Sławosz Uznański-Wiśniewski leci na ISS. Przeprowadzi unikalny eksperyment

Sławosz Uznański-Wiśniewski to pierwszy polski astronauta, który leci na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Start misji Axiom Mission 4 z jej polskim elementem o nazwie Ignis zaplanowano na 8 czerwca. Rodak w trakcie swojej wyprawy na ISS przeprowadzi kilkanaście eksperymentów. Wśród nich jest Yeast TardigradeGene, za którym ukrywa się konsorcjum trzech polskich uczelni wyższych.

Yeast TardigradeGene to jeden z 13 eksperymentów, który został zatwierdzony przez Europejską Agencję Kosmiczną w ramach polskiej misji Ignis. To duże wyróżnienie, bo nadesłano kilkadziesiąt propozycji, ale nie wszystkie z nich Sławosz Uznański-Wiśniewski mógłby przeprowadzić na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Niezbędna była selekcja.

Yeast TardigradeGene to wspólny wysiłek specjalistów z trzech polskich uczelni. Są to Uniwersytet Szczeciński, Uniwersytet Adama Mickiewicza w Poznaniu i Uniwersytet Śląski w Katowicach. Opieką merytoryczną zajęła się prof. dr hab. Ewa Szuszkiewicz z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Szczecińskiego, z którą mieliśmy okazję porozmawiać.

Eksperyment opracował specjalny i interdyscyplinarny zespół. Jego pozostałymi członkami są dr hab. Franco Ferrari (Instytut Fizyki, Uniwersytet Szczeciński), dr hab. Nina Antos-Krzemińska, dr hab. Łukasz Kaczmarek, dr Andonis Karachitos oraz prof. dr hab. Hanna Kmita (Uniwersytet Adama Mickiewicza w Poznaniu) i dr hab. Izabela Poprawa (Uniwersytet Śląski w Katowicach).

Faza przygotowywania eksperymentu do wysyłki na Międzynarodową Stację Kosmiczną rozpoczęła się już w zeszłym roku. Było to złożone zadanie, które potrwało kilka miesięcy. 26 maja ładunek wyruszył na miejsce startu misji Ax-4.

Eksperyment Yeast TardigradeGene ma na celu zbadanie wpływu mikrograwitacji na drożdże. Następnie zostanie oceniona ich przydatność podczas dostarczania żywności astronautom w trakcie misji kosmicznych, a nawet pobytu na innych światach. Tutaj pod uwagę bierze się obecnie przede wszystkim Księżyc oraz planetę Mars, gdzie w przyszłości mają odbyć się misje załogowe.

Dawid Długosz: Skąd pomysł na właśnie taki eksperyment do przeprowadzenia na ISS?

Prof. dr hab. Ewa Szuszkiewicz: Źródłem pomysłów zwykle jest chęć poznania i tak też zaczęła się nasza przygoda z eksperymentami w przestrzeni kosmicznej. Interesuje nas bowiem w jaki sposób odmienna od ziemskiej grawitacja wpływa na łączenie się komórek ze sobą, ich namnażanie, wzrost, zróżnicowanie, starzenie się oraz programowaną śmierć. Chcemy również ocenić jakie jest prawdopodobieństwo pojawienia się efektów stochastycznych u człowieka po otrzymaniu niskiej albo średniej dawki promieniowania jonizującego.

Pytania te są o tyle istotne, że podróże w przestrzeni kosmicznej to już rzeczywistość a nie marzenie (paraboliczne loty turystyczne, planowane załogowe misje na Księżyc i Marsa). Turyści i astronauci podczas takich podróży przebywać będą w warunkach odmiennych od tych, jakie panują na Ziemi. Będą musieli się zmierzyć na przykład z mikrograwitacją, hipergrawitacją, zmniejszonym polem magnetycznym czy wysokimi dawkami promieniowania jonizującego. Musimy więc poznać zagrożenia związane z pobytem człowieka w przestrzeni kosmicznej i umieć się przed nimi zabezpieczyć. Ponadto, powstanie stałych baz na Marsie będzie wymagało wytworzenia ekosystemu nadającego się do życia. Konieczne jest więc zrozumienie czy inne organizmy przetrwają i będą się rozmnażać w pozaziemskim środowisku.

Kierując się tymi argumentami, przygotowaliśmy serię eksperymentów, których celem jest ocena krótko - i długoterminowych zagrożeń związanych z podróżami kosmicznymi oraz badaniami przestrzeni kosmicznej. Jednym z nich jest właśnie Yeast TardigradeGene, który polegać będzie na sprawdzeniu możliwości ochrony komórek drożdży piekarniczych przez mitochondrialne białko niesporczaków, opisywanych jako jedne ze zwierząt najbardziej odpornych na warunki ekstremalne.

