Tiecoties izprast vairāk par kosmosā dzimušiem mikrobiem, NASA ir uzsākusi programmu, kas pazīstama kā Genes in Space-3 - kopīgs darbs, kura laikā no kosmosa tiks sagatavoti, secīgi un identificēti nezināmi organismi. Tiem, kas varētu domāt, ka tas izklausās daudz kā filma Dzīve - kur astronauti atdzīvina svešu organismu Starptautiskajā kosmosa stacijā un visi mirst! - esiet drošs, ka šī nav dažu šausmu filmu iestatīšana.
Patiesībā tas atspoguļo spēli mainīgu attīstību, kas balstās uz nesenajiem sasniegumiem, kad DNS pirmo reizi sintezēja NASA astronauta Kate Rubina uz klāja Starptautiskajā kosmosa stacijā 2016. gadā. Raugoties nākotnē, programma Genes in Space-3 ļaus astronautiem atrasties uz ISS. savākt mikrobu paraugus un pētīt tos uz vietas, tā vietā, lai tos nosūtītu atpakaļ uz Zemi analīzei.
Iepriekšējie eksperimenti, ko veica Rubins - kas bija daļa no Biomolekulu sekvenceru izmeklēšanas - centās parādīt, ka DNS secība ir iespējama orbītā esošā kosmosa kuģī. Gēni kosmosā 3 mēģina to balstīt, izveidojot DNS paraugu sagatavošanas procesu, kas ļautu ISS apkalpēm identificēt mikrobus, uzraudzīt apkalpes veselību un palīdzēt meklēt DNS balstītu dzīvi citur Saules sistēmā.
Kā nesenā paziņojumā presei sacīja Sāra Valasa - NASA mikrobioloģe un projekta galvenā izmeklētāja (PI) Džonsona kosmosa centrā:
“Mums ir bijis piesārņojums tajās stacijas daļās, kur bija redzams, ka sēnes aug vai no aizsērējušas ūdenslīnijas ir izvilktas biomateriālas, bet mums nav ne mazākās nojausmas, kas tas ir, līdz paraugs nonāk atpakaļ laboratorijā. Izmantojot ISS, mēs regulāri varam piegādāt dezinfekcijas līdzekļus, taču, virzoties ārpus orbītas ar zemu Zemes robežu, kur krājumu atjaunošanas iespējas ir retākas, ļoti svarīgi ir zināt, ko dezinficēt vai ne. ”
Šis projekts, kas izstrādāts sadarbībā ar NASA Džonsona kosmosa centru un Boeing (un sponsorēja ISS Nacionālā laboratorija), šajā projektā apvieno divus iepriekš kosmosa lidojumos pārbaudītus molekulārās bioloģijas rīkus. Pirmkārt, ir miniPCR, ierīce, kas kopē mērķtiecīgus DNS gabalus procesā, kas pazīstams kā polimerāzes ķēdes reakcija (PCR), lai izveidotu tūkstošiem eksemplāru.
Šī ierīce tika izstrādāta kā daļa no studentu projektētā konkursa “Genes in Space”, un tika veiksmīgi izmēģināta uz ISS eksperimenta “Genes in Space-1” laikā. Laika posmā no 2016. gada septembra līdz martam ar šo eksperimentu tika mēģināts pārbaudīt, vai patiesībā ir saistītas izmaiņas DNS un imūnsistēmas pavājināšanās (tās abas notiek lidojuma laikā kosmosā).
Šim testam sekos šovasar ar eksperimentu Genes in Space-2. Laika posmā no aprīļa līdz septembrim šajā eksperimentā tiks izmērīts, kā kosmosa lidojums ietekmē telomērus - mūsu hromosomu aizsargvāciņus, kas saistīti ar sirds un asinsvadu slimībām un vēzi.
Tikmēr MinION ir rokas ierīce, ko izstrādājusi Oxford Nanopore Technologies. Šī tehnoloģija, kas spēj analizēt DNS un RNS sekvences, ļauj veikt ātru analīzi, kas ir arī pārnēsājama un mērogojama. Tas jau ir izmantots šeit, uz Zemes, un šī gada sākumā tika veiksmīgi pārbaudīts uz ISS kā daļa no Biomolekulu sekvencera izmeklēšanas.
Apvienojumā ar dažiem papildu fermentiem, lai parādītu DNS amplifikāciju, Gēnu kosmosā-3 eksperiments ļaus astronautiem novirzīt laboratoriju uz mikroorganismiem, nevis pretēji. To veidos apkalpes locekļi, kas savāc paraugus no kosmosa stacijas un pēc tam kultivē tos laboratorijā, kas riņķo apkārt. Pēc tam paraugi tiks sagatavoti sekvenēšanai, izmantojot miniPCR, un sekvencēti un identificēti, izmantojot MinION.
Kā paskaidroja mikrobioloģe un projekta zinātniece Sāra Stahla, tas ļaus ekipāžām apkarot infekcijas slimību un baktēriju izplatību. “ISS ir ļoti tīra,” viņa sacīja. “Mēs atrodam ļoti daudz ar cilvēkiem saistītu mikroorganismu - daudz parasto baktēriju, piemēram, Stafilokoku un Bacillus un dažāda veida pazīstamas sēnes, piemēram Aspergillus un Penicilijs.”
Papildus tam, lai reālā laikā varētu diagnosticēt slimības un infekcijas, eksperiments ļaus veikt jaunus un aizraujošus pētījumus ISS klāstā. Tas varētu ietvert dzīvības noteikšanu uz DNS bāzes uz citām planētām, kuru paraugus ar zondi atgrieztu ISS. Turklāt, ja tiek atrasti vistu mikrobi, kas peld apkārt kosmosā, tos varētu atgriezt ISS, lai veiktu ātru analīzi.
Vēl viens programmas ieguvums būs tas, ka Zemes zinātnieki reāllaikā varēs piekļūt eksperimentiem, kas notiek uz ISS. Un zinātnieki šeit uz Zemes gūs labumu arī no izmantotajiem rīkiem, kas ļaus lētus un efektīvus vīrusu diagnosticēšanas veidus, īpaši pasaules daļās, kur nav iespējams piekļūt laboratorijai.
Vēlreiz, kosmosā izmantojamo sistēmu un instrumentu izstrāde - vide, kas parasti neveicina uz Zemes balstītas tehnoloģijas - piedāvā lietojumus, kas pārsniedz kosmosa ceļojumus. Nākamajos gados uz ISS balstītie ģenētiskie pētījumi varētu palīdzēt notiekošajā ārpuszemes dzīves meklējumos, kā arī sniegt jaunu ieskatu tādās teorijās kā panspermija (t.i., kosmosu, kurā dzīvi iesēdušas komētas, asteroīdi un planetoīdi).
Noteikti izbaudiet šo video ar nosaukumu “Cosmic Carpool”, pateicoties NASA Džonsona kosmosa centram:
