Мы тратим миллиарды на космические скафандры, многослойную радиационную защиту и системы жизнеобеспечения. Получаем Нобелевские премии за материаловедение. А существо размером в полмиллиметра, без мозга и без скелета, решило все эти задачи одним белком. Познакомьтесь с тихоходкой.
В 2007 году шведские и немецкие учёные отправили около трёх тысяч тихоходок на орбиту Земли. На борту спутника FOTON-M3, в рамках эксперимента TARDIS, контейнер с микроскопическими существами открыли прямо в космосе. Десять дней без кислорода, без давления, под ультрафиолетом и космическими лучами. Когда контейнер вернули и открыли, большинство тихоходок были живы. Некоторые самки успели отложить яйца. Из яиц вылупились здоровые детёныши с нормальным поведением. Ни один другой многоклеточный организм до этого не выживал в открытом космосе.
Как полмиллиметра выживают везде
Тихоходки, они же водяные медведи, живут повсюду. В садовом мху, в арктическом льду, в глубоководном иле, на горных вершинах. Выглядят они как крошечные медвежата на восьми ногах с коготками. Передвигаются медленно, видят плохо. Зато когда среда становится невыносимой, запускают механизм, заставляющий биологов нервно пересматривать учебники.
Процесс называется криптобиоз. Представьте, что вы можете заморозить себя, как продукт в вакуумной упаковке, а потом разморозиться и пойти на работу как ни в чём не бывало. Тихоходка делает нечто похожее. Она втягивает ноги и голову, сбрасывает почти всю воду из тела и превращается в сухую бочку, так называемую «тун». Метаболизм падает ниже 0,01% от нормы. По всем биологическим критериям это уже не жизнь. Но и не смерть. Третье состояние, которое учёные до конца не понимают. В 2016 году японские коллеги успешно оживили тихоходок, пролежавших в антарктическом мху больше 30 лет при минус 20°C. Одна из размороженных самок тут же отложила яйца.
В состоянии тун тихоходка выдерживает температуру от минус 272°C (на градус выше абсолютного нуля) до плюс 150°C. Давление в 6000 атмосфер. Дозу радиации в 1000 раз выше смертельной для человека. Десятилетия полного обезвоживания. А внутри высохшего тела работают специальные белки, формирующие стекловидную матрицу. Как если бы вы залили хрупкий механизм эпоксидной смолой: всё замирает, но ничего не ломается. Стоит добавить каплю воды, и тихоходка расправляет ноги, встаёт и идёт дальше, будто ничего не случилось.
Белок, лишивший учёных покоя
А теперь самое интересное. Группа из Токийского университета под руководством Такумы Хашимото расшифровала геном одного из самых выносливых видов тихоходок, Ramazzottius varieornatus. И нашла белок, не встречающийся больше ни у одного живого существа на Земле. Назвали его Dsup, от английского «damage suppressor», подавитель повреждений.
Dsup работает как молекулярный бронежилет. Он обволакивает ДНК, связываясь с нуклеосомами, основными упаковочными единицами хромосом. Радиация и свободные радикалы атакуют клетку, а Dsup принимает удар на себя. Он не чинит уже сломанное, а не даёт сломаться изначально.
И вот тут учёные сделали шаг, от которого мне, честно, стало не по себе. Они встроили ген Dsup в человеческие клетки. Облучили их рентгеном. Обычные клетки получили серьёзные повреждения ДНК. Клетки с Dsup показали вдвое меньше разрывов. Более того, облучённые клетки с тихоходочным белком продолжали нормально делиться. С 2016 года Dsup успешно протестировали в клетках табака, мушек дрозофил и даже мышей. Каждый раз он повышал устойчивость к радиации.
Меня во всей этой истории цепляет один парадокс. Мы конструируем сложнейшие системы защиты от космической радиации. Слои свинца, полиэтилена, специальных полимеров. Тихоходка обходится одним белком. У неё нет мозга, нет кровеносной системы, нет ничего, что мы считаем признаком сложного организма. Но именно она решила задачу, над которой бьются инженеры NASA и ESA.
Как думаете, если бы мы научились копировать защитные механизмы тихоходок, это изменило бы освоение космоса?
Тихоходки живут прямо сейчас. В мху на вашей крыше, в лишайнике на ближайшем дереве, в луже у подъезда. Полмиллиметра, восемь ног, никаких амбиций и никакого уважения к законам биологии. Они уже пережили пять массовых вымираний. Подозреваю, переживут и шестое. И даже не заметят.