Radzą sobie na wulkanach, czy przetrwają w Kosmosie?

Grzegorz Jasiński: Proszę mi powiedzieć, ku czemu zmierza państwa eksperyment? "Glony wulkaniczne w Kosmosie" - tak jak bym sobie jego tytuł przetłumaczył.

Mgr inż. Ewa Borowska: Mogę więcej powiedzieć, że to są specyficzne glony, które nazywamy właśnie mikroorganizmami ekstremofilnymi, z racji tego, że z tych terenów wulkanicznych, czyli bardzo ekstremalnych pochodzą. Ku czemu zmierzamy? Ku temu, żeby eksplorować dalej przestrzeń kosmiczną. To wysłanie naszego eksperymentu na Międzynarodową Stację Kosmiczną to jest pierwszy krok, ale później zamierzamy również konstruować eksperymenty na Księżyc bądź również na Marsa.

Czyli tak, glony i tak nie mają łatwo. Żyją sobie w trudnym otoczeniu. A państwo jeszcze chcecie im to pogorszyć.

Właśnie o to chodzi, że te glony w tych różnych warunkach stresowych, w różnych czynnikach, które są niekorzystne dla nas, ludzi, adaptują się bardzo szybko. A tym czynnikiem, który możemy sprawdzić właśnie w warunkach kosmicznych, to jest mikrograwitacja. To jest chyba największy stresor, jaki może oddziaływać na mikroorganizmy, czy w ogóle organizmy ziemskie. No ale z racji tego, że nie możemy tego stresora sprawdzić na Ziemi w stu procentach, no to właśnie dzięki temu, że jest Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, możemy ten czynnik dodatkowy właśnie zastosować na mikroorganizmach, na tych, które wysyłamy, czyli na mikroglonach. No a czemu one będą służyć i w tej misji, i w późniejszych? No miejmy nadzieję, że będą produkować bardzo dużą ilość tlenu, pochłaniać dwutlenek węgla bardziej efektywnie niż inne mikroorganizmy, inne mikroglony na naszej planecie, ze względu na to, że właśnie żyją na terenach wulkanicznych, gdzie tego dwutlenku węgla jest bardzo dużo. A kolejnym krokiem będzie badanie ich genetyki, zmian genetycznych, które zachodzą pod wpływem mikrograwitacji. Ale to nie wszystko, co chcemy zbadać, bo również wysyłamy substancje z innych organizmów ekstremofilnych, która ma posłużyć później w medycynie kosmicznej i w ochronie błon komórkowych, chociażby mikroorganizmów.

Proszę mi powiedzieć, jakiego typu glony, ile gatunków państwo wysyłacie? I skąd one pochodzą, z jakich terenów?

Wysyłamy dwa gatunki, aby porównać, bo to są różne gatunki. Oczywiście na terenach wulkanicznych występuje bardzo wiele konsorcjów mikroorganizmów, te mikroorganizmy razem ze sobą współgrają. No ale my akurat skupiamy się na mikroglonach i właśnie stwierdziliśmy, że te dwa gatunki, na których wcześniej robiliśmy badania naukowe będą w stanie najlepiej zaadoptować się do tych warunków. Pochodzą, tak jak mówiłam, z terenów wulkanicznych. Natomiast nie ma konkretnego miejsca. Chodzi o to, że mikroorganizmy na całej kuli ziemskiej przemieszczają się również w atmosferze, w oceanach, więc są znajdowane w różnych częściach świata, właśnie na terenach wulkanicznych lub na przykład na gejzerach lub pozostałościach wulkanów. A takie na naszej planecie oczywiście występują w wielu miejscach. Tutaj w Europie najbliższym nam punktem, gdzie takie mikroorganizmy mogą występować, są chociażby wulkany we Włoszech czy na Islandii.

Wspomniała pani o tym, że zadaniem tych glonów będzie pochłanianie dwutlenku węgla i emisja tlenu. To jest coś, czym rośliny się generalnie chętnie zajmują. Ale jak rozumiem, to ma być wyjątkowo efektywny proces, bo chcielibyście państwo, żeby te glony wsparły w tym oddychaniu w ten sposób astronautów?

Dokładnie tak. Liczymy na to, że w przyszłych misjach kosmicznych te mikroorganizmy mogłyby posłużyć do chociażby systemów obiegu zamkniętego i wesprzeć różnego rodzaju misje kosmiczne. A tak jak mówiłam i dobrze pan wspomniał tutaj o roślinach, bo rośliny owszem, wychwytują ten dwutlenek węgla, ale to jednak mikroglony i cyjanobakterie na naszej planecie produkują około 75-80 proc. całego tlenu, który jest w naszej atmosferze. Tak, że tutaj należy zwrócić uwagę jeszcze na drugi czynnik, którym jest szybkość dzielenia się komórek. Bo rośliny rosną o wiele dłużej, potrzebują o wiele więcej wody, potrzebują gleby. Natomiast mikroorganizmy, jak mikroglony czy glony wyższe, takie jak algi, bo mamy również inny rodzaj glonów, po prostu dzielą się szybciej i jesteśmy w stanie uzyskać te wyniki z produkcji tlenu o wiele szybciej niż z roślin.

Proszę opisać jak. Jak wyglądają te państwa próbki, bo doskonale wiemy, że próbki, które lecą na Międzynarodową Stację Kosmiczną muszą być małe, lekkie, trzeba się bardzo liczyć i z ich wagą, i z ich objętością. Jak to jest w państwa przypadku?

Tak, to był klucz całej naszej misji. Skonstruowanie takiego mini laboratorium, gdzie właśnie te mini próbki się zmieszczą i będziemy mogli je zbadać. No i dzięki temu, że współpracujemy z firmą ICE Cubes, która ma ICE Cubes Facility na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, jesteśmy w stanie w takiej małej kostce o wymiarach 20 na 20 na 10 centymetrów, więc bardzo małej kostce, umieścić nasz cały eksperyment, włącznie z całą elektroniką. Eksperyment jest w pełni zautomatyzowany, więc też pan doktor Sławosz Uznański-Wiśniewski, nasz astronauta, będzie miał za zadanie właśnie odpowiednio podczepić do tego kontrolera w ICE Cubes Facility cały system, aby ta elektronika była podłączona do zasilania. No i wtedy właśnie zaczyna się cały proces. Nasze mikroglony są w takim specjalnym hydrożelu, który zaprojektowaliśmy. Nie jest to środowisko płynne, tylko środowisko stałe. No i właśnie w takim środowisku będą sobie żyć przez około dwa tygodnie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Jaka jest trwałość tej próbki? Czyli z drugiej strony, na ile wcześniej, przed samym startem, musicie ją państwo przygotować i jak szybko po lądowaniu musicie ją państwo otrzymać z powrotem?

Dziękuję za to pytanie. Bardzo fachowe. I to jest właśnie też klucz. Jesteśmy jedynym eksperymentem, który przygotowuje nasze próbki w laboratoriach NASA, w Kennedy Space Center na Florydzie. Jesteśmy właściwie krok od misji. Przygotowujemy te eksperymenty na miejscu, więc tutaj to wszystko jest podzielone. Każdy ma swoje zadanie, żeby razem ze mną też przygotować ten eksperyment leci moja koleżanka z laboratorium, dr Weronika Urbańska. No i tutaj wszystko po kolei musi być ustalone przed misją. Dzień po dniu wiemy dokładnie, jakie zadania do nas należą, żeby ten eksperyment przygotować prawidłowo, wsadzić go do naszego mini laboratorium. No i już wtedy pracownicy NASA odbierają to przed włożeniem do kapsuły Dragon.

Na ile dni wcześniej oni muszą to otrzymać? Bo wiemy doskonale, że to przygotowanie, certyfikacja tych wszystkich próbek, że one będą mogły trafić na stację, zajmuje trochę czasu. Więc na ile dni przed startem, wcześniej państwo musicie już formalnie im to wręczyć?

