HETANEWS.com - Kecepatan menimbulkan beberapa bahaya besar bagi manusia, dari lubang hitam hingga kematian panas alam semesta. Tetapi ketika umat manusia mempertimbangkan perjalanan ruang angkasa jarak jauh, ada potensi bahaya lain yang lebih kecil yang menurut beberapa peneliti mungkin perlu lebih diperhatikan: mikroba dari Bumi.

Astronot menghadapi banyak masalah kesehatan yang diketahui di luar angkasa, termasuk hilangnya kepadatan tulang, atrofi otot, dan masalah psikologis. Dan di Bumi, para peneliti semakin menemukan bagaimana berbagai bakteri dan mikroorganisme lain yang hidup di dalam dan di luar manusia — mikrobioma manusia — memengaruhi kesehatan fisik dan mental.

Ruang angkasa, tentu saja, adalah lingkungan yang sama sekali berbeda dari Bumi, dengan tingkat radiasi dan gayaberat mikro yang tinggi. Meskipun sains masih jauh dari pasti, perbedaan besar ini dapat menyebabkan perubahan tak terduga pada mikrobioma astronot.

Pada gilirannya, ini dapat mengakibatkan berbagai masalah kesehatan, yang mungkin lebih menonjol pada tugas jarak jauh di luar angkasa, seperti bepergian ke planet lain.

Namun, implikasi dari mikrobioma yang terganggu kurang dipahami, bahkan di Bumi, kata David Pearce, seorang peneliti biosains di Universitas Northumbria dan penulis makalah tahun 2022 yang mengeksplorasi bagaimana perjalanan ke Mars dapat mempengaruhi mikroba di usus - yang membuat kisaran penyakit terkait dan penyakit di luar angkasa sulit diprediksi.

Dan penelitian langsung terbatas karena hanya sekitar 600 orang yang pernah ke luar angkasa. Mereka yang telah melakukan perjalanan biasanya tidak tinggal lama, karena rata-rata lama perjalanan ke Stasiun Luar Angkasa Internasional adalah sekitar enam bulan.

Dan beberapa peneliti belum yakin ada cukup bukti yang menunjukkan bahwa mikrobioma manusia akan banyak berubah di luar angkasa.

Meski begitu, banyak peneliti, termasuk Pearce, mencoba mencari tahu apakah astronot akan memasuki keadaan di mana mikrobioma mereka berubah dengan cara yang merugikan, yang disebut disbiosis.

“Karena mereka akan pergi untuk waktu yang lama, apakah disbiosis itu akan menjadi masalah yang signifikan,” katanya, “atau menyebabkan mereka mengalami dampak kesehatan yang mengganggu kemampuan mereka untuk berfungsi?”

Peneliti mencoba memahami kemungkinan efek ruang pada mikrobioma di dua tempat: pengaturan terestrial yang serupa dalam beberapa hal dengan yang dialami di ruang angkasa, atau di ruang angkasa itu sendiri.

Dalam contoh yang pertama, Norberto González-Juarbe, peneliti utama dengan kelompok penelitian mikrobioma astronot di Grup Penyakit Menular dan Pengobatan Genomik Institut J. Craig Venter, sedang melihat mikrobioma para peneliti yang bekerja di stasiun Concordia dan Neumayer di Antartika.

Dia mengatakan bahwa lokasi-lokasi ini sebagian meniru apa yang dialami astronot di luar angkasa, terutama kegelapan, kurungan, dan kontak manusia yang terbatas.

Tim berencana untuk menganalisis sampel dari para peneliti di stasiun-stasiun ini untuk melihat bagaimana komposisi mikroba dari saluran pencernaan mereka berubah, dan bagaimana sistem kekebalan mereka bereaksi terhadap kondisi seperti stasiun luar angkasa.

Menurut González-Juarbe, hasil awal menunjukkan pergeseran mikroba usus, dan tim saat ini sedang melihat data imunologi. Dia berharap untuk mempublikasikan hasilnya pada akhir tahun ini. Adapun studi yang dilakukan di luar angkasa, ada beberapa.

Satu studi tahun 2019, misalnya, membandingkan mikrobioma astronot Scott Kelly dan saudara kembarnya, Mark, setelah yang pertama pergi ke ISS selama hampir satu tahun mulai tahun 2015. Studi tersebut mengemukakan bahwa mikrobioma Scott Kelly memang berubah di luar angkasa.

Baginya, ini termasuk pengurangan bakteri yang disebut Bacteroidetes, disregulasi yang dikaitkan dengan masalah neurologis, sistem kekebalan, dan metabolisme, serta peningkatan Firmicutes, sejenis bakteri yang dapat membantu memecah pati dan serat tertentu.

Penelitian langsung terbatas karena hanya sekitar 600 orang yang pernah ke luar angkasa. Pada 2019, studi lain dari J. Craig Venter Institute mengamati sembilan astronot yang menghabiskan antara 6 dan 12 bulan di ISS.

Para astronot mengumpulkan sampel dari berbagai bagian kulit, hidung, dan lidah mereka. Para astronot juga mengumpulkan tinja, darah, dan air liur, bersama dengan sampel dari berbagai permukaan di stasiun dan tempat penampungan airnya.

Kembali ke Bumi, penulis penelitian mengekstrak dan mengurutkan DNA dari sampel untuk melihat bagaimana mikrobioma astronot berubah dari waktu ke waktu.

Studi ini menemukan bahwa berbagai mikroba kulit, termasuk jenis Gammaproteobacteria, menurun jumlahnya, yang menurut teori penulis dapat berkontribusi pada fenomena umum ruam dan hipersensitivitas kulit di antara astronot di luar angkasa.

Temuan juga menunjukkan bahwa mikrobioma gastrointestinal astronot berubah, dan bahwa dua jenis bakteri - Akkermansia dan Ruminococcus, yang tampaknya memainkan peran penting dalam menjaga integritas lendir di saluran pencernaan dan dalam memecah karbohidrat - mengalami penurunan lima kali lipat.

Perubahan mikrobioma usus dapat memengaruhi metabolisme makanan, kesehatan tulang , dan bahkan kognisi, kata González-Juarbe, yang bukan bagian dari studi tahun 2019. Tugas yang lebih lama di luar angkasa - seperti 18 bulan ke Mars dan kembali - kemungkinan akan menambah masalah ini.

"Pepatah, 'Kamu adalah apa yang kamu makan,' sepertinya benar," katanya. "Perubahan mikrobioma secara keseluruhan akan berdampak pada kesehatan otak Anda secara keseluruhan, dan kesehatan kognitif Anda."

Namun, tidak semua orang yakin bahwa mikrobioma manusia berubah di luar angkasa. Studi yang ada memiliki terlalu sedikit subjek untuk menarik kesimpulan, menurut Jack Gilbert, seorang profesor pediatri di University of California San Diego dan kepala bagian biologi untuk Scripps Institution of Oceanography.

“Dengan begitu sedikit orang di sana,” tambahnya, “melakukan studi apa pun dengan ketelitian statistik apa pun sangatlah sulit.”

Gilbert juga skeptis terhadap studi kembar Kelly: "Kami memiliki banyak studi kembar yang kami bandingkan dari waktu ke waktu di Bumi, dan semuanya menunjukkan penyimpangan yang signifikan satu sama lain."

Potensi yang lebih mengkhawatirkan bagi kesehatan manusia di luar angkasa adalah mikroba yang dapat keluar dari tubuh dan menjadi lebih berbahaya, kata Gilbert.

Sebuah studi tahun 2019 oleh Gilbert dan rekan-rekannya menunjukkan hal ini mungkin terjadi. Pada Maret 2016, astronot di ISS mengumpulkan sampel dari meja ruang makan stasiun.

Enam hari kemudian, sampel dibawa kembali ke Bumi. Gilbert dan timnya kemudian mengisolasi mikroba dalam sampel, memilih dua galur jamur Fusarium oxysporum , dan mengurutkan gen mereka.

“Perubahan mikrobioma secara keseluruhan akan berdampak pada kesehatan otak Anda secara keseluruhan, dan kesehatan kognitif Anda,” kata González-Juarbe.

Tim kemudian membandingkan sampel jamur yang diisolasi dengan 62 strain lain dan menemukan bahwa genetika dari sampel ISS berbeda dari rekan-rekan mereka di darat. Tim juga menggunakan cacing kecil yang disebut nematoda pada kedua sampel tersebut. Mereka menemukan bahwa beberapa mikroba yang berasal dari ISS membunuh lebih banyak cacing ini.

Gilbert mengatakan bahwa mungkin jamur menjadi lebih patogen dalam menanggapi kerasnya ruang, meskipun timnya sedang mengerjakan studi baru untuk membantu memperjelas hubungan itu. Mikroba lebih menyukai daerah yang hangat dan lembab, seperti lingkungan di dalam tubuh manusia.

Jadi, mikroba yang melarikan diri dari habitat itu ke permukaan yang dingin dan kering - juga tunduk pada radiasi dan kurangnya gravitasi - dapat mengambil keterampilan bertahan hidup baru dari generasi ke generasi, katanya.

“Sayangnya,” tambahnya, “beberapa dari strategi bertahan hidup itu dikaitkan dengan hal-hal seperti resistensi antibiotik atau peningkatan virulensi terhadap manusia.”

Gilbert mencatat bahwa astronot yang dipilih untuk pergi ke luar angkasa seringkali sangat sehat, sehingga kemungkinan mereka sakit dari salah satu mikroba jahat ini kecil.

Namun, jika seseorang dalam perjalanan panjang ke Mars memiliki sistem kekebalan yang lemah akibat keracunan makanan atau kelelahan, tambahnya, mereka dapat terinfeksi oleh "para penyintas Mad Max yang hardcore ini."

Riset yang ada tentang mikrobioma manusia di luar angkasa meninggalkan banyak hal yang tidak diketahui, menurut semua peneliti yang berbicara dengan Undark.

