Бактерії поводяться набагато агресивніше в невагомості і активніше розмножуються в космосі через порушення в транспортуванні речовин всередині клітин, що змушують їх постійно вважати себе “голодними”.
Вчені вже багато років вивчають те, як життя в космосі впливає на здоров’я людини і роботу імунної системи людей і тварин. До прикладу, в минулому році вони з’ясували, чому багато космонавтів скаржаться на проблеми із зором в космосі, а також те, чому астронавти програми “Аполлон” періодично падали і втрачали рівновагу на Місяці.
Луїс Зеа (Luis Zea) з університету Колорадо в Боулдері (США) і його колеги розкрили ще одне з дивацтв у впливі невагомості на живі організми — підвищення агресивності бактерій, вивчаючи те, як змінюється робота різних ланцюжків генів і білків у звичайної кишкової палички (Escherichia coli) при попаданні в космос.
Багато або навіть майже всі зміни в роботі клітин, як припустили вчені, відбуваються з тієї причини, що у відкритому космосі відсутня гравітація, яка спрямовує і прискорює процеси обміну речовин в бактеріях і в нашому тілі.
В умовах невагомості молекули поживних речовин, білки та інші речовини зможуть рухатися в клітинах або тільки при активній роботі “молекулярних моторів” всередині них, або ж в результаті броунівського руху молекул. Тому багато клітинних процесів обміну речовин можуть сповільнитися в космосі і викликати низку порушень у житті мікроба.
Зеа і його колеги перевірили цю ідею, виростивши кілька колоній кишкової палички і відправивши їх на борт МКС в грудні 2014 року. Там за ростом мікробів спостерігав астронавт Майк Хопкінс (Mike Hopkins), який регулярно збирав зразки бактерій і заморожував їх для повернення на Землю. Всі бактерії повернулися на Землю у травні та у жовтні 2015 року на борту вантажних кораблів компанії SpaceX.
Як і очікували вчені, бактерії, які мешкали на борту МКС, розмножувалися швидше, ніж їх “земні” родичі, і краще справлялися з попаданням антибіотика гентаміцину, який Хопкінс вводив в різних дозах в деякі чашки з кишковою паличкою за дорученням вчених.
Причиною цього, як показав генетичний аналіз повернутих на Землю зразків, було те, що робота восьми десятків генів в ДНК кишкової палички помітно підвищилася при попаданні в космос, причому в більшості випадків вона зросла в 10 і більше разів.
Підвищена активність двох сімейств генів – thi і hde – вказала на те, що клітини з якихось причин почали синтезувати певні амінокислоти незвичайними шляхами, які зазвичай “включаються” тільки тоді, коли мікробу не вистачає поживних речовин, або ж він перебуває у дуже кислому середовищі, а також відчуває інші види стресу. До того ж, різко підвищується активність генів сімейства mal, що відповідають за транспорт цукрів усередині клітини.
Всі ці речі, як вважають вчені, вказують на те, що клітини мікробів вважають себе постійно “голодуючими” в космосі і активно намагаються знайти додаткові джерела нутрієнтів та енергії, у тому числі і ті, яких в живильному середовищі в принципі не було. У свою чергу, включення “транспортних” генів mal говорить про те, що була “винна” відсутність гравітації, що заважає поширенню поживних речовин у цитоплазмі мікроба.
Підвищена агресивність бактерій, судячи з усього, була пов’язана з цією стресовою реакцією і тим, що в таких умовах кишкова паличка починає виробляти багато молекул оцтової кислоти і прискорює свій метаболізм, намагаючись вижити в умовах “харчової кризи”. Подальші спостереження за поведінкою бактерій на МКС, як сподіваються вчені, допоможуть зрозуміти, як можна нормалізувати їх роботу і зробити їх менш небезпечними для людини.