Tak, tutaj oczywiście cała elektronika została zatwierdzona już w grudniu tamtego roku, więc tutaj wszystkie certyfikaty już są zatwierdzone. Natomiast jeżeli pyta pan o samo wsadzenie do kapsuły Dragon, tutaj nie mamy jeszcze ostatecznego potwierdzenia. I powiem tak, w przypadku eksperymentów biologicznych, biotechnologicznych im później, tym lepiej, bo po prostu wtedy mikroorganizmy cały czas zachowują tę pamięć, która była na Ziemi i mają mniejszy stresor, bo oczywiście dotyczy to również podłączenia ich do prądu, czyli zasilania. Potrzebujemy tutaj chociażby LED-ów, które oświetlą nasz eksperyment, więc im krótszy ten okres, gdzie nie mają tego oświetlenia, tym lepiej. W przypadku akurat mikroglonów ma to bardzo duże znaczenie. I pytał również pan co się będzie działo po misji, prawda?

No właśnie.

Więc po misji to wygląda też bardzo szybko, bo tutaj, aby nie narażać naszych mikroorganizmów na te warunki grawitacyjne, jako kierownik misji muszę odebrać Cube po lądowaniu, wyjąć odpowiednie próbki, które będą lecieć na kolejne badania genetyczne oraz obrazowanie mikroskopowe do Polski. Więc tutaj to jest właściwie od kilkunastu minut do kilku godzin, aby to wszystko ze sobą dograć i wysłać te eksperymenty do Polski.

A jakaś część eksperymentu będzie się toczyła jeszcze w Stanach Zjednoczonych, czy to rzeczywiście jest tylko zabrać, spakować i jak najszybciej samolot i do Polski?

Tak tutaj te badania genetyczne już nie będą się toczyły na terenie Stanów Zjednoczonych, będziemy wysyłać jak najszybciej właśnie do Polski, w warunkach oczywiście odpowiedniego mrożenia i tak dalej. Natomiast druga część będzie polegać na tak zwanym ground eksperymencie, czyli identyczny eksperyment, który miał miejsce na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, będzie około dwa miesiące po misji, przeprowadzany również na Ziemi, w tych samych warunkach, to znaczy w tym samym Cube. No i wtedy będziemy to porównywać z próbkami, które poleciały na Międzynarodową Stację Kosmiczną.

Państwo będziecie korzystać z danych, które przyjdą z tej Międzynarodowej Stacji Kosmicznej? Pytam o to dlatego, że w przypadku eksperymentu z drożdżami i niesporczakami tam zapisywana będzie dokładnie temperatura. Będą też dane na temat promieniowania w danej chwili i to będzie jakoś tak dopasowywane jedno do drugiego. Państwo też będziecie w ten sposób korzystać z danych ze stacji?

Tak, dokładnie. Wszystkie dane ze stacji podczas trwania całego eksperymentu będą do nas przesyłane przez Europejską Agencję Kosmiczną, ale dodatkowo nasz eksperyment jest zautomatyzowany w taki sposób, że my jesteśmy w stanie z Ziemi jako tzw. control panel zobaczyć sobie, podejrzeć nawet, jak mikroglony się zachowują, ponieważ mamy dostęp również za pomocą kamery w środku naszego Cube'a, więc dosłownie, jak będzie podpięta tam cała elektronika, jesteśmy w stanie podejrzeć wszystko co dzieje się w naszym Cube w środku i nasze dane również będą dostępne cały czas dla nas przez dwa tygodnie trwania eksperymentu. Oprócz tego oczywiście dodatkowe dane typu temperatura są również zgrywane na specjalnym urządzeniu, które jest zainstalowane w środku Cuba. Oprócz tego, że będziemy dostawać jeszcze dodatkowe dane a propos promieniowania, które będą dostępne właśnie przez Europejską Agencję Kosmiczną, no to mamy wgląd do naszego eksperymentu, jakby In situ. Tak więc widzimy wszystko, co będzie się działo.

Ta misja jest zaplanowana z dokładnością do minut, więc jeśli państwo będziecie mieli możliwość podejrzenia pewnych danych w trakcie tego eksperymentu, to jak rozumiem, jesteście zapisani na jakąś łączność z Międzynarodową Stacją Kosmiczną? Bo tak, żeby mieć ten dostęp na bieżąco cały czas, to pewnie byłoby za dobrze. To muszą być jakieś takie, jak rozumiem, okna czasowe, w których możecie dostać stamtąd dane? Jak to będzie wyglądało?

A właśnie nie. Dzięki temu, że współpracujemy z firmą ICE Cubes Facility, mamy tą możliwość, że nasze dane, nasz software, który jest skonstruowany pod nasz eksperyment daje nam możliwość. Nie musimy jakby prosić o podejrzenie tych danych. Natomiast mamy wgląd do tego, co dzieje się w naszym Cubie cały czas.

A to rzeczywiście....

Jako kierownik misji mam wgląd do danych, do tego, co dzieje się, co dzieje się właśnie z naszym eksperymentem cały czas, przez całe dwa tygodnie trwania misji, dopóki pan dr Sławosz Uznański-Wiśniewski nie odczepi naszego Cuba z ICE Cubes Facility.

To rzeczywiście jest bardzo ciekawe. A w takim razie chciałem zapytać jeszcze o obowiązki astronauty, bo to też jest wszystko bardzo precyzyjnie porozpisywane. I z tego, co pani mówi, rozumiem, że tu obowiązki astronauty nie będą przesadnie obciążające. Po prostu trzeba włączyć, wyłączyć, zabrać ze sobą w górę i sprowadzić ze sobą w dół.

Tak, i to jest bardzo kluczowe tutaj, w tym momencie, bo od pana doktora zależy tutaj bardzo wiele czynników, ze względu na to, że to oczywiście musi być prawidłowo podpięte. Wtedy mamy łączność z Cubem i z naszym eksperymentem i widzimy, czy wszystko jest w porządku. Jak pan dobrze wie, eksperymentów z polską misją leci bardzo dużo. Jest ich około 13, więc tutaj pan doktor Sławosz Uznański-Wiśniewski musi się skupić na każdym eksperymencie, nie tylko na tym, że będzie podłączał określone eksperymenty. Więc tutaj jesteśmy w tych slotach podzieleni z różnymi eksperymentami, do każdego eksperymentu on jest przydzielony w odpowiednim czasie. Natomiast to, co mogę zdradzić, to na pewno eksperyment nasz będzie podłączony jako jeden z pierwszych, bo oczywiście zaraz po dokowaniu kapsuły musimy mieć tą możliwość podłączenia jak najszybszą do źródła zasilania, aby cały proces mógł się zacząć jak najszybciej.

Proces, to wszystko, co się będzie tam toczyło, jest zautomatyzowane? Czy istnieje jakakolwiek obawa, że coś trzeba będzie otworzyć i coś trzeba będzie tam w tym pogrzebać? Czy nie, to absolutnie jest już całkowicie zapieczętowane i tak ma zostać?

Cały eksperyment jest tak zaprojektowany, żeby nie było takiej możliwości. To znaczy jest oczywiście zawsze możliwość, na wypadek gdyby się coś stało, żeby astronauta otworzył eksperyment, natomiast ten eksperyment jest skonstruowany, zoptymalizowany w taki sposób, że wszystko działa automatycznie. Czyli my też mając podgląd tutaj na Ziemi, jesteśmy w stanie, jeżeli coś będzie się działo nie tak, zobaczyć, czy zresetować system. Więc tutaj minimalizujemy to, żeby astronauta musiał doglądać tego eksperymentu.

Państwa eksperyment dotyczy mikroglonów i z tym bardzo takim silnym naciskiem właśnie na wydzielanie przez nie tlenu. Ale czy można się spodziewać, że te badania też przydadzą się do przewidywania, jak w takich warunkach zachowywały by się innego typu organizmy? Czy będzie można wyciągać dalej idące wnioski?

Oczywiście, że tak. Dziękuję za to pytanie, ponieważ oczywiście naukowcy wysyłali już bardzo wiele innych mikroorganizmów czy też mikroorganizmów extremofilnych jak bakterie, cyjanobakterie, inne glony. No i dzięki temu, że jesteśmy w stanie podejrzeć te dane, bo one są oczywiście dostępne w różnych artykułach naukowych, z tych danych wychodzi, że na przykład niektóre bakterie dzielą się szybciej, również komórki nowotworowe dzielą się szybciej w mikrograwitacji i to też dla nas będzie kluczowe, żeby zobaczyć, czy te mikroglony mają też tę właściwość chociażby szybszego dzielenia się, może wytwarzania innych, zupełnie nowych substancji, a może zmiany szlaków metabolicznych, tego, w jaki sposób cała komórka funkcjonuje. Więc tutaj, im więcej wysyłamy takich mikroorganizmów, tym jesteśmy w stanie określić, jak takie mikroorganizmy zachowują się w mikrograwitacji.