Misalnya, Nicole Buckley, pemimpin tim dengan program SciSpacE Badan Antariksa Eropa — atau ilmu lingkungan luar angkasa — mencatat bahwa sulit untuk mengatakan apakah ada penyakit di luar angkasa, seperti kurang tidur, disebabkan oleh gangguan mikroba, atau jika mikroba adalah hanya berkontribusi atau bereaksi terhadap penyakit lain.

Juga tidak jelas, sejauh ini, adalah bagaimana para peneliti dapat menstabilkan kembali mikrobioma seseorang di luar angkasa, jika itu dibuang hingga menyebabkan penyakit, kata Pearce.

Misalnya, transplantasi tinja - yang melibatkan transplantasi bakteri menguntungkan dari tinja donor yang sehat ke seseorang yang sakit - dapat membantu memulihkan fungsi kekebalan untuk orang dengan penyakit tertentu.

Tetapi karena mikrobioma sangat kompleks, “tidak seperti pemberian obat yang memiliki hasil,” katanya. "Anda mengelola organisme yang mungkin menjadi mapan dan memiliki hasil yang diinginkan, atau mungkin tidak menjadi mapan dan tidak memiliki hasil yang Anda harapkan."

Namun, beberapa peneliti mencatat bahwa perubahan yang cukup sederhana dapat membuat perbedaan bagi astronot.

González-Juarbe mengatakan bahwa menyediakan buah dan sayuran segar serta makanan berserat tinggi dapat menumbuhkan mikroba yang menghasilkan asam lemak rantai pendek di perut, yang membantu mendukung sistem kekebalan tubuh.Buckley mencatat bahwa makanan pra dan probiotik juga dapat membantu di bidang ini.

Astronot di luar angkasa memang memiliki akses ke makanan beku-kering, menurut email dari Grace Douglas dari Proyek Teknologi Pangan Lanjutan NASA, yang memiliki "tingkat normal mikroorganisme yang relevan dengan makanan," tetapi diproses untuk menghindari patogen apa pun.

Astronot juga menerima sejumlah kecil buah dan sayuran segar melalui misi pasokan. Namun, menurut Buckley, mikrobioma yang sehat membutuhkan pembatasan makanan olahan dan bahkan lebih banyak buah dan sayuran segar dan makanan berserat tinggi.

Gilbert mencatat bahwa astronot yang dipilih untuk pergi ke luar angkasa seringkali sangat sehat, sehingga kemungkinan mereka sakit akibat salah satu mikroba jahat ini kecil.

ESA saat ini sedang mengerjakan sebuah studi di mana mereka menyediakan senyawa yang ditemukan dalam ASI manusia yang disebut oligosakarida, kelompok karbohidrat terkait, dengan pola makan para peneliti yang tinggal di stasiun penelitian Concordia di Antartika selama lebih dari setahun.

Senyawa ini diyakini penting dalam menciptakan mikrobioma sehat pada bayi. Studi ini akan menguji dampak oligosakarida pada mikrobioma peneliti, sistem kekebalan, dan suasana hati.

Masih ada bidang lain yang perlu dieksplorasi yang dapat memajukan pemahaman ilmu pengetahuan tentang efek luar angkasa pada mikrobioma manusia.

Misalnya, ada kebutuhan untuk lebih banyak informasi tentang astronot individu dan keseimbangan mikroba mereka, apa yang menyebabkan mikrobiom mereka menjadi stabil atau tidak stabil, kata Pearce.

Pearce menambahkan bahwa astronot mungkin menghadapi patogen oportunistik yang sudah dikenal — mikroba yang biasanya jinak, tetapi bisa menjadi berbahaya ketika sistem kekebalan seseorang melemah, di antara faktor-faktor lain — seperti yang bertanggung jawab atas MRSA , yang ditemukan pada 2 persen orang.

Tapi mungkin ada "unknown unknowns" di area ini, katanya: mikroba yang akan dibawa manusia ke luar angkasa memiliki potensi yang belum ditemukan untuk menjadi patogen.

Saat ini, juga tidak ada yang tahu bagaimana mikrobioma manusia akan berubah dalam perjalanan panjang ke Mars, dibandingkan dengan tinggal yang relatif singkat di ISS, kata Pearce.

Tetapi mengingat skala waktu penerbangan luar angkasa ke planet merah - yang direncanakan NASA untuk akhir 2030-an atau awal 2040-an - para ilmuwan memiliki banyak waktu untuk lebih memahami peran mikrobioma bagi kesehatan astronot, tambahnya.

Sampai saat itu, Pearce mengatakan bahwa para peneliti harus terus menggunakan sarana yang tersedia untuk mereka, apakah itu studi terestrial yang meniru ruang angkasa, studi di luar angkasa itu sendiri, atau hanya tes yang bertujuan untuk lebih memahami mikrobioma manusia yang aman di tanah. "Tidak ada satu cara kita akan mendapatkan jawaban untuk ini," katanya.

Sumber: undark.org