Учёные облучили её дозой, смeртельнoй для человека – а ей хоть бы хны. Она плевала на всё, что убивaeт остальные формы жизни на Земле. Этот микроб переживёт ядерную войну и способен выжить в открытом космосе. Нет, это не супергерой и не вымышленный монстр. Это реальная бактерия, найденная… случайно в банке тушёнки. Заинтересовались? Давайте разбираться вместе.
Как всё начиналось
США, 1956 год. Учёные тогда всерьёз задумывались – как сохранить продукты, чтобы они не портились в течение многих лет. И вот что они придумали: стерилизовать тушёнку чудовищной дозой рентгеновского излучения. То есть, берёшь банку, закатываешь мясо и облучаешь её радиацией так, чтобы никакая жизнь там точно не выжила.
Идея простая: не нужно варить, не нужны химикаты, а еда как будто только что приготовлена. Вопросы о вреде такой пищи тогда особо не поднимались – шёл эксперимент.
Так вот, большинство банок действительно стали абсолютно стерильными. Но в одной учёные нашли… бактерию. Да не просто бактерию, а «бессмертную»!
Бактерия Deinococcus radiodurans – что это
Deinococcus radiodurans или D. radiodurans (в переводе «шарообразная бактерия супервыносливая к радиации»), читается как Дейнококкус радиодуранс (в научной среде ее знают как Дейнококк) – самая устойчивая бактерия к радиации на Земле.
Её способность выживать в экстремальных условиях просто поражает.
Радиоактивное излучение, которое смертельно для большинства живых существ на Земле, почти не причиняет вреда Дейнококку. Он спокойно переносит облучение в 5000 Грей – это в 1000 раз больше, чем выдерживает человек. Для сравнения: человека убивaeт уже 5 Грей, а кишечная палочка гибнет при 60 Грей.
На фоне этого бактерия выглядит как существо из другой реальности, благодаря своей:
- уникальной системе восстановления ДНК. Когда радиация ломает молекулы ДНК, обычные организмы погибают. А эта бактерия берёт свои повреждённые кусочки ДНК – и буквально собирает их заново, как пазл, даже после многочисленных разрывов.
- сильной антиоксидантной системе, защищающей клеточные белки;
- компактной структуре генома, упрощающей восстановление.
Кроме того, Deinococcus radiodurans не боится ультрафиолет, кислоты, вакуум, мороз и жару.
Бактерию даже отправляли в открытый космос – она пробыла 3 года на внешней обшивке спутника, вернулась – и стала размножаться, как ни в чём не бывало.
Но самое удивительное, что у Дейнококка сразу 4 копии генома, и они все помогают ему восстанавливаться. Учёные называют это мультифрагментарной реконструкцией – звучит сложно, но, по сути, это супер-ремонтный механизм.
Как же Дейнококк восстанавливает свои клетки?
Если простыми словами, то в клетке Дейнококка есть настоящая бригада молекулярных «ремонтников», которые восстанавливают ДНК, словно мастера по мозаике. Если один фрагмент цепи повреждён или исчез, клетка может «свериться» с другой копией – как с черновиком – и восстановить недостающий участок по принципу «что к чему подходит». Эти «буквы» ДНК (нуклеотиды) подбираются так, чтобы идеально соответствовать повреждённому участку.
В арсенале бактерии две кольцевые хромосомы и две дополнительные кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. И таких копий в клетке всегда много – от 4 до 10 каждой. Это как иметь 10 запасных ключей на случай, если один потеряется.
Но интереснее всего то, что для Deinococcus radiodurans повреждение самой ДНК – не смертельная угроза. Главное для него сохранить в рабочем состоянии белки, которые эту ДНК чинят. Потому что если «ремонтная бригада» сломается, даже с чертежами ничего не сделаешь.
И вот тут бактерия снова удивляет: у неё есть специальные белки-защитники. Одни «обнимают» повреждённые участки ДНК, защищая их от дальнейших разрушений, а другие нейтрализуют опасные молекулы – свободные радикалы, которые могут повредить всё подряд. Эти белки действуют как охрана на месте аварии: останавливают разрушения и обеспечивают условия для ремонта.
Вот это всё и исследуют ученые разных стран: России, Японии, США, Германии, Австрии и т.д.
