Международная космическая станция — довольно чистое место, но там, где есть люди, не обходится без микробов. А когда ты живёшь внутри огромного куска металла в 400 километрах от родной планеты, вопрос «Что это за белая фигня проросла вон там, в углу?» приобретает особую остроту. Вот почему НАСА начали эксперимент «Гены в космосе — 3» (Genes in Space — 3): они хотят дать астронавтам возможность анализировать ДНК прямо на МКС — тогда члены экипажа смогут не только опознать микробов, но и диагностировать болезни и делать много других удивительных вещей.
Сейчас единственный способ определить, что стало источником загрязнения на космической станции — это собрать пробы и отослать их обратно на Землю. «Мы уже сталкивались с загрязнением: в некоторых частях станции росли грибки, иногда биоматериал находили при прочистке водопровода. Но до тех пор, пока образец не попадёт обратно на Землю, в лабораторию, мы понятия не имеем, что это», — говорит микробиолог из НАСА Сара Уоллес (Sarah Wallace).
Обычно такие загрязнения не представляют серьёзной проблемы для астронавтов, ведь они прекрасно обеспечены дезинфицирующими веществами. Но если люди отправятся покорять новые миры, им придётся оставить Землю далеко позади — вот почему НАСА хочет иметь возможность делать все необходимые анализы прямо в космосе. «Когда мы удаляемся за пределы низкой околоземной орбиты, где запасы нельзя пополнять так часто, знать, что дезинфицировать, а что нет — становится очень важно», — поясняет Уоллес.
Цель новой программы НАСА «Гены в космосе — 3» — создать удобную систему, которая позволит астронавтам секвенировать геномы микробов прямо на борту МКС. «Эксперименты Genes in Space-3 продемонстрируют, как с помощью портативного прибора, который секвенирует ДНК в реальном времени, можно анализировать микробиальную экологию, диагностировать инфекционные болезни и следить за здоровьем экипажа МКС», — объясняет сайт проекта.
Для того чтобы приготовить и проанализировать образцы, астронавты будут использовать две существующие технологии — miniPCR (миниПЦР) и MinION. miniPCR позволяет амплифицировать ДНК, то есть создавать копии определённых участков. MinION — это портативный секвенсор, который в прошлом году успешно опробовала в космосе астронавт Кейт Рубинс (Kathleen «Kate» Hallisey Rubins). На Земле аналогичные устройства используют для того, чтобы отслеживать распространение вирусов Эбола и Зика или изучать биологический материал в Антарктиде. Но до недавнего времени никто не знал, будет ли прибор работать в условиях микрогравитации. Чтобы это проверить, учёные послали на станцию образцы мышиной, вирусной и бактериальной ДНК и сравнили полученные Рубин результаты с данными земной лаборатории.
«Совместное использование этих устройств позволяет нам принести лабораторию к образцам, а не доставлять образцы в лабораторию», — говорит биохимик НАСА Аарон Бертон (Aaron Burton). В ходе эксперимента члены экипажа соберут на МКС образцы микроорганизмов и будут культивировать их в лаборатории прямо на станции. Затем биоматериал подвергнут обработке в miniPCR и секвенируют с помощью MinION. Недостатка в подопытных микробах не будет. «Мы находим множество микроорганизмов, которые размножаются в присутствии человека — множество распространённых бактерий, таких как Стафилококки, Бациллы, разные типы грибков, например, Аспергилл и Пеницилл», — рассказывает микробиолог Сара Шталь (Sarah Stahl).
Если у астронавтов получится собрать и проанализировать все нужные данные прямо в космосе, эти технологии пригодятся не только для того, чтобы решить, какое дезинфицирующее средство выбрать. Они позволят в реальном времени диагностировать болезни, опознавать жизнь на других планетах (в далёком будущем) и упростят проведение остальных экспериментов на борту МКС. Члены экипажа работают над тем, чтобы с оборудованием для секвенирования генома было удобно работать и другим учёным. Программа «Гены в космосе—3» продлится с апреля по сентябрь этого года, так что о результатах мы узнаем довольно скоро.