Simbolo di cooperazione internazionale e laboratorio di ricerca scientifica in microgravità, la Stazione spaziale internazionale (Iss) offre agli astronauti un’esperienza di vita unica. La permanenza a bordo, a circa 400 km di quota, pone tuttavia diverse sfide. Una delle principali, per la quale esiste una pletora di letteratura scientifica, è quella legata ai rischi per la salute. In primo piano, la Stazione spaziale internazionale. Sullo sfondo, l’orizzonte terrestre e l’oscurità dello spazio. L’immagine è stata scattata nel 2010 dall’equipaggio della missione Sts-130. Crediti: Nasa
Oltre alla perdita di massa ossea e muscolare e alle alterazioni del sistema cardiovascolare, sulla Iss gli astronauti sperimentano comunemente eruzioni cutanee, allergie atipiche e altri processi infiammatori, sia acuti che cronici. Tutte queste condizioni sono riconducibili a una disfunzione del sistema immunitario. Un nuovo studio pubblicato ieri sulla rivista Cell edita da Cell Press suggerisce che tutti questi problemi potrebbero avere un’origine comune: la natura eccessivamente “sterile” della navicella spaziale.
Condotto da un team di ricerca guidato dall’Università della California a San Diego, lo studio ha dimostrato che la Stazione Spaziale Internazionale ha una diversità microbica molto inferiore rispetto agli ambienti naturali terrestri, con la maggior parte dei germi presenti appartenenti al microbioma cutaneo, cioè l’insieme dei germi naturalmente residenti sulla nostra pelle. Inoltre, sarebbe eccessivamente pulita. Poiché sempre più studi collegano le malattie infiammatorie croniche alla ridotta esposizione microbica propria di ambienti troppo lindi, l’ipotesi dei ricercatori è che il problema delle risposte infiammatorie sviluppate dagli astronauti sulla Iss potrebbe essere collegato a questi aspetti. Insomma, il mantra per vivere meglio sulla Iss sarebbe lo stesso che i pediatri e le pediatre ci ripetono sin da piccoli: bisogna sporcarsi, troppa igiene fa male.
Per giungere alla loro conclusione, i ricercatori hanno esaminato ben 803 campioni – 100 volte più di quelli prelevati nelle precedenti indagini – raccolti all’interno dell’US Orbital Segment (Usos), l’unità orbitale costruita e gestita dalla Nasa, dall’Esa, dall’Agenzia spaziale canadese (Csa) e dall’Agenzia spaziale giapponese (Jaxa). L’esperimento si chiama three-dimensional microbial mapping (3dmm), un’ambiziosa indagine il cui obiettivo era mappare le comunità microbiche e le specie chimiche presenti sulle superfici della Iss.
A prelevare i campioni da analizzare con una sorta di cotton fioc strisciato su una generica area – tamponi di superficie, è così che si chiamano – sono stati gli astronauti della Expedition 64, la 64esima missione sulla Stazione spaziale internazionale, iniziata il 21 ottobre 2020 e conclusa il 17 aprile 2021. L’astronauta della Expedition 64 Kate Rubins con in mano i tamponi di superficie per l’indagine 3dmm. Crediti: Nasa
La missione portava a bordo circa mille dispositivi di campionamento. Per portare a termine l’esperimento, agli astronauti è stato chiesto di tamponare una superficie di 5 cm x 5 cm in specifiche posizioni all’interno di nove degli undici moduli orbitali della Usos. Lo sforzo di campionamento, effettuato con strisciate a zig zag per coprire tutta la superficie in esame e favorire il trasferimento dei germi al cotton fioc, ha richiesto in totale 6 giorni, impegnando gli astronauti per 23 ore e 52 minuti. I campioni sono giunti sulla Terra conservati a meno ottanta gradi Celsius, e hanno mantenuto questa temperatura fino all’arrivo ai laboratori di ricerca dell’Università della California a San Diego. Qui, dopo l’inventariazione, i campioni sono stati aperti e sottoposti a una duplice analisi: chimica, per identificare residui di sostanze utilizzate per l’igiene degli ambienti; e genomica, per caratterizzare e identificare i ceppi batterici presenti. Come gli esseri umani, anche i batteri possiedono infatti un codice genetico univoco. L’analisi dell’ordine dei mattoncini che lo compongono – le basi azotate – tramite il sequenziamento del Dna, fornisce ai ricercatori indizi sulla loro identità.