Jaki byłby taki optymalny z pani punktu widzenia, jako szefa tego eksperymentu, jego wynik? Nie ograniczajmy się do minimum, tylko maksimum. Co chciałaby pani, żeby z tego eksperymentu dla nauki się pojawiło, okazało?

Jako naukowiec chciałabym na pewno udowodnić, że są to glony, które są bardzo odporne i elastyczne. To znaczy dostosowują się do tych warunków bardzo szybko, nie zamierają w tych warunkach mikrograwitacji. Być może wytwarzają nowe substancje. A dodatkowa substancja, którą wysyłamy, mam nadzieję, że będziemy w stanie udowodnić, że ochrania dodatkowo błony komórkowe przed częścią promieniowania kosmicznego. Więc to jest dla mnie jako naukowca bardzo ważne, bo zawsze naukowcy muszą tutaj niestety brać pod uwagę również to, co według nich może się zakończyć niepowodzeniem. Ale tutaj od razu dodam, że każde niepowodzenie eksperymentu to jest tak naprawdę powodzenie, bo mamy wyniki, które pokazują, że w takim razie, jeżeli coś nie wyjdzie, to znaczy, że nie powinniśmy może dalej kontynuować badań na tych mikroorganizmach w kierunku mikrograwitacji. Ale z naszych wstępnych badań, które wcześniej przeprowadzaliśmy oczywiście, nie wynikało nic takiego, że będzie to niepowodzenie. No więc tutaj mam nadzieję i trzymamy kciuki całym zespołem, że jednak te wyniki będą dla nas pozytywne i uzyskamy to, czego oczekujemy.

Zbliża się bardzo pracowity okres, ale oczywiście pracowity okres jak rozumiem, w przypadku tego państwa eksperymentu to już trwa rok? Kiedy państwo składali wniosek?

Wnioski? To już jest właściwie półtora roku, odkąd skonstruowaliśmy nasz cały eksperyment, plus oczywiście tę kostkę, czyli to nasze mini laboratorium. Tutaj działamy nie tylko w jedną osobę, bo oczywiście jest zespół, zespół też międzynarodowy, więc działa wiele instytucji, w tym chociażby Wydział Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Instytut Nenckiego, mamy naukowców z Uniwersytetu w Estonii, którzy też zaprojektowali specjalny czujnik tlenu, który leci pierwszy raz. No i oprócz tego oczywiście też współpraca z ICE Cube Service, którzy też wspomagają nas w tym całym procesie wysyłania na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Czyli tak jak pan widzi, tutaj jest bardzo interdyscyplinarny zespół, wszyscy właściwie pracujemy na powodzenie tego eksperymentu.

Ale oczywiście sam lot będzie szczególnym momentem, przy czym, tak jak rozumiem, wspomniała pani o tym na początku. Już samo przygotowanie bezpośrednio przed misją to będzie przygotowanie w Stanach Zjednoczonych. Czas misji państwo też tam spędzą?

To zależy. Częściowo tak. Na samym początku, po podłączeniu, bo oczywiście tutaj jeśli chodzi o przeloty trochę to trwa ze Stanów Zjednoczonych. No więc mamy nadzieję też, że nic się nie opóźni, bo tutaj też jest z tym różnie. Jak pan wie, w misjach to się niestety zdarza. No więc tutaj wszystko będziemy mogli monitorować tak naprawdę później z Polski, więc właściwie z całego świata, nieważne, gdzie będziemy.

Ale to nie trzeba być w którymś z tych centrów lotu, czy na Florydzie, czy w Houston, w Axiom Space?

Nie, na szczęście nie. Natomiast później trzeba być tam, gdzie ta kapsuła spadnie, czyli w tym wypadku będzie to zachodnie wybrzeże. No i później te próbki faktycznie musimy odzyskać, przesłać część do Polski, więc tutaj istotny jest proces jakby koordynacji, nie tylko wysłania, ale również później tego, co dzieje się po misji.