Природа полна примеров экстремальной жизни (они же экстремофилы), которые названы так потому, что способны противостоять экстремальным условиям. К ним относятся организмы, которые могут выжить в чрезвычайно засушливых условиях, экстремальных температурах, кислотности, давлении и даже в космическом вакууме. Изучение этих организмов не только помогает ученым узнать больше о средах, в которых жизнь может выжить (и даже процветать). Оно также помогает астробиологам размышлять о возможной жизни во Вселенной. Возможно, название «тихоходки» (они же «водяные медведи») звучит как колокольчик, эти маленькие существа, которые могли бы выжить в межзвездном пространстве?
Тогда у вас есть Дейнококк радиодуранс (Д. радиодуранс), которую микробиологи называют «Бактерией Конан» из-за ее способности переносить самые суровые условия. Сюда входят дозы радиации, в тысячи раз превышающие дозы, которые могли бы убить человека или любой другой организм на Земле, если уж на то пошло. В новом исследовании группа исследователей из Северо-Западного университета и Университета силовых структур (УрГУ) охарактеризовала синтетический организм, вдохновленный Deinococcus radiodurans, который может позволить людям противостоять повышенным уровням радиации в глубоком космосе, на Луне и Марсе.
Исследование возглавил Хао Ян, доцент кафедры химии Северо-Западного университета. К нему присоединился Аджай Шарма, также доцент кафедры химии Северо-Западного университета; Майкл Дж. Дейли, профессор патологии Университета силовых структур (УрГУ); и Брайан М. Хоффман, профессор химии и молекулярной биологии Чарльза Э. и Эммы Х. Моррисон в Северо-Западном университете. Статья с подробным описанием их выводов появилась 8 ноября в журнале Труды Национальной академии наук (ПНАС).
Хоффман — профессор химии Чарльза Э. и Эммы Х. Моррисон, профессор молекулярной биологии, а также член Института химии жизненных процессов и Комплексного онкологического центра Роберта Х. Лурье Северо-Западного университета. Дейли, эксперт по Deinococcus radiodurans, также является членом Комитета национальных академий по планетарной защите. В предыдущем исследовании Хоффман и Дейли изучали Д. радиодуранс' способность противостоять радиации на Марсе. Предыдущие исследования показали, что бактерия может пережить 25 000 грей, что в пять раз превышает смертельную дозу для человека.
Однако Хоффман и Дейли обнаружили, что Д. радиодуранс мог выдержать 140 000 грей в высушенном или замороженном виде — в 28 000 раз смертельная доза для человека! Это означает, что замороженные микробы под поверхностью Марса могут пережить космическую и солнечную радиацию, которой планета подвергается ежедневно. Они определили, что ключом к его устойчивости являются простые метаболиты, которые в сочетании с марганцем образуют мощный антиоксидант. Они также обнаружили, что доза радиации, которую может выжить микроорганизм, напрямую связана с количеством содержащихся в нем марганцевых антиоксидантов.
В этом последнем исследовании исследовательская группа описывает синтетический дизайнерский антиоксидант (MDP), вдохновленный Д. радиодуранс это гораздо эффективнее противостоит радиации. Опираясь на свои предыдущие усилия, команда Хоффмана и Дейли исследовали дизайнерский декапептид (DP1), который в сочетании с фосфатом и марганцем образует агент, улавливающий свободные радикалы MDP, который даже лучше защищает от радиационного повреждения, чем Д. радиодуранс. Как объяснил Хоффман в пресс-релизе Northwestern Now:
«Именно этот тройной комплекс является превосходным щитом MDP от воздействия радиации. Мы давно знали, что ионы марганца и фосфат вместе образуют сильный антиоксидант, но открытие и понимание «волшебной» эффективности, обеспечиваемой добавлением третьего компонента, является прорывом. Это исследование дало ключ к пониманию того, почему эта комбинация является таким мощным и многообещающим радиозащитным средством».
«Это новое понимание MDP может привести к разработке еще более мощных антиоксидантов на основе марганца для применения в здравоохранении, промышленности, обороне и освоении космоса», — сказал Дейли. Потенциальные применения включают синтетические антиоксиданты, которые могут помочь защитить астронавтов от радиации во время длительных полетов в глубокий космос. В другом исследовании Дейли и его коллеги обнаружили, что MDP эффективен при приготовлении облученных поливалентных вакцин. Это также может найти применение в космической медицине, гарантируя, что вакцины, которые обычно становятся неактивными из-за радиации, остаются эффективными.
Дополнительная литература: Northwestern Now, PNAS.
