Коллектив ученых из Финляндии, Бельгии, Франции совместно с исследователями Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) и Института медико-биологических проблем РАН определил возможные очаги бактериального заражения в замкнутом пространстве близком по конфигурации к замкнутой экосистеме космического назначения. В ходе наземного эксперимента ученые выяснили, что бактерии скапливаются в местах, где возникают завихрения воздушных потоков и застои. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Environmental Sciences. 

Распространение микроорганизмов, например, бактерий, грибковых спор, вирусов, в замкнутых пространствах представляет серьезную опасность для находящихся там людей. В случае космической станции микробы могут стать одной из угроз для здоровья экипажа и успешности космической миссии. Чтобы избежать таких проблем в космосе, ученые исследуют этот вопрос на близких по свойствам и конфигурации объектах на Земле. Для подобных экспериментов идеально подходит созданная в Красноярске замкнутая система жизнеобеспечения БИОС-3. В комплексе БИОС-3 не раз проводились длительные эксперименты по замыканию экологического цикла, включающего человека.

foto-1.jpg 

Изображения клетки стафилококка и споры бациллы со стенок герметичного объема. Микроорганизмы изначально были выделены на борту МКС, позже доставлены на Землю и использованы в экспериментах

В рамках проекта, поддержанного Европейским союзом, БИОС-3 был использован для оценки распространения микроорганизмов внутри герметичного пространства. Ученые рассчитали, как частицы будут распределяться в воздушных потоках внутри замкнутого герметичного объекта. Выяснилось, что основными очагами их скопления являются зоны, в которых возникают завихренные воздушные потоки либо наблюдается полное отсутствие движения воздуха.

Исследователи показали, что основная информация, которая требуется для оценки скорости и направленности распространения микробов, а также мест их концентрации в замкнутом пространстве – это направление воздушных потоков и характеристика начального распределения микрофлоры внутри системы. В качестве имитатора бактерий ученые использовали мелкодисперсные частицы, соответствующие по размеру, весу и объему бактериям. В ходе проекта была разработана математическая модель, имитирующая распределение частиц. Прогнозируемое в расчетах распределение механических частиц совпадало с наблюдениями в самой системе. Чтобы убедиться в адекватности модели внутри БИОС-3 были распылены культуры микроорганизмов, выделенные на МКС и доставленные на Землю. Наиболее распространенными бактериями и грибами из воздуха космических аппаратов являются виды Staphylococcus и Bacillus, а также Penicillium и Aspergillus.

«Эксперимент показал, что знаний о начальных условиях, силе и направлении воздушных потоков, и размерах частиц достаточно для того, чтобы посчитать, как они перемещаются. Расчетным путем можно определить зоны, куда попадают или где с наибольшей вероятностью скапливаются бактерии или любые другие механические частицы, аналогичные по размеру микробам. Обладая этой информацией, специалисты смогут предсказать и принять профилактические меры, включая оперативную обработку потенциально зараженных пространств», - рассказал доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией управления биосинтезом фототрофов Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН Александр Тихомиров.

foto-2.jpg 

Трехмерная модель герметичного объема, использованного в эксперименте по распылению космических микробов

В целом вопрос распространения микробов или взвешенных частиц в замкнутых пространствах важен не только для космических, но и земных ситуаций. Например, часто возникает необходимость предсказать распространение микрофлоры в самолете или в крупных общественных помещениях, таких как детские сады или кинотеатры. Использованные в проекте подходы можно использовать для выработки регламентов проветривания помещений. Речь может идти даже об изменении конфигурации пространств, с целью уменьшения возможности контакта людей со скоплениями микрофлоры. Подобные сценарии заражения можно заранее просчитать на математической модели, а затем модифицировать при необходимости внутреннюю конфигурацию пространства.

_____________________________________________________________________

Напомним, в системе жизнеобеспечения БИОС-3 были проведены первые в мире эксперименты по замыканию биологического круговорота с экипажами из двух и трех человек. Самый длительный эксперимент, проведенный в 1972 году, продолжался 180 дней. В результате, ученым удалось достичь полного замыкания системы по газу и воде. При этом система воспроизводила до 70% потребностей экипажа в пище.