Nasz eksperyment został przygotowany również z myślą o poprawie życia na naszej planecie. Jego wyniki przyczynią się do wzmocnienia dwóch fundamentalnych dziedzin życia ludzkiego, a mianowicie pozyskania odpowiedniej ilości pożywienia i energii. Drożdże stanowią bowiem podstawę w produkcji wyrobów piekarniczych i biopaliw. Wzmocnienie szczepów drożdży, które jest jednym z oczekiwanych wyników naszego eksperymentu, zwiększy wydajność procesów bioprodukcji, a tym samym łatwiej będzie zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na pożywienie i energię.

Dawid Długosz: Czy są szukane także inne sposoby związane z dostarczaniem żywności astronautom przebywającym w kosmosie?

Prof. dr hab. Ewa Szuszkiewicz: W kosmosie, jak również na Księżycu i na najbliższych planetach, trudno jest o żywność. Z powodu ogromnych odległości w porównaniu do tych, do których jesteśmy przyzwyczajeni na Ziemi, korzystniej jest produkować żywność bezpośrednio na miejscu niż transportować ją z naszej planety. Na przykład, misja składająca się z sześciu członków załogi pozostająca na Marsie przez około 500 dni będzie potrzebowała w przybliżeniu 5 ton pożywienia plus kolejne 8-10 ton podczas międzyplanetarnych lotów i na wypadek trudnych do przewidzenia okoliczności. Transport i przechowywanie dużej ilości pożywienia to spore wyzwanie logistyczne, zwłaszcza że pożywienie musi być przechowywane w odpowiednich warunkach, aby nie uległo zepsuciu. Opracowanie systemu produkcji żywności poza Ziemią jest więc koniecznością.

Idealny system produkcji pożywienia powinien dostarczać w odpowiednim momencie odpowiedniej ilość żywności w atrakcyjnej formie, wykorzystując minimalną ilość produktów i pozostawiając jak najmniej odpadów.

Rozważane są różne rozwiązania, takie jak na przykład systemy oparte na uprawie roślin, glonów, hodowlii owadów, mięsa in vitro czy wykorzystaniu mikroorganizmów. Te ostatnie mają dużą przewagę nad pozostałymi, a mianowicie wymagają mniej produktów niezbędnych do przygotowania pożywienia, podwajają szybko biomasę i w ogólności łatwiej poddają się procesom bioinżynierii. Drożdże piekarskie użyte w naszym eksperymencie są doskonałym tego przykładem. Technologie druku 3D sprawią ponadto, że potrawy przygotowane na bazie mikroorganizmów będą nie tylko smaczne i zdrowe, ale również apetycznie wyglądające.

Inne mikroorganizmy, takie jak sinica Spirulina czy glon Chlorella są już spożywane jako suplementy diety czy dodatki do jedzenia tutaj na Ziemi. Mogłyby więc być użyte również w kosmosie. Jednakże nie są one tak dobrze znane jak drożdże i nie tak łatwo poddają się modyfikacjom genetycznym.

Dawid Długosz: Jakie skutki może mieć wasz eksperyment?

Prof. dr hab. Ewa Szuszkiewicz: Nasz eksperyment jest doskonałym przykładem tego jak rezultaty badań, wydawałoby się czysto poznawczych, można wykorzystać w celu poprawy życia ludzi zarówno na Ziemi jak i poza nią, czyli w przestrzeni kosmicznej.

Oczekiwanym skutkiem naszego eksperymentu będzie zwiększenie wśród społeczeństwa świadomości roli eksploracji przestrzeni kosmicznej w dalszym rozwoju cywilizacji oraz pokazanie, że dzięki najnowszym zdobyczom nauki możliwe będą wkrótce bezpieczne podróże ludzi na najbliższe Ziemi obiekty Układu Słonecznego. Marzenie wielu ludzi to postawienie stopy na Marsie. Nasz eksperyment może mieć duży wkład w realizację tego marzenia, poprzez zapewnienie pożywienia dla astronautów podczas długotrwałej podróży.

Skutki te mogą objąć dużą część społeczeństwa, gdy mówimy o możliwości zwiększenia liczby ludzi żyjących w dobrobycie. Natomiast podróż na Marsa przez pewien czas dotyczyć będzie tylko nielicznej grupy astronautów. Dla pozostałych członków społeczności będzie to nadal marzenie, ale już nie abstrakcyjne marzenie tylko takie jak najbardziej realne.

Wzrost zainteresowania eksploracją kosmosu jest siłą napędową gospodarki nie tylko w sektorze kosmicznym. Wyniki naszego eksperymentu będą miały istotne znaczenie aplikacyjne, w tym dotyczące konstrukcji szczepów drożdży o zwiększonej odporności na warunki ekstremalne, jak i pewnych rozwiązań poprawiających funkcjonowanie organizmów bardziej złożonych, w warunkach podróży kosmicznej. Przyczynią się więc do intensyfikacji działań w przestrzeni kosmicznej, do realizacji projektów założenia baz na Księżycu i Marsie. Stworzy to wzrost zapotrzebowania na nowe technologiczne rozwiązania. Możliwość produkcji żywności w warunkach mikrograwitacji czy potencjalnie w przyszłości w warunkach środowiska Marsa mogłaby przynieść znaczne korzyści finansowe. Wyniki naszego eksperymentu posłużą również w rozwoju branży piekarniczej i produkcji biopaliw.

Nasz eksperyment to bardzo wdzięczny temat do przedstawienia na lekcjach w szkołach, a nawet na wykładach, ćwiczeniach, konwersatoriach czy po prostu podczas ćwiczeń w laboratoriach. Na naszych uczelniach prowadzone są zajęcia z astrobiologii, na których tematy eksperymentów na ISS są zawsze obecne. Podobnie jest z biologią molekularną czy fizyką medyczną i biologiczną.

Nie są to zwykłe drożdże, choć warto odpowiedzieć, dlaczego zdecydowano się właśnie na nie. Wybór padł m.in. z powodu, że dzielą one z ludźmi 30 proc. własnego genomu oraz przechodzą podobne procesy biochemiczne. Ponadto mogą być nie tylko źródłem żywności dla astronautów. Pod uwagę bierze się także wykorzystanie drożdży w ramach biopaliwa.

Drożdże wysyłane na Międzynarodową Stację Kosmiczną wzbogacononiesporczakami. Tutaj o wyborze również przesądziły pewne cechy. Pod tym względem są to jedne z najbardziej odpornych organizmów na Ziemi. W sytuacjach stresowych wytwarzają specjalne białka. Poddanie ich warunkom mikrograwitacji powinno sprawić, że również dojdzie do aktywacji pewnych mechanizmów. Sławosz Uznański-Wiśniewski będzie doglądał eksperymentu.

Głównym celem eksperymentu jest sprawdzenie, czy drożdże wzbogacone niesporczakami będą w stanie przetrwać warunki kosmiczne. To pozwoli na dalszą ocenę pod względem przydatności w trakcie przyszłej uprawy w mikrograwitacji.

Misja Axiom Mission 4, w której udział bierze Sławosz Uznański-Wiśniewski, ma start planowany na 8 czerwca. Tego dnia z Florydy zostanie wystrzelona kapsuła załogowa Dragon z czwórką astronautów, która zostanie umieszczono na szczycie rakiety Falcon 9. Warto dodać, że SpaceX wykorzysta booster, który już raz wcześniej poleciał w kosmos w misji z satelitami Starlink.

11 z 13 eksperymentów Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego leci na pokładzie statku Dragon z polskim astronautą. Z racji ograniczeń nie wszystkie z nich udałoby się zmieścić i dwa wysłano na Międzynarodową Stację Kosmiczną wcześniej. W ramach misji cargo i były to LeopardISS oraz Stability of Drugs.

Eksperyment Yeast TardigradeGene leci wraz z Uznańskim i trafi na Międzynarodową Stację Kosmiczną razem z polskim astronautą. Wiemy, że drożdże z niesporczakami były niedawno przygotowywane do wysłania na Florydę, gdzie odbędzie się start misji Ax-4. Miały tam trafić w miniony poniedziałek.

Wybór Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego do lotu na Międzynarodową Stację Kosmiczną ogłoszono niespełna dwa lata temu. Potem polski astronauta przechodził różne szkolenia. Cykl zakończył się w kwietniu. W zeszłym tygodniu Axiom Mission 4 dostało zgodę na start i załoga trafiła na kwarantannę.

Załoga Ax-4 spędzi na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej około dwóch tygodni. Następnie wróci na Ziemię. Oczywiście tym samym statkiem Dragon, którym poleci na ISS.

Dla Polski oraz rodzimego sektora przemysłu i nauki jest to wyjątkowe wyróżnienie. Więcej na ten temat opowiedziała nam dr Aleksandra Bukała z Polskiej Agencji Kosmicznej, która jest zarazem szefową rodzimej misji Ignis. Przy okazji zachęcamy do odsłuchania kolejnego odcinka naszego specjalnego podcastu wideo, gdzie rozmawiamy o polskiej branży kosmicznej z dr inż. Adamem Dąbrowskim z firmy Astronika.

***

Bądź na bieżąco i zostań jednym z 87 tys. obserwujących nasz fanpage - polub GeekWeek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!