Тяга к гравитации
Сибирские ученые приняли участие в исследовании родившихся и выросших в космосе мух и выяснили, какой эффект на их геном оказывает невесомость. Результаты работы опубликованы в международном журнале PLoS ONE.
В 2014 году на космическом спутнике «Фотон-M4» на околоземную орбиту были запущены мухи дрозофилы. Эксперимент организовал Институт медико-биологических проблем РАН (Москва) в тесном сотрудничестве с Роскосмосом. Ученых интересовало, как происходит развитие живых организмов, в том числе плодовой мушки дрозофилы, в условиях космического полета и как на это развитие влияет невесомость. Исследователи из лаборатории геномики Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН обеспечили в этой работе анализ данных по экспрессии генов дрозофилы.
«Здесь была интересна именно длительность полета. Спутник провел на орбите около двух месяцев. За это время там сменилось три поколения дрозофил. То есть мы изучали организмы, которые никогда не знали земного притяжения. Причем это было уже второе поколение, выросшее в условиях невесомости, — рассказывает заведующий лабораторией геномики ИМКБ СО РАН, кандидат биологических наук Степан Николаевич Белякин. — Понятно, что за два поколения мухи не начнут эволюционировать, превращаться в «космических мутантов», но этого вполне достаточно, чтобы мы могли оценить то, что в биологии называется «нормой реакции», — некоторый диапазон, в котором организм откликается на условия обитания».Хрестоматийный пример «нормы реакции» знаком нам еще по школьному учебнику биологии за седьмой класс — холеный одуванчик, выросший в максимально комфортных условиях сада, и его чахлый, но стойкий высокогорный собрат, постоянно вынужденный бороться с трудностями. Вся наблюдаемая разница — это реакция на окружающие условия, в том числе и на генетическом уровне.
Ученых интересовало, во-первых, существует ли вообще реакция на отсутствие гравитации у дрозофил и, во-вторых, насколько она сильная. Эксперимент проходил следующим образом: один образец мух, вернувшихся на Землю, был отобран сразу же на месте приземления спутника где-то в оренбургской степи — туда на вертолетах прилетели ученые с микроскопом, жидким азотом и быстро заморозили материал. Части мух позволили развиваться еще 12 часов, сутки и так далее, чтобы посмотреть, насколько быстро они вернутся к нормальному состоянию.
Контрольная группа мух выращивалась в Институте медико-биологических проблем РАН ровно в таких же условиях, в какие были помещены мухи в космосе. Температура, газовый состав — все было идентично обстановке на орбите (если что-то менялось там, параллельно это же меняли на Земле). Разница была только в наличии/отсутствии гравитации.
Для всех этих групп исследователи ИМКБ СО РАН провели полногеномный анализ (всего у мухи дрозофилы более 13000 генов). Оказалось, что изменения, хоть и не катастрофические, но были. Например, в числе прочих активность меняли гены, отвечающие за формирование хитиновой оболочки мухи, — экзоскелета насекомых. Ученые нашли несколько таких генов. То, что у космонавтов, которые долгое время находятся в космосе, происходят изменения костей и опорно-двигательного аппарата, было давно известно. Теперь исследователи показали, что отдаленно похожие процессы могут происходить и на генетическом уровне у такого далекого от человека организма, как дрозофила.
«Но что меня удивило больше всего, так это то, с какой скоростью все восстановилось. Все изменения, которые мы наблюдали, пришли к норме в течение уже 12 часов, — говорит Степан Белякин. — А значит, можно предположить существование механизма, который регулирует гены в зависимости от силы тяжести. Скорее всего, эффект непрямой: физиологическая нагрузка возросла, поскольку муха стала иметь вес (хоть и маленький, но он появился), и каким-то образом это привело к тому, что гены активизировались. Вероятно, здесь имеет место какая-то физиологическая реакция, которая отразилась также и на активности генов. Получается, что в этом эксперименте удалось пронаблюдать норму реакции, тот самый диапазон откликов организма на конкретный фактор – отсутствие силы тяжести. Причем стоит нам все вернуть обратно, как все тут же восстанавливается, устойчивость организма очень высокая».
Помимо фундаментальных знаний о биологическом устройстве организма это открытие дает надежду на возможность осуществления для человека длительных космических полетов. Так, если в каком-то далеком-далеком будущем люди совершат путешествие на какую-нибудь не очень далекую звезду (до которой лететь даже со скоростью света придется 100 лет), то можно думать, что как только они или их потомки снова окажутся там, где есть гравитация, их организмы быстро восстановятся и гены будут работать правильно — так же, как и у нас.
Текст: Диана Хомякова. Иллюстрации: Ольга Посух
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В эпоху искусственного интеллекта и стремительного развития технологий знание языка становится инструментальной компетенцией, а умение работать с учетом культурного контекста — стратегической. В День филолога, кандидат педагогических наук Екатерина Щавелева, заведующая кафедрой иностранных языков и коммуникативных технологий НИТУ МИСИС рассказывает, как гуманитарное образование приобретает новую ответственность и какое будущее у межкультурной коммуникации.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии