NASA wysyła trochę szczęśliwych drożdży w wypełnioną promieniowaniem głęboką przestrzeń

BioSentinel – brzmi jak kolejny wielki hollywoodzki film science-fiction. Jest to raczej jedna z nadchodzących misji NASA, której celem jest zbadanie długoterminowego wpływu promieniowania na ludzkie komórki. Misja, prowadzona przez naukowców z NASA Ames Research Center, będzie pierwszym eksperymentem biologicznym, który odbędzie się poza niższą orbitą okołoziemską od Apolla 17 ponad 40 lat temu. Wyniki projektu BioSentinel mogą ostatecznie zmienić sposób, w jaki ludzie podchodzą do marzenia o eksploracji kosmosu.

Aby nasi przyszli astronauci mogli bezpiecznie dostać się w głębiny kosmosu iz powrotem, naukowcy muszą zrozumieć, co dzieje się z ludzkim DNA, gdy jest ono wystawione na działanie promieniowania kosmicznego. Ponieważ załogowa misja na Marsa planowana jest na połowę lat 30. XX wieku, takie badania mają kluczowe znaczenie dla przygotowania ludzi do życia w przestrzeni kosmicznej.

Naukowcy muszą zrozumieć, co dzieje się z ludzkim DNA, gdy jest wystawione na działanie promieniowania kosmicznego w czasie.

Astronauci tacy jak Scott Kelley, który spędza rok na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, będą narażeni na wyższe stężenia promieniowania niż ktoś żyjący na Ziemi. Z powodu ziemskiej magnetosfery – ochronnego pola magnetycznego, które rozciąga się na odległość 3,9 miliona mil – jesteśmy chronieni przed większością niebezpieczeństw kosmicznych. Jednak poza bezpieczeństwem magnetosfery leży obfitość promieniowania kosmicznego wytwarzanego przez gwałtowne źródła spoza naszego Układu Słonecznego. Źródła tych niebezpiecznych zdarzeń mogą pochodzić z dowolnego miejsca we wszechświecie: supernowe, czarne dziury, rozbłyski gamma i wiele innych. Wysokoenergetyczne promienie kosmiczne poruszają się z ogromną prędkością, zatrzymując się tylko wtedy, gdy napotykają na nie silne siły, dlatego mamy takie szczęście, że mamy własną magnetosferę.

Długie narażenie na promieniowanie jest niezwykle szkodliwe dla DNA; te silnie naładowane cząstki mogą faktycznie rozbić podwójną helisę na pół. Z BioSentinalem, naukowcy z NASA chcą zrozumieć, w jaki sposób dochodzi do tych pęknięć przy różnych rodzajach promieniowania i czy komórki są w stanie naprawić te pęknięcia podczas poruszania się w przestrzeni międzyplanetarnej. Misja ma trwać 18 miesięcy, aby ocenić długoterminowe skutki narażenia na promieniowanie. Oznaczało to, że użycie ludzkich komórek nie wchodziło w grę, ponieważ wymagają one ciągłej konserwacji. Zamiast tego naukowcy z Ames zwrócili się ku jednemu z najbardziej pożytecznych i występujących powszechnie mikroorganizmów na Ziemi: drożdżom.

Dłoń trzymająca kartę mikroprzepływową BioSentinel

Karta płynów

Karta mikrofluidyczna firmy BioSentinel, zaprojektowana w NASA Ames, zostanie wykorzystana do badania wpływu międzyplanetarnego promieniowania kosmicznego na drożdże.

Drożdże mogą być szczególnie przydatne w kuchni, ale są również pomocne w laboratorium. S. cerevisiae jest idealnym narzędziem biologa do testowania promieniowania, ponieważ jego mechanizmy naprawy DNA działają podobnie do mechanizmów obserwowanych w ludzkich komórkach. Ponieważ komórki te są tak często wykorzystywane w badaniach naukowych, drożdże stały się pierwszym złożonym organizmem, którego cały genom został zsekwencjonowany. Jedną z zalet tego małego grzyba jest to, że jego genom jest znacznie mniejszy, podobnie jak jego komórki replikują się mniej więcej raz na dwie godziny, w przeciwieństwie do komórek ludzkich, które potrzebują około dwunastu godzin zregenerować. Dzięki temu badanie zmian międzypokoleniowych jest o wiele wygodniejsze.

Suszone drożdże można również przechowywać w stanie zastoju przez długi czas, zanim zostaną aktywowane przez wodę. NASA używa dokładnie tej zasady, aby rozpocząć eksperyment w okresie 18 miesięcy. Wkłady na pokładzie tego drożdżowego statku są zaprojektowane tak, aby można je było „włączać” pojedynczo. Co miesiąc nowy wkład wpuszcza do środka niewielką ilość wody, „budząc” drożdże na czas do wybuchu promieniowania kosmicznego. W prawdziwie naukowym stylu będą trzy identyczne ładunki BioSentinel, które będą służyć jako kontrole. Dwie pozostaną na Ziemi, a jedna poleci na ISS w celu porównania poziomów promieniowania na niskiej orbicie okołoziemskiej.

„To naprawdę najlepszy organizm do wysłania teraz i prawdopodobnie przez kilka następnych lat”

BioSentinel zabierze stopa na bardzo upragnioną przejażdżkę najpotężniejszą rakietą, jaką kiedykolwiek zbudowano – inauguracyjnym lotem Space Launch System, EM-1. Exploration-Mission 1 wykona pętlę wokół Księżyca przed powrotem na Ziemię. Po dostarczeniu kapsuły załogi Oriona w kosmos, wypuści ona BioSentinel Cubesat zawierający uśpione drożdże NASA na orbitę wokół Słońca. Ładunek BioSentinel użyje następnie napędu na zimny gaz i paneli słonecznych, aby utrzymać się na orbicie heliocentrycznej, gdzie technicznie wejdzie w przestrzeń międzyplanetarną. To wtedy drożdże dostaną sygnał, by się obudzić i zacząć prowadzić naukę.

„Myślę, że używanie drożdży jest wielką zaletą dla naukowców. Możemy zmusić je do wzrostu w różnych temperaturach i zmodyfikować je genetycznie. To naprawdę najlepszy organizm do wysłania teraz i prawdopodobnie przez kilka następnych lat” – mówi dr Sergio Santa-Maria, naukowiec z BioSentinel w Ames. Korzystając z danych zebranych z BioSentinel, naukowcy z NASA mogliby umożliwić eksplorację załogową, może nawet wyjść poza Marsa do miejsc takich jak Europa lub lokalne asteroidy. Jedno jest jednak pewne, te drożdże pójdą tam, gdzie nie dotarły żadne drożdże.

Najnowszy wpis na blogu

JWST dostrzega „prequel” dużej gromady galaktyk
August 05, 2023

Dane przybliżają nas do ostatecznego zrozumienia pytania, jak się tu dostaliśmy. Nawet najwyższe drzewa, największe płetwale błękitne, a nawet olb...

Gdzie w kosmosie jest Tesla Roadster Elona Muska?
August 05, 2023

Minęły cztery lata, odkąd Elon Musk wystrzelił jednego ze swoich roadsterów w stronę słońca. Inżynier lotniczy zastanawia się nad swoim losem. Ta ...

Nowe chipy Intela zyskują duży wzrost bezpieczeństwa
August 05, 2023

Nowa funkcja bezpieczeństwa o nazwie Trust Domain Extensions przeszła wielomiesięczny audyt. Intela i Google Cloud właśnie wypuścili wspólny rapor...