Космічні подорожі впливають на мозок астронавтів, але мікроби у меню можуть допомогти
Нагодувати астронавтів у тривалій місії на Марс — складне завдання. Науковці Доріт Донов’єль та Феліс Джака, які займаються охороною здоров’я людей у космосі, розповідають, що будь-які тривалі місії неможливі без мікробів. Вчені розповіли для The Conversation, як мікроби впливають на успіх космічних місії та колонізацію планет. SPEKA вибрала головне із статті.
Чому ми досі не змогли полетіти на Марс?
Традиційно Марс вважають не надто привабливою планетою для експедицій. Щоб дістатися її, люди провели вже понад 100 місій, переважно пролітні апарати та супутники. Більшість із них закінчувалися невдало, особливо серед марсоходів — апарти втрачали зв’язок або не могли сісти на іншопланетному рельєфі.
Річ у тім, що політ навіть на доземну орбіту потребує чималих витрат палива. Тому летіти із повністю увімкнутими двигунами протягом кількох місяців неможливо. Саме тому навіть запуски супутників планують під час стартових вікон — періоду, який підходить для запуску ракети. Відстань від Землі до Марсу — 57 млн км, але через положення на орбіті може відрізнятися. Період «стикування» планет відбувається кожні два роки.
Такий шлях триватиме 8-9 місяців. Тому для відрядження астронавтів потрібно розуміти, як забезпечувати їх харчуванням, водою та рештою потрібних для життя засобів. Навіть міжнародна космічна станція зараз залежить від зовнішніх постачань. Тому корабель, очевидно, повинен мати велику корисну масу, що знову впливає на потребу в паливі.
Крім того, польоти у глибокий космос наражатимуть людей на величезні фізичні та психологічні випробування. Йдеться про тривалу ізоляцію від близьких, надзвичайну нестачу простору та ресурсів, а також труднощі мікрогравітації.
Порушення циркадних ритмів астронавтів, тривале опромінення та зміна дієти також можуть знизити їхні когнітивні здібності та самопочуття. Небезпечні умови можуть спричиняти проблеми із психічним здоров’ям.
Чому дієта важлива для психічного здоров’я?
Підписуйтеся на наші соцмережі
Ми вже знаємо, що якість харчування людей впливає не лише на фізичне, але й на психічне здоров’я.
Якість раціону пов’язана з ризиком депресії чи тривоги. Клінічні випробування показують, що покращення якості дієти може полегшити симптоми депресії та тривоги. Дієта також впливає на розмір і функцію певної ділянки мозку — гіпокампу, яка має вирішальне значення для навчання та пам’яті, а також для підтримання психічної рівноваги. Коли навіть молоді здорові люди їдять «шкідливу» їжу, аспекти пізнання, пов’язані з гіпокампом, швидко погіршуються.
Водночас дослідження показують, що дієта, яка містить більше різноманітних рослинних продуктів і морепродуктів (які багаті на омега-3 жирні кислоти), сприяє кращій когнітивній діяльності. Це дослідження проводили у закритій камері протягом 45 днів, призначеній для імітації умов у космосі.
Якою має бути космічна їжа
Космічна їжа повинна подобатися різноманітній команді та залишатися поживною протягом тривалого часу (імовірно, три-п’ять років місії). Вона також має бути легкою та компактною, щоб розміститися на космічному кораблі.
Якщо ви дивилися фільм «Марсіанин», то знаєте, що мікроби є вирішальним аспектом вирощування їжі та необхідні для підтримання життя та функціонування людини.
Ми еволюціонували разом із трильйонами різних мікробів, які живуть на нашій шкірі та в усіх наших нішах і порожнинах, і є господарями для них. Це стосується рота, носа, легенів і кишківника.
Більшість цих мікробів є бактеріями. Найбільше їх у кишківнику, де вони впливають на наше травлення, обмін речовин, імунну, ендокринну (гормонну) і нервову системи.
Дієта також може впливати на те, як мікроби у кишківнику впливають на мозок, зв’язок, відомий як вісь кишківник-мозок-мікробіоти. Зв’язок між кишковими мікробами та психічним здоров’ям і поведінкою є двостороннім. Кишкові мікроби впливають на наше психічне здоров’я та поведінку. Інші компоненти наших мікробіомів (віруси, грибки та навіть паразити), а також мікробіом ротової порожнини та легень також пов’язані з психічним здоров’ям і здоров’ям мозку.
Важливо те, що ми ділимося мікробами з іншими, зокрема через обмін повітрям, що є дуже актуальним у системах закритого середовища, наприклад, усередині космічних кораблів.
Тому важливо забезпечити, щоб усі астронавти мали найздоровіші та найрізноманітніші мікроби протягом усієї місії.
Як ми можемо стимулювати здоровий мікробіом?
Ми повинні думати не лише про саму їжу. Нам також потрібно думати про те, як ми вирощуємо їжу, якщо хочемо підтримувати здорові мікробіоми.
Дійсно, мікроби відіграють важливу роль у складі поживних речовин і фітохімічних речовинах рослин, а мікроби у ґрунті, рослинах і людині взаємопов’язані. Дослідження, опубліковане у 2023 році, підтверджує, що бактерії на овочах та інших рослинних продуктах знаходять свій дім у кишківнику людини, збільшуючи різноманітність мікробів.
Але сучасні способи вирощування їжі на космічних кораблях не використовують природний ґрунт. Стандартні методи «вертикального землеробства» вирощують рослини в альтернативному середовищі — щось на кшталт системи гідропоніки. Тож нам може знадобитися додати до цих систем оптимізований мікробний коктейль, щоб покращити здоров’я продуктів, які вирощують і їдять астронавти.
Сама ферментація створює тисячі різних біологічно активних молекул, зокрема деякі вітаміни, які позитивно впливають на здоров’я. Хоча ми ще не знаємо, які типи ферментованих продуктів можливі у космосі, ми могли б додати ферментовані продукти, як-от кімчі та квашену капусту, до раціону астронавтів на Землі.
Пробіотики та пребіотики як добавки також можуть бути необхідними. Пробіотики — це живі мікроби, які продемонстрували користь для здоров’я, а пребіотики — це їжа для цих здорових мікробів.