Сейчас при поддержке Российского научного фонда красноярские ученые ведут эксперимент по отработке новых технологий замыкания цикла и жизнеобеспечения человека в космосе. Красноярские биофизики в настоящее время запустили годичный эксперимент с малой замкнутой экологической системой жизнеобеспечения, рассчитанный на небольшую долю присутствия человека. Участники эксперимента, не нарушая герметизации камер, с помощью специального шлюза, периодически «заходят» в камеры для взятия проб и ухода за растениями.

В результате таких исследований планируется разобраться в механизмах поддержания круговоротных процессов, которые необходимо знать для создания систем жизнеобеспечения человека с высокой степенью автономности. Подобные системы можно использовать как для создания внеземных баз при колонизации Луны или Марса, так и в труднодоступных регионах на Земле.

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

Источники

Красноярские физики готовятся к борьбе с космическими бактериями
Новости регионов России (regionvest.ru), 27/12/2017
Красноярские физики готовятся к борьбе с космическими бактериями
Лента новостей Красноярска (krasnoyarsk-news.net), 27/12/2017
Красноярские физики готовятся к борьбе с космическими бактериями
Новости@Mail.ru, 27/12/2017
Ученые распылили в камере для космонавтов микробы с МКС и выяснили, как ими не заразиться
ТРК 7 канал # Красноярск, 27/12/2017
Красноярские физики готовятся к борьбе с космическими бактериями
Новости@Rambler.ru, 27/12/2017
Красноярские физики готовятся к борьбе с космическими бактериями
Аргументы и Факты (krsk.aif.ru), 27/12/2017
Красноярские физики готовятся к борьбе с космическими бактериями
Mirtesen.sputnik.ru, 27/12/2017
Красноярские ученые ищут способ защиты от космических бактерий
РЫБИНСКonLine (ryb.ru), 27/12/2017
Красноярские ученые узнали где на МКС растет плесень
Бюро украинских новостей (bun.com.ua), 27/12/2017
В Красноярске ученые изучают космические бактерии
Бомба (bomba.news), 27/12/2017
Красноярские ученые выяснили где на МКС растет плесень
ИА 1-LINE (1line.info), 27/12/2017
Красноярские ученые выяснили где на МКС растет плесень
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 27/12/2017
Красноярские ученые ищут способ защиты от космических бактерий
Новости регионов России (regionvest.ru), 27/12/2017
Красноярские физики готовятся к борьбе с космическими бактериями
Krasnoyarsk.4geo.ru, 27/12/2017
Красноярские ученые ищут способ защиты от космических бактерий
Лента новостей Красноярска (krasnoyarsk-news.net), 27/12/2017
Красноярские ученые ищут способ защиты от космических бактерий
Kp.ru, 27/12/2017
Красноярские ученые ищут методы борьбы с космическими бактериями
Новости регионов России (regionvest.ru), 28/12/2017
Красноярские ученые ищут методы борьбы с космическими бактериями
Городские новости (gornovosti.ru), 28/12/2017
Красноярские ученые ищут методы борьбы с космическими бактериями
Yarsk-info.ru, 28/12/2017
Красноярские ученые приступили к "борьбе с бактериями"
Geopressa.ru, 28/12/2017
Красноярские ученые выяснили, где на МКС растет плесень
Mirtesen.sputnik.ru, 28/12/2017
Красноярские ученые приступили к "борьбе с бактериями"
NewsKey.info, 28/12/2017
Красноярские ученые приступили к "борьбе с бактериями"
Версия Инфо (versiya.info), 28/12/2017
Красноярские ученые выяснили где на МКС растет плесень
ИА МАНГАЗЕЯ (mngz.ru), 27/12/2017
Красноярские ученые выяснили где на МКС растет плесень
Vestisibiri.ru, 27/12/2017
В герметичном объеме на Земле проверили пути расселения космических микробов
Российский научный фонд (рнф.рф), 27/12/2017
Модель поражения бактериями космической станции воссоздали исследователи в Красноярске
Наш Красноярский край (gnkk.ru), 28/12/2017
В герметичном объеме на Земле проверили пути расселения космических микробов | ФАНО России
Федеральное агентство научных организаций (fano.gov.ru), 28/12/2017
Как микробы расселяются по космическому кораблю
Наука и жизнь (nkj.ru), 29/12/2017
Как микробы расселяются по космическому кораблю
ГородСПб.рф, 29/12/2017

