Содержание
Жизнь в открытом космосе
16 мая 2015
10:28
Российские ученые обнаружили на внешней стороне МКС ДНК микроорганизмов. Ранее считалось, что космическая радиация и перепады температур убивают все живое.
Российские ученые обнаружили на внешней стороне МКС ДНК микроорганизмов. Ранее считалось, что космическая радиация и перепады температур убивают все живое. Эксперимент российских микробиологов опроверг этот факт. Российские ученые сравнили космические образцы с земными: оказалось, что на орбите — так называемые экстремальные бактерии, которые на Земле живут в горячих источниках и вулканической лаве. Сейчас задача выяснить, как микробы оказались на МКС. Откуда они — с Земли или из космоса?
В ближнем космосе есть жизнь! Это подтвердили исследования российских ученых. В 2010 году экипаж 25-й экспедиции вышел в открытый космос, чтобы взять образцы пыли с поверхности МКС и проверить износ металла.
Процедура обычная. Таковы правила эксплуатации. А вот результаты стали сенсацией. В космической пыли оказались микроорганизмы.
«Не ожидали, думали космическая радиация могла убить все живое. Почему мы считаем, что у нас есть надежда, что это все-таки живые организмы, потому что ДНК само по себе не может долго сохраняться, поэтому раз мы определили ДНК, значит там бактерии тоже есть», — говорит руководитель лаборатории молекулярной диагностики Института вирусологии имени Д.И.Ивановского Татьяна Гребенникова.
Эксперимент «Тест», а точнее — исследования, проводили пять раз. Специально разработали прибор, внутри – стерильные стержни. Все герметично. Попадание земных микробов исключено.
«Что делает экипаж, он выходит в открытый космос, выворачивает на резьбе стержень, берет мазок, вставляет стержень в полость обратно, герметично заворачивает, и в таком виде возвращается на Землю», — рассказывает главный научный сотрудник ОАО «РКК «Энергия» Олег Цыганков.
Образцы пыли космонавты брали в разных уголках станции.
И там, где для бактерий должно быть комфортно, под теплоизоляционной обшивкой, и на открытой поверхности, где солнечные лучи, огромные температурные перепады. Парадокс, но именно в этой самой агрессивной среде и нашли признаки жизни.
«У этого эксперимента большое будущее. И мы, правда, на пороге новых открытий, выходим в космос, берем мазки с поверхности, люка, с поверхности станции, обращенной к Солнцу, к Земле, и получаем удивительные результаты», — считает первый заместитель генерального конструктора РКК «Энергия», руководитель полётов российского сегмента МКС Владимир Соловьев.
Эксперименты с бактериями в ближнем космосе ученые проводили не раз. Микробы жили на поверхности станции — и в закрытых, и в открытых контейнерах. Но это были земные микробы, специально доставленные на орбиту.
Поискать жизнь в местах загрязнений, где за 15 лет работы МКС, накопилась пыль, взяв обычные пробы, – мысли не возникало. Считалось, солнце и космическая радиация смертельны для любых земных организмов.
«В местах загрязнений, возле иллюминаторов, почему мы говорим в местах загрязнений, около клапанов мы видели загрязнения, …и когда мы доставляли пробники, мы видели, он черный, и это натолкнуло нас на мысль, что для того, чтобы микроорганизмам выжить, им нужны загрязнения, которое может их в какой-то степени укрывать их от УФ, а главное, обеспечивать сцепление с поверхностью, вот так у нас пошел эксперимент», — говорит главный научный сотрудник ЦНИИмаш Елена Шубралова.
«Тест» российских ученых показал: бактерии в космической пыли есть. Правда, немного. После молекулярной диагностики и сравнительного анализа нашли и земные аналоги.
«В первом эксперименте мы нашли экстремальные бактерии, затем мы определили, что там существуют ДНК микобактерий. Мы нашли некультивируемые бактерии, которые встречаются в почве Мадагаскара», — рассказала руководитель лаборатории молекулярной диагностики Института вирусологии им. Д.И.Ивановского Татьяна Гребенникова.
Это видео, снимали биологи.
Когда привезли космические образцы, в институте был настоящий переполох. Съемка внутри запрещена, стерильность наивысшей степени, чтобы не занести земное.
В каком состоянии бактерии находятся в космосе, спящем или активном, и как они там оказались, еще предстоит выяснить. Одна из главных версий — долетели с Земли. На микрочастицах.
«Есть так называемая стратосферная электрическая цепь, не только воздух может переносить, а могут какие-то электрозаряды переносить эти элементы, если они такие устойчивые к условиям неблагоприятным, то они могут переноситься и другими средствами, на каких-то частицах. Вот как предполагается появление жизни на Земле, микроорганизмы могут путешествовать на каких-то материальных частицах», — предположил главный научный сотрудник ОАО «РКК «Энергия» Олег Цыганков.
Еще одна версия происхождения микробов на МКС. Микробы — из дальнего космоса. Разносчиками жизни по Вселенной вполне могут быть кометы, в составе которых есть лед.
«Из наблюдений и исследований Солнечной системы мы знаем, что довольно много органического вещества принесено астероидами и кометами.
Мы знаем, где формировались астероиды и кометы…», — сообщил заведующий отделом исследований Солнечной системы Института астрономии РАН Валерий Шематович.
Недавно астрофизики обнаружили еще одно косвенное подтверждение космического биомира. На расстоянии 455 световых лет от Земли в протопланетном облаке нашли сложные органические соединения. Сформировались они не в области горячей молодой звезды, а на периферии, где низкие температуры. Кто знает, может, эта новая планетная система станет новым обитаемым миром.
«Увидели одну очень сложную молекулу — метилцианид. В этой молекуле есть связь СН, которая важна для формирования нуклеотидов и далее кислот, которые определяют ту форму жизни, которая есть у нас», — объясняет заведующий отделом исследований Солнечной системы Института астрономии Валерий Шематович.
До сих пор считалось, что биооболочка нашей планеты ограничивается высотой в 90 километров. После эксперимента «Тест», скорее всего, биограницы придется расширить до 400 километров — орбита Международной космической станции.
А может и вовсе границ никаких нет, и Вселенная едина, а жизнь так и кочует из одной системы в другую!
общество
новости
Микроорганизмы на МКС успешно адаптировались к условиям космоса / Хабр
RegionSoft
Блог компании RegionSoft Биотехнологии Космонавтика
Российские ученые в ходе эксперимента на МКС выяснили, что микроорганизмы Methanosarcina mazei, живущие на свалках, в сточных водах, пищеварительном тракте животных и людей, прекрасно адаптируются к условиям космоса и готовы к длительным перелётам.
Ученые из Института медико-биологических проблем совместно с Институтом биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН и Центральным научно-исследовательским институтом машиностроения проводили в 2010-2020 году исследование, которое было направлено на изучение микроорганизмов Methanosarcina mazei.
Культуры микроорганизмов размещались на внешней поверхности МКС на сроки год и два года с целью изучения изменения адаптационных и иных механизмов бактерий. Выяснилось, что выделяющие метан микроорганизмы Methanosarcina mazei прекрасно переносят длительные полеты в космосе.
Цитата из отчёта: «Проведенные исследования показали, что после экспозиции в течение 24 месяцев сохранилась жизнеспособная популяция клеток Methanosarcina mazei. На основании полученных результатов можно сделать вывод о наличии в геноме метаногенной археи Methanosarcina mazei S-6T протекторных механизмов от воздействия факторов космического пространства в том числе таких, как вакуум, ультрафиолетовое излучение и перепады температур«.
Для защиты от новых неблагоприятных условий обитания клетки покрывались трехслойной сложно организованной оболочкой, которая не формируется в наземных условиях даже при облучении ультрафиолетом. Таким образом, активировался механизм защиты нуклеотида и других жизненно важных внутриклеточных структур.
Микроорганизмы защищались от повреждений, ультрафиолета, голода и окислительного стресса — наиболее опасных факторов космоса.
Даём справку
Methanosarcina (метаносарцина) — археи, которые обнаружены в огромном количестве разнообразных сред, включая свалки мусора, сточные воды, глубокие морские впадины, глубоко залегающие грунтовые воды и даже пищеварительный тракт людей и многих копытных. Метаносарцины образуют колонии, в которых проявляют примитивную клеточную дифференциацию. Некоторые учёные склонны полагать, что эти микроорганизмы, выделяющие метан, могли привести живую жизнь на Земле к гибели в пермский период палеозойской эры.
У вида Methanosarcina mazei, который как раз и проходил адаптацию на МКС, обнаружен необычайно большой для микроорганизма геном — 4 096 345 пар нуклеотидов. Как раз на защиту нуклеотидов в первую очередь и направлен обнаруженный универсальный механизм защиты.
Результаты исследования помогут разработать механизмы приспособления к условиям космоса и длительным полётам в космосе живых организмов, в том числе людей.
Строчка рекламы: CRM для малого и среднего бизнеса живёт здесь, а сборник статей о CRM — здесь (авто закачка). Наш интересный Дзен.
Теги:
- космос
- бактерии
- адаптация
Хабы:
- Блог компании RegionSoft
- Биотехнологии
- Космонавтика
Всего голосов 19: ↑19 и ↓0 +19
Просмотры
3.6K
Комментарии
3
Сайт
@RegionSoft
Пользователь
Комментарии
Комментарии 3
Как будто космос недостаточно опасен, бактерии становятся более смертоносными в условиях микрогравитации
Китай запустил свою миссию Tianwen-1 на Марс. Ракета с орбитальным аппаратом, посадочным модулем и марсоходом вылетела вчера из провинции Хайнань в стране с надеждой развернуть марсоход на поверхности Марса к началу следующего года.
Точно так же запуск марсианской миссии Эмирейтс в воскресенье ознаменовал набег арабского мира на межпланетные космические путешествия. А 30 июля мы ожидаем увидеть, как марсоход NASA Mars Perseverance наконец взлетит из Флориды.
Для многих наций и их народов космос становится непреодолимой преградой. Но хотя мы получаем возможность путешествовать в космос умнее и быстрее, многое остается неизвестным о его воздействии на биологические вещества, включая нас.
Хотя возможности освоения космоса кажутся безграничными, не менее опасны и его опасности. И одна особая опасность исходит от мельчайших форм жизни на Земле: бактерий.
Бактерии живут внутри нас и вокруг нас. Так что, нравится нам это или нет, эти микроскопические организмы следуют за нами, куда бы мы ни отправились, в том числе в космос. Подобно тому, как уникальная среда космоса влияет на нас, она влияет и на бактерии.
Мы еще не знаем серьезности проблемы
Вся жизнь на Земле эволюционировала под действием гравитации как вездесущей силы.
Таким образом, земная жизнь не приспособилась проводить время в космосе. Когда гравитация удалена или значительно уменьшена, процессы, на которые влияет гравитация, также ведут себя по-другому.
В космосе, где гравитация минимальна, седиментация (когда твердые вещества в жидкости оседают на дно), конвекция (перенос тепловой энергии) и плавучесть (сила, которая заставляет некоторые объекты плавать) сведены к минимуму.
Точно так же усиливаются такие силы, как поверхностное натяжение жидкости и капиллярные силы (когда жидкость течет, чтобы заполнить узкое пространство).
Пока еще не до конца понятно, как такие изменения влияют на формы жизни.
Марсоход NASA Perseverance будет запущен в конце этого месяца. Среди других задач он будет искать прошлую микроскопическую жизнь и собирать образцы марсианской породы и реголита (разбитой породы и пыли), которые позже будут возвращены на Землю.
НАСА/Изображения на обложке
Как бактерии становятся более смертоносными в космосе
К сожалению, исследования космических полетов показали, что бактерии становятся более смертоносными и устойчивыми при воздействии микрогравитации (когда присутствуют только крошечные силы гравитации).
В космосе бактерии становятся более устойчивыми к антибиотикам и более смертоносными. Они также остаются такими в течение короткого времени после возвращения на Землю по сравнению с бактериями, которые никогда не покидали Землю.
Вдобавок к этому бактерии быстрее мутируют в космосе. Однако эти мутации в основном нужны бактериям для адаптации к новой среде, а не для того, чтобы стать сверхсмертоносными.
Необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить, действительно ли такая адаптация позволяет бактериям вызывать больше болезней.
Читать далее:
Ученые обнаружили, что в космосе бактерии лучше размножаются, чем на Земле
Бактериальная командная работа — плохая новость для космических станций
Исследования показали, что микрогравитация в космосе способствует образованию биопленки бактерий.
Биопленки представляют собой плотно упакованные колонии клеток, образующие матрицу из полимерных веществ, позволяющую бактериям прилипать друг к другу и к неподвижным поверхностям.
Биопленки повышают устойчивость бактерий к антибиотикам, способствуют их выживанию и улучшают их способность вызывать инфекцию. Мы видели, как биопленки растут и прикрепляются к оборудованию на космических станциях, вызывая его биодеградацию.
Например, биопленки поразили навигационное окно космической станции «Мир», кондиционер, блок электролиза кислорода, блок оборотного водоснабжения и систему терморегулирования. Длительное воздействие на такое оборудование биопленок может привести к неисправности, которая может иметь разрушительные последствия.
К микроорганизмам, образующим биопленки, относятся бактерии, грибы и протисты.
Шаттерсток
Другим воздействием микрогравитации на бактерии является их структурное искажение. Некоторые бактерии показали уменьшение размера клеток и увеличение числа клеток при выращивании в условиях микрогравитации.
В первом случае бактериальные клетки с меньшей площадью поверхности имеют меньше межклеточных взаимодействий, и это снижает эффективность антибиотиков против них.
Кроме того, отсутствие эффектов гравитации, таких как осаждение и плавучесть, может изменить способ поглощения бактериями питательных веществ или лекарств, предназначенных для их атаки. Это может привести к повышению лекарственной устойчивости и заразности бактерий в космосе.
Все это имеет серьезные последствия, особенно когда речь идет о дальних космических полетах, где не будет гравитации. Возникновение бактериальной инфекции, которую невозможно вылечить в этих обстоятельствах, было бы катастрофой.
Преимущества проведения исследований в космосе
С другой стороны, влияние космоса также приводит к созданию уникальной окружающей среды, которая может быть положительной для жизни на Земле.
Например, молекулярные кристаллы в космической микрогравитации растут намного больше и симметричнее, чем на Земле. Наличие более однородных кристаллов позволяет разрабатывать более эффективные лекарства и методы лечения для борьбы с различными заболеваниями, включая рак и болезнь Паркинсона.
Кроме того, кристаллизация молекул помогает определить их точную структуру. Многие молекулы, которые невозможно кристаллизовать на Земле, могут оказаться в космосе.
Итак, структуру таких молекул можно было бы определить с помощью космических исследований. Это также помогло бы разработать более качественные лекарства.
Волоконно-оптические кабели также могут быть изготовлены в соответствии с более высокими стандартами в космосе благодаря оптимальному формированию кристаллов. Это значительно увеличивает пропускную способность передачи данных, ускоряя работу сети и телекоммуникаций.
По мере того как люди проводят все больше времени в космосе, в среде, пронизанной известными и неизвестными опасностями, дальнейшие исследования помогут нам тщательно изучить риски и потенциальные преимущества уникальной космической среды.
Читать далее:
С тобой или без тебя: роль Луны в жизни
Шарик бактерий прожил 3 года.
.. в космосе!
В 2018 году с Международной космической станции вылетел космический корабль с необычным грузом: колониями бактерий, которые годами зависали в космосе. Эти бесстрашные микробы были последними образцами, которые были возвращены на Землю в рамках миссии Танпопо, японского астробиологического эксперимента по изучению воздействия космической среды на простые организмы. Если бы микробы выжили при длительном воздействии вакуума, это стало бы значительным подспорьем для спорной теории, известной как панспермия, которая предполагает, что жизнь перемещается между планетами на астероидах, кометах и космической пыли.
В среду в журнале Frontiers in Microbiology было опубликовано новое исследование группы Tanpopo, в котором подробно описывается, как несколько видов бактерий Deinococcus выживали три года подряд во враждебной космической среде. Этот тип бактерий известен своей необычной способностью противостоять генетическим повреждениям от высоких доз ультрафиолетового излучения, что ставит его в один ряд с другими так называемыми «экстремофилами», такими как тихоходки.
Но исследователи не были уверены, как именно ему удалось совершить этот подвиг.
«Известно, что Deinococcus обладает несколькими механизмами выживания в суровых условиях», — говорит Акихико Ямагиши, профессор Токийского университета и ведущий научный сотрудник миссии Танпопо. «Мы проверили, какие механизмы ответственны за это, и обнаружили, среди прочего, что его система репарации ДНК важна для выживания в космической среде».
В рамках эксперимента Танпопо Ямагиши и его коллеги обнаружили высушенные колонии трех разных видов Deinococcus в космический вакуум в экспериментальном модуле, прикрепленном снаружи космической станции. Когда исследователи регидратировали колонии на Земле, они обнаружили, что их внешние слои погибли от воздействия высоких доз УФ-излучения. Но мертвые слои бактерий защищали ДНК микробов под ними от повреждений, которые не позволяли им выжить. В то время как количество неповрежденных бактериальных генов постепенно уменьшается от пребывания в космосе, независимо от того, насколько густой является колония, результаты команды показывают, что осадок бактерий глубиной всего в полмиллиметра может выжить в космосе до восьми лет.
Это хорошие новости для сторонников панспермии, теории, которая восходит к началу 1970-х годов и предполагает, что жизнь, в том числе жизнь на Земле, заселяется по всей галактике микробами, путешествующими по космическим камням. Это далеко не общепринятая идея, но один из ее первых сторонников, математик Чандра Викрамасингхе, утверждает, что она может объяснить несколько сложных проблем, связанных с возникновением жизни на Земле.
Типичное объяснение состоит в том, что жизнь возникла из скопления органических молекул, сталкивающихся друг с другом в бурлящей первичной иле, и постепенно формировала более сложные молекулы. В конце концов эти молекулы объединились, чтобы сформировать одноклеточные организмы, такие как бактерии, которые затем превратились в многоклеточные организмы и так далее. Но эволюция жизни на Земле, насколько могут судить ученые, шла урывками. Короткие всплески видообразования чередовались с более длительными периодами застоя. Как только бактерии появились около 4 миллиардов лет назад, они оставались доминирующей формой жизни в течение 2 миллиардов лет.