Прагнучи зрозуміти більше про мікроби, що народилися в космосі, NASA ініціювала програму, відому як Гени в космосі-3, - спільну роботу, яка буде готувати, послідовувати та ідентифікувати невідомі організми повністю з космосу. Для тих, хто може думати, що це дуже схоже на фільм Життя - де космонавти відроджують чужорідний організм на Міжнародній космічній станції і всі гинуть! - Будьте впевнені, це не налаштування для якогось фільму жахів.
По правді кажучи, це являє собою розвиток, що змінюється в грі, який базується на останніх досягненнях, де ДНК вперше був синтезований астронавтом НАСА Кейт Рубін на борту Міжнародної космічної станції в 2016 році. Якщо випереджаєте, програма Гени в космосі-3 дозволить космонавтам на борту МКС збирати зразки мікробів та вивчати їх у себе, а не надсилати їх на Землю для аналізу.
Попередні експерименти, проведені Рубіном - які були частиною дослідження біомолекул секвенсера - прагнули продемонструвати, що послідовність ДНК можлива на орбітальному космічному кораблі. Гени у Космосі-3 прагнуть розвинути це шляхом встановлення процесу підготовки зразків ДНК, який дозволив б екіпажам МКС ідентифікувати мікроби, контролювати стан здоров'я екіпажів та допомагати в пошуку життя на основі ДНК в інших місцях Сонячної системи.
Як в недавньому прес-релізі Сара Уоллес - мікробіолог НАСА та головний слідчий проекту (PI) в космічному центрі Джонсона, -
"У нас було забруднення в частинах станції, де спостерігалося зростання грибів або виведення біоматеріалу із засміченої водяної лінії, але ми не маємо уявлення, що це таке, поки зразок не повернеться в лабораторію. На МКС ми можемо регулярно поставляти дезінфікуючі засоби, але, коли ми рухаємося за орбіту низької Землі, де здатність до повторного постачання є рідкішою, знаючи, що дезінфікувати чи не стає дуже важливим. "
Цей проект, розроблений у партнерстві з космічним центром Джонсона NASA та Boeing (та за підтримки Національної лабораторії ISS), об'єднує два раніше випробувані на космічному польоті засоби молекулярної біології. По-перше, є miniPCR - пристрій, який копіює цільові фрагменти ДНК в процесі, відомому як полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) для створення тисяч копій.
Цей пристрій було розроблено як частина змагань генів у космосі, призначених студентами, і він був успішно випробуваний на борту МКС під час експерименту «Гени в космосі-1». Протягом вересня по березень 2016 року цей експеримент прагнув перевірити, чи є зміни ДНК та ослаблення імунної системи (обидва вони трапляються під час космічного польоту) насправді.
Це випробування буде продовжено цього літа в експерименті "Гени в космосі-2". Протягом квітня по вересень цей експеримент вимірює, як космічний політ впливає на теломери - захисні ковпачки на наших хромосомах, пов’язані з серцево-судинними захворюваннями та раком.
Тим часом MinION - це портативний пристрій, розроблений Oxford Nanopore Technologies. Ця технологія, здатна аналізувати послідовності ДНК та РНК, дозволяє зробити швидкий аналіз, який також є портативним та масштабованим. Він уже використовувався тут, на Землі, і був успішно випробуваний на борту МКС в рамках дослідження біомолекул секвенсора на початку цього року.
У поєднанні з деякими додатковими ферментами для демонстрації ампліфікації ДНК експеримент "Гени в космосі-3" дозволить космонавтам наблизити лабораторію до мікроорганізмів, а не навпаки. Він буде складатися з членів екіпажу, які збирають зразки з космічної станції, а потім культивують їх на борту орбітальної лабораторії. Потім зразки будуть підготовлені для секвенування з використанням miniPCR та секвенсовані та ідентифіковані за допомогою MinION.
Як пояснила Сара Шел, мікробіолог та науковець проекту, це дозволить екіпажам боротися з поширенням інфекційних хвороб та бактерій. "МКС дуже чиста", - сказала вона. «Ми знаходимо багато мікроорганізмів, асоційованих з людиною - багато поширених бактерій, таких як Стафілокок і Бацил і різні види знайомих грибів, як Аспергілл і Пеніцилій.”
Окрім того, що зможе діагностувати хвороби та інфекції в режимі реального часу, експеримент дозволить отримати нові та захоплюючі дослідження на борту МКС. Це може включати визначення життєдіяльності на основі ДНК на інших планетах, зразки яких повертаються на МКС за допомогою зонда. Крім того, якщо мікроби та курки будуть плавати навколо у просторі, їх можна повернути на МКС для швидкого аналізу.
Ще одна перевага програми отримає від науковців із Землі, які матимуть доступ до експериментів, що проводяться на борту МКС в режимі реального часу. І вчені тут на Землі також виграють від використовуваних інструментів, які дозволять використовувати дешеві та ефективні способи діагностики вірусів, особливо в тих частинах світу, де доступ до лабораторії неможливий.
Ще раз, розробка систем та інструментів для використання в космосі - середовищі, як правило, не сприятливому для наземних технологій - пропонує додатки, що виходять далеко за межі космічних подорожей. І в найближчі роки генетичні дослідження, засновані на МКС, можуть допомогти в постійному пошуку позаземного життя, а також надати нові уявлення про такі теорії, як панспермія (тобто космос, засіяний життям кометами, астероїдами і планетоїдами).
Обов'язково сподобається це відео під назвою "Космічний автобаза", люб'язно з космічного центру Джонсона NASA:
