Поскольку NASA, SpaceX и другие компании стремятся вывести освоение космоса человеком на новый уровень, необходимы новые решения, которые помогут будущим астронавтам выжить в течение месяцев и даже лет в суровой космической среде.
Особенно сложным аспектом длительных полетов на Марс и в другие части Солнечной системы будет диетическое питание. При нынешних технологиях людям потребуется около девяти месяцев, чтобы достичь красной планеты, а это значит, что они должны сделать все возможное, чтобы оставаться как можно более здоровыми и активными.
Недавно Mars City Design и Innovation Labo Tokyo совместно запустили космический проект «Астробиом». Цель проекта — создание космической медицины, технологии микробиома и кулинарных инноваций для будущих космических путешествий.
Объяснила генеральный директор и основатель Mars City Design Вера Муляни по электронной почте компании Interesting Engineering (IE).
«Мы просто не предназначены для жизни вне Земли!».
По мнению Муляни и команды Astrobiome Space Project, ключ к решению этой проблемы заключается в использовании суперпостбиотических метаболитов для поддержания здоровья кишечника.
Суперфуд для космических путешествий
Космические исследования, несомненно, наносят вред человеческому организму в течение длительных периодов времени. Хотя самый долгоживущий член экипажа Международной космической станции (МКС) провел на борту орбитальной космической станции более года, МКС относительно защищена магнитным полем Земли.
Выходя дальше в космос, вы не только сталкиваетесь с эффектом микрогравитации; человеческое тело также подвергается шквалу космической радиации.
И то, и другое вызывает ощутимые физические результаты, такие как рак, потеря костной массы, воспаление и нейродегенерация, вызывающая когнитивные и зрительные нарушения и бесчисленное множество других возможных долгосрочных проблем со здоровьем.
Хотя некоторые действия, например, физические упражнения в космосе, могут помочь смягчить последствия длительного космического путешествия, может потребоваться другой подход.
Недавние исследования показали, что здоровье нашего кишечника и пищеварительной системы связано с настроением и психическим здоровьем в двунаправленной коммуникационной сети — это означает, что они оба влияют друг на друга и должны рассматриваться в связи друг с другом.
Учитывая этот контекст, в рамках проекта «Астробиом» разрабатываются суперпостбиотические метаболиты, которые могут быть использованы в качестве ингредиента в продуктах питания. Также в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур — как на Земле, так и в космосе.
Мульяни описал «Астробиом» как «первый в мире постбиотик, созданный с высокой точностью методом сложной совместной ферментации».
Он «напрямую доставляет наиболее важную «пищу» в наши митохондрии, минуя пробиотический процесс, когда живые бактерии могут неэффективно выполнять свою работу в кишечнике хозяина, [особенно] когда хозяин живет в таких экстремальных условиях, как космические путешествия, или просто имеет плохое питание.
По словам автора это поможет будущим исследователям космоса «поддерживать здоровье кишечника и мозга, чтобы улучшить общее состояние здоровья, физические, эмоциональные и когнитивные показатели».
Более того, «такая немедленная доставка метаболитов в наши клетки крайне необходима для быстрого восстановления и регенерации клеток». В долгосрочном применении космические экипажи могут получить пользу от эпигенетических сдвигов, благодаря их более жизнеспособным митохондриям, как результат приема этих метаболитов». Это, продолжает она, «имеет решающее значение для выживания во время длительных космических путешествий».
Как долгожители Японии повлияли на космические путешествия
Разработка добавки Astrobiome была отчасти обусловлена исследованиями растущего столетнего населения Японии. В прошлом году, согласно официальным данным, в Японии насчитывалось более 90 000 граждан в возрасте 100 лет и старше, а количество столетних людей увеличилось в пять раз по сравнению с 20 годами ранее.
«В 2001 году наша группа ученых изучала столетних людей на Окинаве, чтобы понять, как они смогли прожить долгую, здоровую и радостную жизнь».
Удивительно, но их результаты противоречили широко распространенному мнению о том, что здоровое питание, например, средиземноморская диета, является единственным секретом долголетия.
«Столетние люди, с которыми встретились наши ученые, не обязательно придерживались самой здоровой диеты», говорит автор.
Кроме того, они были заядлыми курильщиками! Тем не менее, они прожили долгую жизнь, сохраняя молодость духа и занимаясь физической деятельностью, например, сельским хозяйством. Позже исследователи выяснили, что одним из секретов было отсутствие воспаления в их пищеварительной системе.
Тестирование свойств постбиотических метаболитов в космосе
В конечном итоге, «Астробиом» — это кульминация многолетних постепенных исследований здоровья кишечника и потенциала постбиотических метаболитов в космосе.
Astrobiome состоит из более чем 600 уникальных типов микробиоты для питания наших митохондрий, так что когда мы принимаем его. Мы можем иметь такой же уровень производительности митохондрий и силы иммунной системы в нашем организме, как у тех столетних людей.
Помимо исследования японских столетних людей, команда космического проекта в последние месяцы тщательно проверяла свойства своего постбиотического метаболита.
Форматы доставки Astrobiome включают добавки для людей, а также для растений. Для растений это естественное удобрение, биостимулятор в виде геля, который основан на метаболитах, что устраняет необходимость в химических удобрениях.
Одно из недавних исследований, проведенное Мэделин Уитакер, студенткой факультета клеточной и биомолекулярной инженерии Университета Пердью, и доктором Маршаллом Портерфилдом, создателем лаборатории NASA GeneLab, на исследовательской станции в пустыне Марса, показало более высокую производительность растений, обработанных Astrobiome.
Растения имели заметно более пикантный вкус (возможно, из-за наличия большего количества питательных веществ и повышенного содержания хлорофилла) и отличались более длительным сроком хранения, а также сниженным потреблением воды и энергии, что делает их более подходящими для выращивания в космосе.
Во время слепой дегустации пять из шести аналоговых астронавтов заявили, что предпочитают зелень, обработанную «Астробиомом», поскольку она кажется им более яркой и свежей на вкус.
В будущем, Mars City Design планирует отправить на орбиту несколько микрозеленей и применить биостимулятор Astrobiome или удобрение на основе метаболитов, чтобы проверить его эффективность в условиях микрогравитации.
Также планируется протестировать Astrobiome in-vivo на астронавтах, чтобы измерить их уровень REM, качество сна и регуляцию циркадных ритмов.
С начала космической эры рацион питания астронавтов тщательно регулируется, и для полета в космос отбираются только те кандидаты, которые находятся в отличной физической форме.
Однако при длительных полетах этого будет недостаточно для того, чтобы астронавты оставались здоровыми на протяжении всего путешествия. По мере развития освоения человеком космоса и увеличения продолжительности полетов, требования к питанию будут меняться.
