Ученые определили гены, которые помогут выжить в космосе
Китайские ученые выявили гены, которые могут стать ключом к повышению устойчивости человека к радиации во время длительных космических полетов, а в перспективе – для жизни на других небесных телах. Они изучили геном тихоходок – самых живучих существ на Земле, способных переносить экстремальные температуры и дозы радиации, в 1000 раз превышающие смертельный уровень для человека.
Тихоходки – крошечные животные, которых часто также называют «водяными медведями» из-за внешнего сходства с более крупными млекопитающими. В среднем они достигают от 0,05 до 1,2 мм в длину и обитают преимущественно в воде на всем земном шаре – как на дне океана, так и в холодной Антарктиде.
Их относят к категории «экстремофилов» – существ, способных выжить в самых суровых условиях. Крошечные беспозвоночные не боятся высоких и низких температур, а также устойчивы к давлению и радиации. Они могут выдержать излучение в диапазоне от 3000 до 5000 Гр, что примерно в 1000 раз превышает смертельную дозу для человека. Предыдущие эксперименты также показали, что они способны жить и размножаться в космических условиях.
Группа китайских исследователей определила гены, которые придают удивительным существам способность противостоять воздействию радиации. Они изучили один из видов тихоходок – Hypsibius henanensi, обнаруженный в китайской провинции Хэнань. Он отличается от других представителей «водяных ведведей» более короткими клетками и другим строением когтей. Ученые составили аннотацию генома и обнаружили, что у изучаемого вида есть 285 генов, которые задействованы в процессах, обеспечивающих защиту от стресса, вызванного радиационным облучением. Кроме того, они определили три возможных механизма, способствующих устойчивости к радиации.
Первым фактором они назвали ген DODA1, который, по всей видимости, появился в геноме тихоходок в результате горизонтального переноса генов от бактерий. По словам ученых, этот участок молекулы ДНК позволяет животному пережить радиационное воздействие благодаря биосинтезу беталаинов – пигментов, содержащихся в растениях, бактериях и некоторых грибах. «Горизонтальный перенос генов – это ключевое эволюционное событие, которое позволяет нам понять, как адаптироваться к изменениям окружающей среды посредством генетического обмена», – отмечают исследователи.
Вторым фактором устойчивости ученые определили индуцированный радиацией неупорядоченный белок TRID1, который встречается преимущественно у тихоходок. Предположительно, он улучшает восстановление двухцепочечных разрывов ДНК.
Третий механизм оказался связан сразу с двумя генами – BCS1 и NDUFB8. Они продуцируют два митохондриальных белка, которые защищают от повреждения в результате излучения митохондрии. Исследование показало, что именно нарушение регуляции митохондрий может быть причиной проблем со здоровьем, которые могут возникнуть у астронавтов из-за воздействия радиации во время космических полетов.
Полученные знания позволят разработать механизмы для выживания человека в условиях повышенной космической радиации, что пригодится во время будущих полетов на Луну, Марс и другие небесные тела. Результаты также могут пригодиться во многих областях, включая медицину, охрану окружающей среды, биотехнологии и сельское хозяйство. Например, открытие смогут взять за основу инженеры для разработки новых материалов, защищающих от космического излучения. В частности, это пригодится для пациентов, проходящих лечение с помощью лучевой терапии.
В перспективе результаты исследования также помогут вывести растения и животных, устойчивых к радиации. Авторы исследования отмечают, что антирадиационный ген тихоходок может быть внедрен в другие организмы с помощью технологии генной инженерии.
Самое популярное
