Где еще не было дрожжей
НАСА
BioSentinel - похоже на следующий большой научно-фантастический фильм Голливуда. Скорее, это одна из предстоящих миссий НАСА, целью которой является изучение долгосрочного воздействия радиации на клетки человека. Миссия, проводимая учеными из Исследовательского центра Эймса НАСА, станет первым биологическим экспериментом, который будет проведен за пределами околоземной орбиты со времен «Аполлона-17» более 40 лет назад. Результаты BioSentinel могут в конечном итоге изменить отношение людей к мечте об исследовании дальнего космоса.
Чтобы доставить наших будущих астронавтов в глубины космоса и обратно, ученым необходимо понять, что происходит с человеческой ДНК, когда она подвергается воздействию космической радиации с течением времени. Поскольку пилотируемая миссия на Марс запланирована на середину 2030-х годов, подобные исследования имеют решающее значение для подготовки людей к жизни в глубоком космосе.
Ученым необходимо понять, что происходит с ДНК человека, когда она со временем подвергается воздействию космического излучения
Астронавты, такие как Скотт Келли, который проведет год на Международной космической станции, будут подвергаться воздействию более высоких концентраций радиации, чем люди, живущие на Земле. Благодаря магнитосфере Земли - защитному магнитному полю, простирающемуся на 3,9 миллиона миль, - мы здесь, на земле, защищены от большинства космических опасностей. Однако за пределами безопасности магнитосферы лежит обилие космического излучения, создаваемого сильными источниками за пределами нашей Солнечной системы. Источники этих опасных событий могут исходить практически из любой точки Вселенной: сверхновых, черных дыр, гамма-всплесков и многих других. Космические лучи высокой энергии движутся с огромной скоростью, останавливаясь только при столкновении с сильным взаимодействием, поэтому нам так повезло, что у нас есть собственная магнитосфера.
Длительное воздействие радиации невероятно вредно для ДНК; эти сильно заряженные частицы могут разорвать двойную спираль пополам. С помощью BioSentinal ученые НАСА хотят понять, как эти разрывы возникают при различных типах излучения, и способны ли клетки восстанавливать разрывы во время движения в межпланетном пространстве. Предполагается, что миссия продлится 18 месяцев, чтобы оценить долгосрочные последствия радиационного облучения. Это означало, что использование человеческих клеток было невозможным, поскольку они требуют постоянного обслуживания. Вместо этого ученые из Эймса обратились к одному из самых полезных и распространенных микроорганизмов на Земле: дрожжам.
Fluidics Card
Дрожжи могут быть особенно полезны на кухне, но они также полезны в лаборатории. S. cerevisiae - идеальный инструмент биологов для тестирования радиации, потому что его механизмы репарации ДНК работают аналогично механизмам, наблюдаемым в клетках человека. Поскольку эти клетки так часто используются в научных исследованиях, дрожжи стали первым сложным организмом, у которого был секвенирован весь геном. Одним из преимуществ этого крошечного грибка является то, что его геном значительно меньше, поэтому его клетки реплицируются примерно раз в два часа, в отличие от человеческих клеток, которым требуется около двенадцати часов для регенерации. Это делает изучение изменений между поколениями гораздо более удобным.
Сухие дрожжи также могут храниться в стазисе в течение длительного периода времени, прежде чем они будут активированы водой. НАСА использует именно этот принцип, чтобы начать свой эксперимент в течение 18 месяцев. Картриджи на борту этого дрожжевого корабля предназначены для «включения» по одному. Каждый месяц новый картридж пропускает небольшое количество воды, «будя» дрожжи вовремя для взрыва дальнего космоса. В истинно научной манере будет три идентичных полезных нагрузки BioSentinel, которые будут служить в качестве элементов управления. Двое останутся на Земле, а один отправится на МКС для сравнительного измерения уровня радиации на низкой околоземной орбите.
«Это действительно лучший организм, который можно отправить прямо сейчас и, возможно, в ближайшие несколько лет»
BioSentinel отправится в долгожданный полет на самой мощной ракете из когда-либо созданных - первом полете системы космического запуска EM-1. Исследовательская миссия 1 совершит петлю вокруг Луны, прежде чем отправиться обратно на Землю. После доставки капсулы экипажа Orion в космос он выпустит BioSentinel Cubesat, содержащий спящие дрожжи НАСА, на орбиту вокруг Солнца. Затем полезная нагрузка BioSentinel будет использовать двигатель на холодном газе и солнечные батареи, чтобы удерживать себя на гелиоцентрической орбите, где технически она войдет в межпланетное пространство. Именно тогда дрожжи получат сигнал проснуться и начать заниматься наукой.
«Я думаю, что использование дрожжей - большое преимущество для ученых. Мы можем заставить их расти при разных температурах и модифицировать их генетически. Это действительно лучший организм для отправки прямо сейчас и, вероятно, в течение следующих нескольких лет», - говорит доктор Серхио Санта-Мария, ученый BioSentinel из Эймса. Используя данные, собранные с помощью BioSentinel, исследователи НАСА могут сделать возможными исследования человека, которые могут даже выйти за пределы Марса в такие места, как Европа или местные астероиды. Одно можно сказать наверняка: эти дрожжи пойдут туда, где раньше не было дрожжей.