etkisi maya ile de ölçüldü. Saccharomyces cerevisiae ile yapılan bir uçuş deneyinde, yer kontrolleriyle karşılaştırıldığında SSA4 geninin ifadesi %35, YIL052C geninin ifadesi %45 azalmış, YST-2 geninin ifadesi ise değişmemiştir (Coleman ve ark., 2008). Sfp1 transkripsiyon faktörünün silinmesi iki gendeki bu etkiyi ortadan kaldırmış, Msn4 silinmesi ise azalmayı sürdürmüştür; yazarlar bunu uzayda ifadenin diğer streslerden farklı olarak Sfp1'e bağlı olduğu şeklinde yorumlar (Coleman ve ark., 2008). Mayanın mantar âlemindeki yerini maya bir mantar mı yazısında anlattık.

Bilimsel referanslar

Averesch, N.J.H. et al. (2022). Cultivation of the Dematiaceous Fungus Cladosporium sphaerospermum Aboard the International Space Station and Effects of Ionizing Radiation. Front Microbiol, 13, 877625. PMID 35865919. DOI 10.3389/fmicb.2022.877625.

Blachowicz, A. et al. (2017). Human presence impacts fungal diversity of inflated lunar/Mars analog habitat. Microbiome, 5(1), 62. PMID 28693587. DOI 10.1186/s40168-017-0280-8.

Coleman, C.B. et al. (2008). Novel Sfp1 transcriptional regulation of Saccharomyces cerevisiae gene expression changes during spaceflight. Astrobiology, 8(6), 1071-8. PMID 19191537. DOI 10.1089/ast.2007.0211.

Cortesão, M. et al. (2020). Aspergillus niger Spores Are Highly Resistant to Space Radiation. Front Microbiol, 11, 560. PMID 32318041. DOI 10.3389/fmicb.2020.00560.

Cortesão, M. et al. (2021). MARSBOx: Fungal and Bacterial Endurance From a Balloon-Flown Analog Mission in the Stratosphere. Front Microbiol, 12, 601713. PMID 33692763. DOI 10.3389/fmicb.2021.601713.

De Middeleer, G. et al. (2019). Fungi and Mycotoxins in Space-A Review. Astrobiology, 19(7), 915-926. PMID 30973270. DOI 10.1089/ast.2018.1854.

Gomoiu, I. et al. (2016). Fungal Spores Viability on the International Space Station. Orig Life Evol Biosph, 46(4), 403-418. PMID 27106019. DOI 10.1007/s11084-016-9502-5.

Makimura, K. et al. (2001). Fungal flora on board the Mir-Space Station, identification by morphological features and ribosomal DNA sequences. Microbiol Immunol, 45(5), 357-63. PMID 11471823. DOI 10.1111/j.1348-0421.2001.tb02631.x.

Onofri, S. et al. (2015). Survival of Antarctic Cryptoendolithic Fungi in Simulated Martian Conditions On Board the International Space Station. Astrobiology, 15(12), 1052-9. PMID 26684504. DOI 10.1089/ast.2015.1324.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 9  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya