Как выживаемость микробов в невесомости влияет на проблемы будущего производства на орбите
Ученые из Исследовательской лаборатории ВМС США изучили, как жизнь на орбите меняет работу бактерий. Эксперимент MELSP начался в ноябре 2023 года на Международной космической станции. Биологи хотели понять, смогут ли микробы эффективно производить нужные материалы в условиях микрогравитации. Это необходимо для производства лекарств на орбите, а в будущем поможет обеспечивать экипажи дальних экспедиций пищей и материалами.
В качестве подопытного образца ученые выбрали меланин. Это природный темный пигмент, который защищает живые организмы от радиации и перепадов температур. Для эксперимента биологи взяли обычную кишечную палочку и изменили ее гены так, чтобы она вырабатывала этот полимер. Оказалось, что в космосе бактерии производят гораздо меньше меланина, чем в земной лаборатории.
Проблема заключалась не в поломке внутренних механизмов клетки. Генетическая «инструкция» работала правильно, и бактерии успешно создавали нужный фермент. Трудности возникли на этапе доставки ресурсов. В невесомости жидкости ведут себя иначе, поэтому клеткам стало сложнее всасывать тирозин. Это аминокислота, которая служит основным строительным материалом для производства меланина.
Анализ белков и обмена веществ показал, что микробы на орбите испытывают сильный стресс. В их телах увеличилось количество защитных соединений, например, трегалозы. В то же время запасы глутатиона, который помогает бороться с окислительным повреждением, истощились. Когда клетка выживает в экстремальных условиях, она тратит всю энергию на самосохранение. Производство дополнительных материалов отходит на второй план.
Исследование: на МКС вирусы становятся более агрессивными, а бактерии — более стойкими
Для проверки результатов биологи провели дополнительные тесты на Земле. Они использовали специальные биореакторы, которые имитируют слабую гравитацию за счет постоянного вращения. Эти опыты подтвердили выводы из космоса. Бактерии в таких аппаратах тоже вырабатывали меньше пигмента и быстрее погибали.
Теперь инженерам нужно придумать, как облегчить жизнь «космическим фабрикам». Можно изменить пути транспортировки веществ внутри клетки или создать новые типы реакторов. Такие аппараты должны принудительно перемешивать питательную среду вместо гравитации. Результаты исследования помогут сделать производство лекарств и материалов в глубоком космосе надежным.
На обложке ученые из Исследовательской лаборатории ВМС США. Источник фото: Sarah Peterson
Самое популярное
