Упродовж тисячоліть люди використовували пивні дріжджі для приготування чудового напою. Попри те, що дріжджі – це мікроби, у людей із ними багато спільного. Навіть більше, ніж можна уявити.
Скоро вчені відправлять на орбіту пивні дріжджі, щоб простежити їхню реакцію на радіацію. Вони сподіваються, що отримані дані дозволять зрозуміти, як почуватимуться люди під час тривалих космічних подорожей.
Радіація – значний ризик для космічних подорожей. Вона являє собою потік важких та високоенергетичних субатомних частинок, що випромінюються сонячними спалахами. Подорож на Марс не за горами, але як вона позначиться на фізичному здоров’ї космонавтів?
На жаль, космічне випромінювання важко відтворити у лабораторних умовах. Це ускладнює вивчення його руйнівного впливу.
Тому вчені помістили два штами пивних дріжджів – Saccharomyces cerevisiae – у картриджі для польоту в рамках майбутньої місії НАСА BioSentinel, яка запланована на кінець цього року.
Протягом тисячоліть ми грали в алкогольну алхімію, постійно експериментуючи з пивними дріжджами. Фактично, S. cerevisiae можна відстежити ще 3150 р. до н.е. з давньоєгипетської посудини з вином, а сьогодні вони використовуються в комерційних цілях для виробництва пива.
Новий аналог людського тіла
BioSentinel прибуде на борт космічного апарату НАСА Artemis 1, – 2022 року агентство відновлює повномасштабне дослідження Місяця.
А річ у тому, що цей одноклітинний організм – фантастичний аналог людського тіла. Зокрема, ці дріжджі відновлюють пошкоджену ДНК – одне з основних наслідків радіації – аналогічно тому, як це роблять людські клітини.
Артеміда” пропрацює близько трьох тижнів, але “BioSentinel” перебуватиме в космосі набагато довше. У НАСА сподіваються, що пивні дріжджі дозволять отримати нову інформацію про те, як космічна радіація може вплинути на астронавтів, які вирушать у політ на “Артеміді-2” вони стануть першими людьми, що досягли Місяця з часів “Аполлона”.
S. cerevisiae також зручно використовувати на борту космічної місії, оскільки залишаються живими, будучи сухими та неактивними.
BioSentinel розміщений у CubeSat – супутнику розміром з коробку з-під круп, який від’єднається від ракети Artemis, як тільки досягне супутника Землі. Після від’єднання він вийде на орбіту Сонця.
Вчені зможуть дистанційно керувати активністю дріжджів та супутніми експериментами на CubeSat. Зокрема, вони будуть регідратувати дріжджі та стимулювати їх, коли ті опиняться зовні, у космосі.
Загалом BioSentinel здійснить 6-місячну подорож за межами магнітного поля Землі. Прилади на борту космічного корабля вводитимуть рідини та цукру для активації двох штамів, розміщених у касетоподібних контейнерах, або у мікрофлюїдичних картах.
Одна з ключових частин дослідження включає барвники, які змінюють колір у міру метаболізму дріжджів.
Biosentinel розширює сферу застосування, включаючи стійкий штам та один сенсибілізований штам, у якому відсутній ген, який відновлює ДНК.
Серджіо Санта Марія: “Уявіть себе у вільному космосі”
Космічна радіація усюди.
“Уявіть себе у вільному космосі, і вас постійно опромінюють з усіх боків”, – каже Серджіо Санта Марія, провідний науковий співробітник проекту BioSentinel.
Санта Марія вперше побачив, як навколишнє середовище може впливати на генетику у себе на батьківщині в Перу.
Будучи студентом старших курсів, він познайомився з шахтарями, які працюють у високогір’ї Анд неподалік Ліми. Провівши експеримент з аналізу зразків їхньої крові, він виявив сліди хромосомних змін. Імовірним винуватцем виявилися професійні хвороби – вплив деяких металів, вихлопних газів дизельного обладнання та ультрафіолетових променів, спричинених їх високогірним становищем. Тепер Санта Марія займається питаннями безпеки праці в іншій професії.
Астронавти у відкритому космосі зіштовхуються із двома основними джерелами радіації. Один із них – це Сонце. Наша зірка випускає постійний потік фотонів, і цей потік може періодично ставати небезпечнішим, коли спалахи та корональні викиди маси викидають у порожнечу великі дози субатомних частинок.
“Проблема із сонячними протонами полягає в тому, що їх може бути дуже багато, і вони ніколи не припиняються”, – каже Санта-Марія. – Вони завжди там».
Це диявол, якого ми знаємо. Але ще одним найбільш загадковим джерелом космічного випромінювання є галактичні космічні промені. Високоенергетичні важкі частки розлітаються по всьому Всесвіту, народжуючись під час вибуху наднових.
Ось саме це середовище неможливо відтворити на Землі. У лабораторних умовах неможливо показати, як це бути живим організмом у космосі протягом декількох місяців, з усіх боків піддаючись радіаційному впливу.
“Важливо відзначити, що кількість радіації, тобто потужність дози, яку ви отримуєте в космосі, насправді не набагато більша, ніж у магнітному полі. Просто тип частинок, з яким ви стикаєтеся в космосі, – інший, більш енергійний, важчий, і зараз ви не можете їх екранувати”, – пояснює вчений.
“Ми знаходимося в дуже хорошому становищі на Землі, – каже Санта Марія, – тому що ми захищені від багатьох небезпечних випромінювань. Деякі з них все ж таки потрапляють у нашу атмосферу. Але у вільному космосі у вас просто немає такої розкоші”.
