Нанокостюм защищает насекомых от космического вакуума

Листоед в защитном костюме при сканировании электронным микроскопом

(фото Hamamatsu University School of Medicine).

Излучение плазмы образует на поверхности личинок дрозофил (A-C) и комаров (F-H и K-M) защитное покрытие, которое предохраняет насекомых от воздействия вакуума

(иллюстрация T. Hariyama et al., PNAS).

В эксперименте японских учёных из медицинской школы университета Хамамацу (Hamamatsu University School of Medicine) принимали участие личинки плодовых мушек дрозофил.

Исследователи хотели получить высококачественные фотографии молодых насекомых и поместили их в сканирующий электронный микроскоп. Образцы при этом виде съёмки помещаются в вакуум (молекулы воздуха поглощают электроны и нарушают работу микроскопа). Неорганическим материалам и конструкциям всё равно, а вот для биологических объектов такое изучение обычно заканчивается фатально.

При условии полного отсутствия какой-либо защиты личинки должны были умереть почти мгновенно, превратившись в сморщенное бездыханное тельце. В первую очередь, это происходит из-за того, что при чрезвычайно низком давлении (так же как и в космическом вакууме) кислород и вода выделяются из клеток организма, а как известно, без этих двух компонентов жизнь невозможна.

Однако японские биологи, проводя свой эксперимент, заметили, что насекомые, которых облучал поток электронов, в течение некоторого времени всё ещё подавали признаки жизни. Как выяснилось позднее (после подключения к исследованию просвечивающего электронного микроскопа) из-за воздействия электронов происходила полимеризации молекул в верхнем слое кожи личинок. У них появлялся своеобразный "нанокостюм" толщиной около 50-100 нанометров, который был непроницаем для жизненно важных веществ.

Он достаточно гибкий, чтобы позволять личинкам двигаться, но при этом прочный настолько, чтобы не позволять воде и другим необходимым веществам уходить из организма. Более того, учёные отмечают, что полимерный костюм устойчив к механическим повреждениям и представляет собой настоящий скафандр для насекомых.

Разобравшись в этом процессе, учёные Страны восходящего солнца решили поставить новый эксперимент. Профессор Такахико Харияма (Takahiko Hariyama) и его коллеги решили создать защитные "нанокостюмы" для других насекомых: муравьёв, комаров, блох и плоских червей. У них в отличие от дрозофил не образуется естественная защитная плёнка, поэтому её нужно было создать искусственным методом.

По этой причине технологию пришлось несколько усовершенствовать. Так, личинку комара исследователи помещали в ёмкость с водой и полисорбатом-20. Выбор пал именно на этот химикат, потому что он малотоксичен и широко применяется в производстве косметики и моющих средств. После этого личинки "поливали" плазмой, что вызывало полимеризацию полисорбата. Так и появлялся новый искусственный "нанокостюм".

Астробиолог NASA Линн Ротшильд (Lynn Rothschild) находит этот эксперимент крайне занимательным, ведь он доказывает, что микроскопические организмы в "нанокостюмах" смогут летать в открытом космосе, оставаясь в живых. Пока что очень немногим видам многоклеточных удавалось выжить в таких экстремальных условиях. Одни из них — тихоходки, эксперименты над которыми ставились в 2008 году. Однако при условии использования "нанокостюма" такое испытание будет под силу и дрозофилам.

Кроме того, некую подобную "броню" в будущем можно будет создать и для человека. "Только представьте себе, у вас в руках щит толщиной в человеческий волос, который защищает вас от радиации и обезвоживания", — говорит исследовательница.

Но с радиацией дело обстоит сложнее. Чтобы защитить насекомых от этой угрозы или получить действительно чёткие снимки и видеозаписи микроскопических насекомых, нужно увеличить излучение электронов. Но существующий "нанокостюм" пока такого выдержать не может. Харияма надеется сконструировать новый прототип защитного слоя с использованием уже не полисорбата-20, а чего-нибудь поэффективнее.

Японские специалисты надеются создать "нанокостюм", который выдержит излучения, позволяющее рассмотреть внутренние органы личинок.

Результаты исследования японских биологов опубликованы в журнале PNAS.

Также по теме:
Защищать астронавтов от радиации во время полёта на Марс будут фекалии 
На МКС доставят защищающую от радиации и шума "чудо-шторку"
Учёные опровергли существования жизни на основе мышьяка
Биологи обнаружили под океанским дном необычную жизнь