В космическом пространстве, в условиях микрогравитации, значительно возрастает количество ошибок при копировании генетического кода. Это создаёт серьёзные вызовы для долгосрочных космических миссий и здоровья астронавтов.
Космическая радиация — не единственный враг ДНК
Принято считать, что главная угроза для ДНК в космосе — это высокоэнергетическое излучение. Космические лучи действительно легко повреждают «генетические буквы» (азотистые основания), и защита от них крайне сложна. Например, на борту Международной космической станции уровень радиации примерно в сто раз превышает земные показатели, несмотря на все меры предосторожности.
Однако, как выяснилось, радиация — не единственный фактор риска. Даже в идеальных условиях ферменты, копирующие ДНК (ДНК-полимеразы), работают не с абсолютной точностью, что приводит к естественным ошибкам при делении клеток. Учёные обнаружили, что на точность этих ферментов напрямую влияет сила тяжести.
Эксперимент в невесомости: параболические полёты
Исследователи из Университета Торонто и Университета Куинс провели уникальный эксперимент на борту реактивного самолёта Dassault Falcon 20. Самолёт летел по параболической траектории, создавая условия кратковременной невесомости (микрогравитации) для пассажиров на борту. Специальное оборудование позволило в полуавтоматическом режиме провести репликацию (копирование) фрагмента ДНК длиной в 1000 нуклеотидов.
В ходе эксперимента использовалась ДНК-полимераза кишечной палочки. Результаты оказались впечатляющими: в условиях микрогравитации фермент совершал значительно больше ошибок. Количество мутаций, когда в цепь ДНК встраивалась не та «генетическая буква», увеличивалось на 10–140%. Кроме того, полимераза иногда пропускала нуклеотиды или, наоборот, вставляла лишние. Наибольшее число ошибок наблюдалось при отключении у фермента функции самопроверки (proofreading).
Эволюция под гравитацией и защитные механизмы клетки
Жизнь на Земле эволюционировала под постоянным воздействием гравитации, что отразилось на всех уровнях биологической организации, включая молекулярные процессы. Как именно ДНК-полимеразы «чувствуют» гравитацию, остаётся загадкой для науки. Также не до конца ясно, насколько эти процессы опасны для человеческих клеток, которые устроены сложнее, чем бактериальные.
Однако есть и хорошие новости. Клетки обладают мощными системами репарации (починки) ДНК, которые способны исправлять многие повреждения. Эффективность этих систем демонстрирует, например, тот факт, что сперматозоиды, побывавшие в космосе, сохраняют способность к оплодотворению и дают начало здоровому потомству. Это вселяет надежду, что естественные защитные механизмы могут частично компенсировать негативное влияние невесомости.
__________________________________________________________________________________________
Спасибо за просмотр! Подписывайтесь на наш канал, ставьте лайки и оставляйте комментарии!
Смотрите много интересного в нашем телеграм сайте!
__________________________________________________________________________________________
#наука #космос #галактика #интересныйфакт #астрономия
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Как невесомость влияет на мутации днк?.