Астрономія
Біологія

Вчені дослідили бактерій після року перебування у відкритому космосі

Вчені з Австрії, Японії та Німеччини дослідили бактерії Deinococcus radiodurans, які прожили рік в умовах відкритого космосу на зовнішній поверхні МКС. Мікроорганізми уникнули суттєвих морфологічних пошкоджень, але утворили на своїй зовнішній мембрані численні пухирці та запустили білкові й геномні реакції для відновлення пошкодженої ДНК та захисту від активних форм кисню. Про це написали дослідники у статті журналу Microbiome.

Хто витриваліший у космосі?

Перебування в космосі навіть на захищеній Міжнародній космічній станції (МКС) супроводжується ризиками. Вищий рівень радіації, ніж на Землі, та умови невагомості є стресом для людського організму. Астронавт Скотт Келлі провів на МКС трохи менше ніж рік, що є рекордним часом перебування на станції, але це мало свої наслідки. Тимчасові зміни відбулися в кишковому мікробіомі астронавта, щільності його кісток та навіть в ДНК і теломерах. Але не всім так важко даються умови космосу. Приміром, бактерії Deinococcus radiodurans настільки невибагливі, що можуть роками жити на зовнішній стороні МКС під впливом високої радіації, вакууму та температурних коливань відкритого космосу. А зараз науковці провели досліди з такими бактеріями, які пробули в таких умовах рік, щоб з’ясувати причини їхньої витривалості.

Що робили з бактеріями?

Ще 2015 року міжнародна команда дослідників організувала місію Танпопо, яка полягала встановлення колоній дегідратованих бактерій на зовнішню поверхню модуля МКС. Вони перебували на спеціально спроєктованій платформі, яка весь час піддавалася космічному впливу, хіба що скляне вікно не допускало до них ультрафіолетове світло з довжинами хвиль менш як 190 нанометрів. Приблизно такі умови притаманні Марсу, тож результати могли би вказати на виживаність мікроорганізмів на Червоній планеті.

Крім експериментальних бактерій, що були в космосі, вчені помістили інших D. radiodurans в подібні умови, але вже на Землі. Вони були контрольною групою.

Що стало з бактеріями?

Першим вчені помітили, що виживаність “космічних” бактерій було на порядок нижчою, ніж у земних сородичів. Але ті з них, що вижили, виглядали цілком життєздатними, хоч і трохи інакшими.

Зображення бактерії з контрольної групи (зліва) та експериментальної (справа). Ott et al. / Microbiome, 2020

Зображення бактерії з контрольної групи (зліва) та експериментальної (справа). Ott et al. / Microbiome, 2020

Головною відмінністю, яка одразу впала в очі дослідникам, була наявність на поверхні експериментальних мікробів крихітних пухирців. Крім цього, в них було запущено низку механізмів відновлення та захисту від активних форм кисню, а деяких білків та мРНК стало суттєво більше. Науковці поки що не можуть пояснити, з чим пов’язана поява пухирців на клітинах. Але припускають, що так може проявлятися швидка відповідь на стрес, коли бактерії після відновлення почали виводити побічні продукти. Або ж у них можуть міститися білки, важливі для засвоєння поживних речовин, транспорту токсинів, перенесення ДНК чи молекули відчуття кворуму, які активуються після космічних умов.

Автори вважають, що витривалість D. radiodurans може пояснюватися ефективній системі молекулярної реакції бактерії. Ймовірно, ці мікроорганізми могли би пережити й ще довші та далекі космічні подорожі.

відчуття кворуму
Здатність бактерій спілкуватися та координувати свою поведінку внаслідок секреції молекулярних сигналів.