Новые методы планетарной защиты

Бактериальная генетика поможет исследователям блокировать межпланетное загрязнение

0

В научно-фантастическом триллере 1971 года «Штамм Андромеда» спутник с чужеземным микробом упал близ маленького городка Пидмонт в Аризоне. Микроб убивает почти всех, в том числе и ученых, способных сдержать захватчика, изучить его и предотвратить уничтожение человеческой расы. Хотя сюжет картины несколько надуман, исследователи из НАСА, космических агентств других стран и академических институтов всего мира работают над тем, чтобы миссии, предназначенные для доставки образцов астероидов или комет на Землю, не принесли к нам нежелательную чужую жизнь. Одновременно ученые работают и над тем, чтобы предотвратить попадание на другие планеты земных бактерий, находящихся на космических аппаратах, стартующих с Земли к Марсу, спутникам Сатурна и Юпитера и другим объектам Солнечной системы.

«Земля изобилует бактериями. Мы буквально купаемся в них», – заявляет ученый Джон Руммель, эксперт по астробиологии и космическому загрязнению в Университете Восточной Каролины. «Планетарная защита – это направление науки, призванное выработать технологии, которые дадут нам уверенность в том, что мы можем спокойно исследовать космос, не перенося в другие миры бактерии с Земли, и в том, что мы не занесем в наш дом чужую жизнь».

Впервые исследователи начали высказывать свои опасения по поводу загрязнения других планет в 1956 году. Всего за год до того, как Советский Союз запустил первый искусственный спутник на низкую околоземную орбиту. Для парирования угроз этой проблемы в 1958 году подкомитет Международного совета по науке принял первую меру для защиты планет. Для решения этой задачи был создан COSPAR, Комитет по космическим исследованиям. Самые ранние методы очистки включали в себя использование печей, в которых космические аппараты подвергались воздействию чрезвычайно высоких температур. Этот метод, к примеру, применялся в 1970-х годах перед запуском космических зондов Viking, которые полетели на Марс в поисках жизни и изучения планеты.

Поскольку космические аппараты в наше время становятся все более сложными, исследователи сочли необходимым разработать такие технологии, которые позволяли бы производить ликвидацию микроорганизмов с большей уверенностью. И при этом не допускали бы снижение уровня сложности выполняемых космическими аппаратами задач по исследованию космоса, при этом не выходя за пределы бюджета. В результате, по словам Руммеля, на протяжении многих лет были улучшены методы обеззараживания.COSPAR требует, чтобы на космическом аппарате было не более 300 000 бактериальных спор (а в некоторых случаях – не более 30, в зависимости от миссии). По мере создания космического аппарата проводятся тесты (обычно используются тампоны для сбора бактерий) на различных стадиях постройки. Это позволяет получить гарантию того, что космический аппарат несет с собой не слишком много спор, находящихся внутри его и на его поверхности.

Мадхан Тирумалай, микробиолог из Университета Хьюстона, работающий с исследователями НАСА, является одним из ученых, пытающихся помочь космическим миссиям уменьшить свою бактериальную нагрузку. Ученый анализирует данные о том, что именно позволяет микроорганизмам выжить при современных методах очистки космических аппаратов, таких как облучение ультрафиолетовым светом или промывание парами пероксида водорода. «Бактериальные споры очень выносливы, – рассказывает он. «Они могут оставаться в окружающей среде миллионы и миллионы лет, пока не появятся подходящие условия для начала их развития».

Тирумалай и его коллеги изучали геномы двух бактериальных штаммов, которые производят споры, умеющие выживать в экстремальных условиях практически стерильных помещений Международной космической станции. Эти штаммы, Bacillus safensis FO-36b T и B. pumilus SAFR-032, производят споры, которые устойчивы к обработке пероксидом и ультрафиолетовым излучением. Недавно группа сравнила геномы этих двух штаммов с геномами нескольких штаммов Bacillus, которые не устойчивы к перекиси или ультрафиолетовому излучению, и штамма под названием B. safensisMERTA-8-2, обнаруженного на двух космических аппаратах, прежде чем они отправились на Марс. При этом исследователи определили полный геном B, safensis FO-36b T и начали изучать его уникальные особенности, некоторые из которых могут играть роль в уникальных способностях бактерий к выживанию.

В публикации, опубликованной в июне, Тирумалай и его коллеги идентифицировали девять генов B. safensis FO-36b T, которые не обнаружены ни в каких других геномах B. safensis и B. pumilu. Четыре из этих генов связаны с паразитными вирусами, которые могли бы заразить бактерии и вставить или перестроить их генетический материал таким образом, чтобы обеспечить невероятную устойчивость к агрессивной внешней среде. Следующим шагом, говорит Тирумалай, является изучение белков, составляющих эти уникальные гены, чтобы определить, могут ли они играть роль в устойчивости спор к воздействию радиации или перекиси пероксида.

Роберт Маклин, микробиолог из Техасского государственного университета, который не участвовал в исследовании, называет работу «отличной». Он добавил, что исследование может обеспечить больший успех будущим долгосрочным космическим полетам, повысив гарантию того, что бактерии не смогут причинить вред космонавтам или загрязнить другие небесные тела. Хотя Тирумалай и его коллеги еще не определили генетический механизм, который дает бактериям такие сверхспособности, они оставили лишь несколько перспективных для решения этой проблемы вариантов. Маклин сообщает, что сейчас команда может начать разрабатывать эксперименты, при которых выделяются отдельно обнаруженные гены и проводится наблюдение, сохраняется ли устойчивость или же исчезает. Затем гены помещаются обратно, чтобы убедиться, что сопротивление окружающей среде восстановлено. Если эти эксперименты пройдут успешны, и гены или генетические связки, отвечающие за устойчивость к сверхмощным методам очистки будут идентифицированы, то исследователи потенциально смогут разработать небольшую молекулу, способную блокировать эти пути. Это позволит убить устойчивые споры и предотвратить их внеземное распространение.

Тем не менее как утверждает Тирумалай: «…всегда будет что-то, что избежит процедуру дезактивации». Если ученые научатся идентифицировать гены или целые модели генетических связок, которые придают устойчивость бактериям, тогда они смогут определить то, что может являться биомаркером, способным помочь в идентификации эти подобных сверхустойчивых организмов в «чужих» условиях. Это поможет ученым сделать больше, чем просто сохранить пространство в чистоте. Это помогло бы им подтвердить, что в случае, если будущие космические миссии обнаружат микробную жизнь в чужом мире, эта жизнь действительно будет внеземная.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Этот сайт использует куки. Вы можете отказаться, если хотитеПринятьПрочитать больше

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: