Исследователи впервые определили последовательность ДНК в космосе, на борту Международной космической станции, говорится в статье, опубликованной в Scientific Reports. Астронавты Пегги Уитсон (Peggy Whitson) и Кейт Рубинс (Kate Rubins) прочитали почти полные последовательности геномов кишечной палочки Escherichia coli, бактериофага (бактериального вируса) лямбда, и митохондриальной ДНК домашней мыши (Mus musculus). Позднее они провели полный цикл исследования микроорганизмов на МКС, начиная со сбора образцов, выращивания из них клеточных культур и заканчивая секвенированием ДНК.
По оценкам ученых, полет на Марс может продлиться от полутора до трех лет. За это время иммунитет космических путешественников, вероятнее всего, будет функционировать хуже, чем на Земле. В то же время, патогенность микроорганизмов в условиях невесомости может вырасти, может повыситься и устойчивость бактерий к антибиотикам. Учитывая время полета, мониторинг активности микроорганизмов придется проводить на борту космического корабля.
С помощью секвенирования (определения последовательности) ДНК можно решить сразу несколько задач: определить возбудителя болезни, выяснить, как мутирует та или иная бактерия или вирус, и как меняется видовое разнообразие микроорганизмов. Для экспериментов по чтению ДНК на МКС в прошлом году доставили портативный секвенатор MinION (производитель — Oxford Nanopore Technologies) и образцы нуклеиновых кислот кишечной палочки, бактериофага лямбда и представителя млекопитающих — домовой мыши. Устройство по размеру сравнимо со смартфоном и весит 100 граммов. Оно определяет нуклеотиды по изменению электрической проводимости во время движения молекулы ДНК через нанопору в мембране прибора.
Часть образцов исследовали на Земле и проводили эксперименты по секвенированию параллельно в космосе и, для контроля, в Космическом центре имени Линдона Джонсона NASA в Хьюстоне под руководством Сары Кастро-Уоллас (Sarah Castro-Wallace). С августа 2016 по январь 2017 года было проведено 18 экспериментов (девять на Земле и девять в космосе).
Исследователи сомневались, что чувствительная мембрана секвенатора хорошо перенесет транспортировку на космическую станцию. Тем не менее, прибор не потерял работоспособности. В результате исследователям на МКС удалось полностью определить геномы кишечной палочки и бактериофага, и на 97 процентов — митохондриальный геном мыши.
Позднее астронавты провели эксперименты по мониторингу микроорганизмов на космической станции, о которых сообщается на сайте NASA. Астронавты собрали с разных поверхностей внутри МКС образцы микроорганизмов и вырастили клеточные культуры на питательной среде. Затем Пегги Уитсон под руководством коллег с Земли перенесла клетки с чашек Петри в пробирки, выделила из них ДНК и подготовила образцы для секвенирования. Исследователи определили последовательности ДНК и передали результаты секвенирования, а также образцы нуклеиновых кислот на Землю для контрольного анализа. В настоящее время их изучают биологи из Космического центра NASA.
Недавно исследователи выяснили, что бактерии адаптируются к условиям симулированной микрогравитации. У них появляются генетические и физиологические изменения, способствующие росту клеток и формированию колоний. А пару месяцев назад специалисты NASA начали проводить эксперимент по изучению влияния невесомости на устойчивость бактерий к антибиотикам. О некоторых результатах изучения бактерий, найденных на внешней поверхности станции, можно прочитать здесь.