Стремейки се да разбере повече за космите, родени от космическите микроби, НАСА започна програма, известна като Гени в Космоса-3 - съвместни усилия, които ще подготвят, секвентират и идентифицират непознати организми, изцяло от космоса. За тези, които може би мислят, че това звучи много като филма живот - където астронавтите възраждат извънземен организъм на Международната космическа станция и всички умират! - бъдете сигурни, това не е настройката за някой филм на ужасите.
В интерес на истината, тя представлява игра, променяща играта, която се основава на последните постижения, при които ДНК е синтезирана за първи път от астронавта на НАСА Кейт Рубин на борда на Международната космическа станция през 2016 г. В перспектива програмата на гените в Космоса-3 ще позволи на астронавтите на борда на МКС да събира проби от микроби и да ги изучава вътре, вместо да се налага да ги изпраща обратно на Земята за анализ.
Предишните експерименти, проведени от Рубин - които бяха част от разследването на биомолекула секвенсър - се стремяха да покажат, че секвенцирането на ДНК е възможно в орбитален космически кораб. Гените в Космоса-3 се стремят да надграждат това чрез установяване на процес на подготовка на ДНК проба, който ще позволи на екипажите на МКС да идентифицират микробите, да наблюдават здравето на екипажа и да подпомогнат търсенето на базиран на ДНК живот другаде в Слънчевата система.
Както Сара Уолъс - микробиолог на НАСА и главен изследовател на проекта (PI) в космическия център на Джонсън - заяви в неотдавнашно прессъобщение:
„Имали сме замърсяване в части от станцията, където гъбичките са видели нарастващи или биоматериалът е изваден от запушена водна линия, но нямаме представа какво е, докато пробата се върне обратно в лабораторията. На МКС можем редовно да доставяме отново дезинфектанти, но тъй като се движим отвъд нискоземната орбита, където способността за повторно снабдяване е по-рядка, като знаем какво да дезинфекцираме или не става много важно. “
Разработен в партньорство от космическия център на Джонсън в Джонсън и Boeing (и спонсориран от Националната лаборатория ISS), този проект обединява два предишни тествани космически полета за молекулярна биология. Първо, има miniPCR, устройство, което копира насочени парчета ДНК в процес, известен като полимеразна верижна реакция (PCR), за да създаде хиляди копия.
Това устройство е разработено като част от конкурса за гени в космоса и е тествано успешно на борда на МКС по време на експеримента „Гени в Космоса-1“. Продължавайки от септември до март 2016 г., този експеримент се стреми да провери дали промените в ДНК и отслабването на имунната система (и двете се случват по време на космически полет) всъщност са свързани.
Този тест ще бъде проследен през това лято с експеримента Genes in Space-2. Провеждайки се от април до септември, този експеримент ще измерва как космическият полет влияе върху теломерите - защитните капачки на нашите хромозоми, които са свързани със сърдечно-съдови заболявания и ракови заболявания.
Междувременно MinION е ръчно устройство, разработено от Oxford Nanopore Technologies. Способна да анализира ДНК и РНК последователности, тази технология позволява бърз анализ, който също е преносим и мащабируем. Той вече е използван тук на Земята и успешно е тестван на борда на МКС като част от разследването на биомолекула секвенсър по-рано тази година.
В комбинация с някои допълнителни ензими за демонстриране на амплификация на ДНК, експериментът Гени в Космоса-3 ще позволи на астронавтите да донесат лабораторията към микроорганизмите, а не обратното. Това ще се състои от членове на екипажа, които събират проби от космическата станция и след това ги култивират на борда на орбиталната лаборатория. След това пробите ще бъдат подготвени за секвениране с помощта на miniPCR и секвенирани и идентифицирани с помощта на MinION.
Както обясни Сара Стал, микробиолог и учен по проекта, това ще позволи на екипажите да се борят с разпространението на инфекциозни заболявания и бактерии. "МКС е много чист", каза тя. „Ние откриваме много свързани с човека микроорганизми - много общи бактерии като стафилокок и бацил и различни видове познати гъбички като Aspergillus и Penicillium.”
Освен че ще може да диагностицира болести и инфекции в реално време, експериментът ще позволи нови и вълнуващи изследвания на борда на МКС. Това може да включва идентифициране на ДНК-базиран живот на други планети, пробите от които ще бъдат върнати на МКС чрез сонда. Освен това, ако и кокошките микроби се открият в пространството, те могат да бъдат върнати на МКС за бърз анализ.
Друго предимство на програмата ще дойде от базираните на Земята учени да имат достъп до експериментите, които се качват на МКС в реално време. И учените тук на Земята също ще се възползват от използваните инструменти, които ще позволят евтини и ефективни начини за диагностициране на вируси, особено в части от света, където достъпът до лаборатория не е възможен.
Още веднъж разработката на системи и инструменти за използване в космоса - среда, която обикновено не благоприятства земните технологии - предлага приложения, които надхвърлят космическото пътуване. И през следващите години, базирани на МКС генетични изследвания биха могли да помогнат в продължаващото търсене на извънземен живот, както и да дадат нова представа за теории като панспермия (т.е. космосът, засаден с живот от комети, астероиди и планетоиди).
Не забравяйте да се насладите на това видео, озаглавено „Космически Карпул“, с любезното съдействие на космическия център на Джонсън в НАСА:
