В лаборатории профессора Джорджа Фокса в Университете Хьюстона ученые изучают зародыши Земли, которые могут загрязнять другие планеты. Несмотря на экстремальные усилия по обеззараживанию, споры бактерий с Земли по-прежнему удается найти в космическом пространстве на борту космических аппаратов. Фокс и его команда изучают, как и почему некоторые споры ускользают от дезактивации. Их исследования опубликованы в BMC Microbiology.
Чтобы получить доступ к чистым помещениям, пропитанным uber, в Центре космических полетов Goddard NASA в Гринбелте, штат Мэриленд, в самой большой чистой комнате в мире или в Лаборатории реактивного движения в Кальтех, штат Калифорния, сотрудники проходят через ряд лобби. Один, с клейкими матами, грязь ловушек на обуви. Другой, размером с старую телефонную будку, обеспечивает принудительный душ, где десятки воздушных струй сдувают грязь и мусор. Только после этих мер по стерилизации они могут надевать боди, головные уборы и другие дезинфицированные регалии.
И все же бактерии выживают и были перенесены на Международную космическую станцию и найдены на Марсовом Ровере. Способность бактерий выживать в экстремальных условиях может потенциально привести к процессу, называемому «прямое загрязнение».
«Поиск жизни в других местах зависит от возможной транспортировки организмов с Земли на объекты солнечной системы, представляющих интерес», - сказал Фокс, профессор биологии и биохимии и химической и биомолекулярной инженерии Фореса в UH. Фокс не чужд микробиологии. В 1970-х годах вместе с другим ученым Карлом Вёзесом он произвел революцию в этой области, открыв, что архея является отдельной областью жизни.
Как и при естественном отборе, процесс чистки в чистых помещениях в конечном итоге уничтожит более слабые бактерии, в то время как более сильный штамм адаптируется и не подвергается воздействию моющих средств.
«Независимо от того, что мы делаем, некоторые бактериальные споры, по-видимому, ищут способы избежать обеззараживания», - сказал Мадхан Тирумалай, аспирант биолога в лаборатории Фокса. «Я пытаюсь понять, что делает эти споры такими особенными на их геномном уровне и связывает эти особенности с их способностью уклоняться от мер дезактивации».
Он начинается с последовательности
Команда Фокс изучила непатогенные (не вызывающие болезни) бактерии, которые относятся к роду Bacillus и производят высокорезистентные споры. Они были изолированы от чистых помещений и сборочных объектов космических аппаратов в Лаборатории реактивного движения.
Они секвенировали полный геном двух штаммов, устойчивых к пероксиду и излучению: B. safensis FO-36bT и B. pumilus SAFR-032. Затем они сравнивали геномы этих штаммов и других штаммов B. safensis JPL-MERTA-8-2 с бактериями, которые, как известно, продуцировали споры, которые являются уязвимыми для пероксида и излучения, такие как штамм B. pumilus ATCC7061T. Штамм B. safensis JPL-MERTA-8-2 был изолирован от космического корабля «Марс Одиссея» и связанных с ним объектов в Лаборатории реактивного движения, а затем был обнаружен на Марсе Explorer Rover (MER) до его запуска в 2004 году.
«Проект генома дал нам основные сведения о том, что может содержать организм», - сказал Тирумалай. Сравнивая чертежи четырех штаммов, они обнаружили 10 генов, которые уникальны для FO-36b, которые не встречаются ни в каких других организмах (включая другие штаммы Bacillus). Это 10 генов, функции которых неизвестны - или 10 подозреваемых, почему споры B. safensis FO-36bT устойчивы к перекиси и радиации, хотя не сразу очевидно, что присутствие или отсутствие какого-либо конкретного гена или комбинации генов ответственный за изменения сопротивления.
«Вполне возможно, что различия в регуляции генов могут изменять уровни экспрессии ключевых белков, тем самым изменяя свойства устойчивости организма без усиления или потери определенного гена. Это потенциальные гены, представляющие интерес в отношении резистентности спор этого штамма - сказал Тирумалай.
Как оказалось, четыре из этих генов обнаружены на фаговых элементах бактериального штамма. Фаг, короткий для бактериофага, является вирусом, который заражает бактерии. Фаги являются основными помощниками для передачи генов между микробами.
«Задача по ликвидации микробов в чистых помещениях, где собираются космические аппараты или на борту космических аппаратов, по-прежнему будет проблемой для НАСА и других космических агентств», - сказал Тирумалай.