Il primo risultato delle indagini è venuto fuori dal confronto del microbioma della Iss con quello di ambienti terrestri. I ricercatori hanno scoperto che le comunità microbiche presenti erano meno diversificate rispetto alla maggior parte dei campioni prelevati sulla Terra. In particolare, le superfici erano prive di microbi ambientali liberi che si trovano di solito nel suolo e nell’acqua, con una composizione più simile ai campioni provenienti da ambienti industrializzati e isolati, come ospedali, habitat chiusi e case presenti in aree urbanizzate. I germi più rappresentati erano quelli che costituiscono il microbioma umano, ovvero l’insieme di microbi che popolano naturalmente – perché sì, che ci piaccia o no li abbiamo, ed è pure un bene – la nostra pelle.
Il secondo risultato delle analisi è che la diversità microbica nella Iss variava a seconda del modulo di provenienza del campione. Tale diversità, spiegano i ricercatori, non può dipendere da fattori ambientali condivisi tra moduli interconnessi, come pressioni parziali atmosferiche, temperatura ed esposizione alle radiazioni, ma è influenzata dallo specifico tipo di utilizzo che gli astronauti fanno del modulo. Ad esempio, le aree di ristorazione e preparazione del cibo contenevano più microbi associati agli alimenti, mentre la toilette conteneva più microbi associati alle attività di minzione e defecazione. Il terzo risultato, quello che più di tutti ha sorpreso gli scienziati, è che ovunque erano presenti tracce di sostanze chimiche tipiche dei prodotti per l’igiene e la disinfezione.
«Abbiamo notato che l’abbondanza di disinfettante sulla superficie della Stazione spaziale internazionale è strettamente correlata alla diversità del microbioma in diversi ambienti», dice a questo proposito Nina Zhao, ricercatrice dell’Università della California a San Diego e co-autrice dello studio.
Alla luce di questi risultati, l’ipotesi dei ricercatori è che la perdita di diversità microbica sulla Iss possa essere associata all’eccessivo uso di disinfettanti e che questo sia a stretto giro correlato alle disfunzioni del sistema immunitario. Sempre più studi suggeriscono infatti che un’esposizione microbica diversificata può giovare alla salute umana, contribuendo alla produzione di un ventaglio di anticorpi che rendono le nostre difese immunitarie più forti. Per ovviare a questi problemi gli autori propongono due soluzioni, entrambe in grado di salvaguardare la salute degli astronauti senza sacrificare l’igiene.
Nel riquadro (A) è mostrata la configurazione del segmento orbitale statunitense della Iss. I moduli campionati in questo studio sono visualizzati a colori, mentre gli altri in grigio. Nel riquadro (B) sono visualizzati i grafici che mostrano il numero di campioni raccolti in ciascun modulo oggetto dello studio. Il riquadro (C) mostra il flusso di lavoro per l’analisi dei campioni. Il riquadro (D), mostra la visualizzazione 3D del campionamento. Crediti: Rodolfo A. Salido et al., Cell, 2025
La prima soluzione consiste nel creare all’interno della Iss ambienti popolati da microbi che di solito si trovano in ambienti naturali, ad esempio i giardini. «Invece di fare affidamento su spazi altamente sanificati, le future stazioni spaziali potrebbero trarre vantaggio dall’introduzione intenzionale di comunità microbiche che permettano di imitare l’esposizione naturale a germi che si sperimenta sulla Terra», dice a questo proposito Rodolfo Salido, ricercatore all’Università della California a San Diego e primo autore dello studio.
La seconda soluzione proposta è una sanificazione basata sull’utilizzo di probiotici (batteri “buoni”) anziché di sostanze chimiche, un metodo che consente di ridurre la contaminazione delle superfici da parte di germi patogeni sfruttando la competizione biologica tra questi batteri e microrganismi innocui per la salute. «Se vogliamo davvero che la vita prosperi fuori dalla Terra, non possiamo semplicemente prendere un piccolo ramo dell’albero della vita, lanciarlo nello spazio e sperare che funzioni», continua Salido. «Dobbiamo iniziare a pensare a quali altri compagni utili dovremmo inviare con gli astronauti, per aiutarli a sviluppare ecosistemi che saranno sostenibili e benefici per tutti».
L’assenza di microbi ambientali terrestri, combinata con l’elevato uso di disinfettanti suggerisce che la Iss possa essere un ambiente non ottimale per supportare la funzione del sistema immunitario, concludono i ricercatori. Questo studio fornisce prove preziose circa il fatto che sulla Iss esiste un gradiente microbico e chimico collegato all’utilizzo dei vari moduli abitativi che a sua volta è connesso a vari rischi sulla salute, offrendo spunti che possono aiutare la progettazione delle future stazioni spaziali per missioni a lungo termine.