Где может пригодиться эта бактерия
Узнав про уникальные свойства бактерии Deinococcus radiodurans, ученые сразу стали думать: а где ее можно использовать? И пришли к выводу, что:
- В космосе. Представьте, если мы сможем понять, как она защищается от радиации, может, создадим биологические щиты для космонавтов – скафандры, корабли, всё это можно усилить!
- В медицине. Исследуют возможность использовать её защитные свойства, чтобы оберегать здоровые клетки во время радиотерапии у онкологических больных.
- В медицине. Также расшифровка уникального механизма восстановления разорванных хромосом Дейнококка, поможет разработать методы повышения устойчивости и продления жизни других клеток, в особенности неделящихся – например, нейронов головного мозга.
- В генной инженерии и биотехнологиях. Учёные переносят её гены в другие организмы – чтобы те тоже стали более устойчивыми. Представьте: суперрастения, которые не боятся радиации или засухи.
- В очистке радиоактивных отходов и загрязненных территорий. Она может работать там, где другие микроорганизмы сразу погибнут – в загрязнённой воде, почве, даже на объектах после ядерных аварий.
И вот тут самое интересное, её уже используют для биоочистки радиоактивных отходов и поэтому об этом чуть поподробнее.
Как бактерию хотят использовать для очистки радиоактивных отходов
Учёные уже модифицируют бактерию, чтобы она могла разлагать тяжёлые металлы, токсичные вещества и даже радионуклиды! Они встраивают в бактерию гены, позволяющие Deinococcus radiodurans разлагать токсичные вещества, включая:
- Тяжёлые металлы (ртуть, кадмий, уран);
- Радиоактивные элементы;
- Токсичные органические соединения (например, толуол, растворители и др.).
Пример: она помогает превращать ртуть из ядовитой формы в безопасную. Другими словами, вставка гена меркуриредуктазы в Дейнококка позволяет превращать токсичную ртуть (Hg²⁺) в менее опасную форму (Hg⁰).
Модифицированные бактерии также могут быть применены для:
- Очистки грунтов и вод, загрязнённых радиоактивными и химическими веществами;
- Работы в условиях высокой радиации, где другие микроорганизмы не выживают;
- Поглощения и нейтрализации радионуклидов.
Deinococcus radiodurans исследуется для очистки заброшенных ядерных объектов. В лабораторных условиях она уже успешно разлагала смеси радиационных и химических загрязнителей.
Но, есть серьезные «но»
Такие модифицированные бактерии нужно строго контролировать – чтобы они не попали случайно в природу. Невозможно представить последствия как для человечества, так и для живой природы на Земле.
Deinococcus radiodurans изучают уже почти 70 лет, но уникальные механизмы выживания остаются загадкой для науки, хотя многое уже разгадано. А то что неизвестно, то опасно, так как не знаешь как с этим бороться, если это станет ненужным.
А откуда взялась эта бессмертная бактерия?
Сразу напрашивается вопрос, а зачем D. radiodurans все эти супервозможности? Ведь на Земле нет таких условий, как в открытом космосе. Откуда такой иммунитет к вакууму, радиации, заморозке? Откуда вообще взялась эта Дейнококка?
Учёные спорят до сих пор. Одна из версий – что она развилась в очень сухих условиях, например, в пустынях. А обезвоживание повреждает ДНК почти так же, как радиация. То есть она «случайно» стала неуязвимой.
А есть гипотеза, что она внеземного происхождения и прилетела к нам на метеорите. Потому что ведёт себя так, будто специально создана для жизни вне Земли, в экстремальных условиях космоса.
Вместо заключения
Вот так с баночки тушёнки началась история одной из самых удивительных бактерий на планете – настоящей бактерии-супергероя с красивым названием Deinococcus radiodurans. И, кто знает, может, когда-нибудь именно она поможет нам не только выживать в космосе, но и очистить загрязненную Землю.
Возможно, вам будет интересно:
А вы как думаете: бессмертная бактерия Дейнококк – это ошибка природы или её послали «свыше», чтобы мы смогли спасти Землю от последствий своей же жизнедеятельности?
Благодарю, что дочитали до конца. Лайк – лучшее спасибо мне, как автору!