Похожие новости

  • 13/02/2018

    В Нью-Дели прошел Российско-индийский фестиваль науки

    ​В Нью-Дели прошел фестиваль науки, посвященный 30-летию сотрудничества России и Индии в атомной энергетике, сообщает пресс-служба компании "Русатом - Международная сеть". По инициативе госкорпорации "Росатом" с 6 по 9 февраля прошли мероприятия, лекции, презентации для учащихся.
    525
  • 19/09/2017

    В реке Енисей обнаружили уникальное разнообразие радиоактивных частиц

    ​Коллектив ученых Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» (КНЦ СО РАН), Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (Новосибирск) и Норвежского университета наук о жизни провел детальные исследования более 200 радиоактивных частиц, обнаруженных в речных долинах реки Енисей в период с 1995 по 2016 годы.
    780
  • 08/07/2017

    Российские ученые получили чувствительные к малым дозам радиации белки

    Группа исследователей из Института биофизики СО РАН, Красноярского государственного аграрного университета, Сибирского федерального Университета (СФУ), а также МГУ им. М. В. Ломоносова разработала чувствительный к радиации белковый комплекс, сообщает пресс-служба СФУ.
    1029
  • 27/11/2018

    Российские биологи расшифровали генетический «секрет» светящихся грибов

    ​Российские биологи идентифицировали все гены, ответственные за биолюминесценцию светящегося гриба. Воссоздание путей синтеза необходимых для этого компонентов — люциферазы и люциферина — в дрожжевых клетках заставило их излучать свет, видимый невооруженным глазом.
    511
  • 05/02/2016

    Красноярские ученые придумали, как выделять белки с помощью микросфер из угольной золы

    ​Ученые Института химии и химической технологии СО РАН и Института биофизики СО РАН на основе магнитных микросфер, полученных из летучих зол угля, создали эффективные многоразовые сорбенты для выделения биологических молекул.
    1710
  • 10/09/2018

    Станет ли экология лучше, если стереть половину населения Земли?

    ​Ведущий научный сотрудник Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» кандидат биологических наук Егор Сергеевич Задереев отвечает на вопрос о том, Станет ли экология лучше, если стереть половину населения Земли.
    241
  • 28/01/2017

    Андрей Дегерменджи: мы предложили посмотреть на экосистемы по-новому

    ​Исследования Института биофизики ФИЦ Красноярского научного центра СО РАН охватывают не только три стихии биосферы — воду, землю и воздух — но и двигаются выше и выше: в космос.  Как выжить в перелетах к другим планетам? Сможем ли мы предотвратить глобальное потепление? Как станет выглядеть Земля через сотни лет? Андрей Георгиевич Дегерменджи, доктор физико-математических наук, академик РАН, с 1996 года руководит Институтом биофизики СО РАН (Красноярск).
    1162
  • 27/04/2017

    Красноярские биофизики научили грибы излучать цвета радуги

    ​Сотрудники института биоорганической химии РАН, красноярского Института биофизики СО РАН и Российского исследовательского медуниверситета им. Пирогова синтезировали искусственное свечение грибов. Помогали российским ученым коллеги из Бразилии и Японии.
    728
  • 26/01/2018

    Ученые установили, что раковые клетки можно удалять с помощью золотых наночастиц и тепла

    ​Российские и канадские ученые разработали способ адресного разрушения раковых клеток с помощью наночастиц золота и теплового воздействия. Доставку терапевтических наночастиц к опухоли осуществляют специальные молекулы.
    830
  • 15/12/2017

    Академик Андрей Дегерменджи: жизнь в астероиде позволит снять целый комплекс проблем

    ​Андрей Георгиевич Дегерменджи - советский и российский ученый-биофизик, академик РАН (2011). Директор Института биофизики СО РАН с 1996 года - об исследованиях красноярских ученых  и системе жизнеобеспечения в экстремальных условиях .
    599