Czy drożdże z genem z niesporczaka pomogą nam w podboju Marsa?

Naukowcy z Uniwersytetu Szczecińskiego, Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu i Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach prowadzą eksperyment "Yeast TardigradeGene" pod tytułem "Zanim polecimy na Marsa. Czy niesporczaki mogą pomóc w ochronie innych organizmów w przestrzeni kosmicznej". Jego celem jest sprawdzenie, czy zmodyfikowane genetycznie organizmy mogą zapewnić astronautom żywność i paliwo podczas podróży kosmicznych.

Kierująca przedsięwzięciem astrobiolożka i astrofizyczka Uniwersytetu Szczecińskiego profesor Ewa Szuszkiewicz poinformowała podczas konferencji w rektoracie US w czwartek, że pojemnik z 40 fiolkami drożdży, których część wzmocniono genem kodującym białko niesporczaka, wrócił ze Sławoszem Uznańskim-Wiśniewskim z orbity okołoziemskiej i jest już w Polsce. Był to jeden z eksperymentów prowadzonych przez Polaka na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).

Profesor Ewa Szuszkiewicz wyjaśniła, że stacja kosmiczna znajduje się na niskiej orbicie okołoziemskiej, gdzie kończy się atmosfera, ale wciąż oddziałuje magnetosfera Ziemi. Jak zaznaczyła, nie są to takie warunki, jak w głębokiej przestrzeni kosmicznej, jest to więc dopiero pierwszy krok do zrealizowania marzenia o postawieniu stopy na Marsie.

Bohaterami badania są nie tylko drożdże, lecz także niesporczaki, maleńkie bezkręgowce mierzące od 0,04 do 1,2 milimetra. To zwierzęta o ciekawych właściwościach.

- Niesporczak jest bardzo wytrzymałym zwierzątkiem, które nie boi się ani niskich temperatur, ani wysokich, nie boi się próżni, nie boi się mikrograwitacji. To taki twardziel. Od kogo można się nauczyć, jeżeli nie od takiego zwierzątka? – powiedziała Szuszkiewicz.

Badaczka wyjaśniła, że eksperyment ma na celu "zmuszenie" niesporczaka, aby "pożyczył on część swojego zabezpieczenia innym organizmom". Ze względów poznawczych i praktycznych na "nosiciela" wybrano drożdże. Zespół polskich naukowców pod kierownictwem prof. Szuszkiewicz chce zbadać, czy pomogą one wytworzyć w kosmosie żywność lub biopaliwa.

Astrobiolożka opowiedziała, że istoty żywe w kosmosie źle znoszą brak grawitacji. Mowa tu przede wszystkim o zaburzeniach cyklu oddechowego odbywającego się w mitochondriach, wyspecjalizowanych strukturach komórek odpowiedzialnych za wytwarzanie energii. Istoty żywe są też wrażliwe na promieniowanie jonizujące, czyli takie, które ma wystarczającą energię, by oderwać elektrony od atomów, powodując ich jonizację. Jest ono emitowane m.in. przez Słońce.

Szuszkiewicz wyjaśniła, że białko niesporczaka reguluje proces wytwarzania energii przez mitochondria, stabilizuje zachodzące wewnątrz nich reakcje chemiczne. Wprowadzenie do DNA genu kodującego białko niesporczaka (tzw. oksydaza alternatywna, z ang. alternative oxidase, AOX) ma sprawić, że także drożdże nabiorą odpowiedniej odporności.

- Chcemy zweryfikować hipotezę, że ekspresja oksydazy alternatywnej poprawi funkcjonowanie mitochondriów w mikrograwitacji i pod wypływem promieniowania jonizującego, a w konsekwencji zwiększy przeżywalność drożdży w przestrzeni kosmicznej – podkreśliła Szuszkiewicz. Dodała, że promieniowanie jonizujące jest główną przeszkodą w podboju Marsa.

Podczas konferencji prof. Szuszkiewicz towarzyszył prof. Franco Ferrari z Instytutu Fizyki US, który szczegółowo opisał zawartość pojemnika z 40 fiolkami drożdży zabranymi na orbitę przez polskiego astronautę.

Fiolki były podzielone na pięć grup (szczepów) po osiem. W pierwszej znajdowały się zwykłe drożdże piekarnicze. Drugi szczep został wzmocniony genem niesporczaka. W trzecim rzędzie znalazły się fiolki, które przygotowano według takiej samej procedury, ale z wykorzystaniem przypadkowego genu jednego z gatunków meduzy. W czwartym rzędzie umieszczono osłabiony szczep z jednym detalem skreślonym z genomu. W piątym również był osłabiony szczep, ale z dodatkiem genu niesporczaka.

- Na Ziemi widać, że ten gen niesporczaka sprawdza się. Osłabione komórki nie potrafią normalnie się mnożyć, ale z dodatkiem genu niesporczaka mnożą się - opisywał naukowiec. Dodał, że trzeba sprawdzić "różne sposoby oddychania drożdży".

Pojemnik z drożdżami zabranymi w kosmos przez Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego jest już w Polsce i czeka na dokończenie procedur celnych na lotnisku w Warszawie. Po ich zakończeniu fiolki zostaną przetransportowane do Poznania, gdzie będą dokładnie badanie, m.in. poprzez porównywanie z drożdżami, które poddano w laboratorium np. tylko symulowanej jonizacji.

Pudełeczko z drożdżami wysłane w kosmos było bardzo małe i odporne na różne szkodliwe czynniki. Astrobiolodzy chcieli wysłać na ISS więcej fiolek, ale nie było na miejsca.

Profesor Szuszkiewicz podkreśliła interdysplinarność eksperymentu "Yeast TardigradeGene" i świetną współpracę US z UAM i UŚ. Oceniła, że tylko współpraca specjalistów różnych dyscyplin naukowych - astronomii, biologii, chemii, fizyki i innych - pozwoli zrealizować cel eksploracji kosmosu. Podkreśliła, że Polska musi brać udział w takich przedsięwzięciach nie tylko teraz, na fali popularności Uznańskiego-Wiśniewskiego. - Nie zatrzymamy pędu do podboju kosmosu. Ludzkość tam prze. Polska musi w tym uczestniczyć, bo zostaniemy w ogonie – zaznaczyła Szuszkiewicz.

Badaczka dodała także, że eksperyment z drożdżami w kosmosie może pomóc rozwiązać problemy także na Ziemi, na przykład związane z produkcją żywności i energii.

- Na podstawie tych badań można też przetestować leki, które są niezbędne do walki z nowotworami – podsumowała.