Обнаружено отрицательное воздействие невесомости на гены

Отправка эксперимента в космос требует затрат, да и не слишом удобна. Но учёным необходимо знать, что происходит с организмами в непривычных условиях, поэтому они используют магнитную левитацию и подопытных животных (фото University of Nottingham).

На Земле все представители флоры и фауны так или иначе ориентируются на гравитацию. Например, растения вытягиваются вверх, в то время как корни их растут вниз. В невесомости же и растения, и живые существа живут по другим законам. Так, космонавты на орбите каждый месяц теряют порядка 1-2% костной ткани. На Земле тот же процесс занимает год!

Группа доктора Рауля Эрранса (Raul Herranz) из Центра биологических исследований Испании (Centro de Investigaciones Biológicas) и их коллеги из Великобритании и Нидерландов решили выяснить, как невесомость влияет на процессы, происходящие на клеточном уровне. Для этого они понарошку отправили на орбиту фруктовых мушек (Drosophila melanogaster) на 22 дня (за это время эмбрионы превратились во взрослых дрозофил).

Чтобы воссоздать на Земле условия низкой гравитации, как в космическом пространстве, биологи использовали магниты. При диамагнитной левитации живые объекты (насекомые, грызуны) парят в воздухе, так как магнитное поле воздействует на воду в их клетках. При этом живые существа чувствуют себя более-менее нормально и даже ведут себя так же, как их собратья, побывавшие на настоящей орбите.

Биологи создали четыре подопытные группы. Одна всё время развивалась в невесомости, при 0g, вторая – при нормальной "магнитной" гравитации, 1g, третья – при гипергравитации, 2g. Четвёртая (контрольная) группа мушек жила в обычных условиях (1g) в отсутствие сверхпроводящего магнита.

Учёные выяснили, что невесомость замедлила развитие дрозофил и повлияла на работу порядка 200 генов (часть из них стала активнее, часть, наоборот, "медлительнее"). Причём только 10% этих генов были общими для самок и самцов. Отсутствие гравитации затронуло иммунитет, систему передачи сигналов между клетками, реакцию организмов мушек на стресс и изменение температуры. Гипергравитация (2g) помешала 44 генам функционировать в нормальном режиме.

Полученный результат смутил учёных, которым в будущем предстоит разрабатывать для космонавтов программы дальних перелётов.

Впрочем, возможно, что людям в космосе будет проще, чем дрозофилам в лабораторных условиях. Во-первых, нельзя с полной уверенностью сказать, что более сложный организм человека поведёт себя в условиях микрогравитации так же, как организм плодовой мушки.

Во-вторых, учёные не уверены на все 100%, что полученный результат не является следствием воздействия на дрозофил магнитного поля, создаваемого в эксперименте. Оно, кстати, примерно в 350 тысяч раз сильнее естественного земного, уточняет Wired.

"Мы попробовали разделить эффекты левитации и магнетизма, но это оказалось не такой уж простой задачей, - рассказывает Эрранс. – Мы пока ещё не можем точно сказать, что главенствует, магнетизм или микрогравитация".

Например, магнитное поле само по себе привело к тому, что лишь 60% личинок стали взрослыми особями, вкупе с невесомостью численность потомства упала и вовсе до 5%. "Магнитное поле выравнивает молекулы белков в определённом направлении, но к каким изменениям это приводит – мы пока не понимаем", - говорит другой исследователь Ричард Хилл (Richard Hill) из университета Ноттингема.

Результаты этой работы ещё раз напоминают медикам о том, что нельзя недооценивать влияние невесомости на клеточные процессы и биологические системы во время длительных космических перелётов, например, во время полёта на Марс. Экспедиция, которая растянется на годы, может оказаться крайне вредной для здоровья путешественников.

В космосе всё работает иначе, нежели на Земле, даже гены, пишут учёные в статье в журнале BMC Genomics. Чтобы справиться с возникающими эффектами, придётся принимать меры, например, перестраивать диету космонавтов, изменять содержание кислорода в воздухе и так далее.