Тяга к гравитации — Naked Science
9 минут
Сибирское отделение РАН

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.

Дрозофила
Дрозофила / ©www.anews.com

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.

Тяга к гравитации

«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.

Тяга к гравитации

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.

Тяга к 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».

Тяга к гравитации

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

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сибирское отделение Российской академии наук — крупнейшее региональное отделение РАН, которое обеспечивает научно-методическое руководство над деятельностью ряда организаций РАН, расположенных в Сибири.
Вчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Вчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Позавчера, 15:24
5 минут
Илья Ведмеденко

Военно-морской флот получил многоцелевую атомную подводную лодку К-561 «Казань». Это один из самых совершенных кораблей такого типа в мире.

2 мая
11 минут
Василий Парфенов

История исследований Венеры насчитывает более четырех веков, причем последние 60 лет они включают в себя и работу автоматических межпланетных станций. Но при этом даже такие, казалось бы, базовые параметры этой планеты, как продолжительность суток и наклон оси ее вращения — до сих пор измерялись с весьма большой погрешностью. Американские астрономы на основе данных, полученных за 15 лет наблюдений, смогли радикально уточнить не только эти две характеристики, но и оценить размер венерианского ядра.

3 мая
5 минут
Ольга Иванова

Для этого, по мнению ученых из Канады, следует обратить внимание на меконий — первые выделения новорожденного.

3 мая
2 минуты
Илья Ведмеденко

По словам осведомленного источника, передать флоту новую субмарину могут ориентировочно 7 мая. Она станет мощнейшей многоцелевой лодкой в составе ВМФ.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: