В лаборатории профессора Джорджа Фокса в Университете Хьюстона ученые изучают земные микробы, которые могут заражать другие планеты. Несмотря на экстремальные усилия по обеззараживанию, бактериальные споры с Земли все еще умудряются проникать в космическое пространство на борту космических кораблей. Фокс и его команда изучают, как и почему некоторые споры ускользают от обеззараживания. Их исследование опубликовано в BMC Microbiology.
Чтобы получить доступ в сверхдезинфицированные чистые помещения в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, крупнейшей в мире чистой комнате, или в Лаборатории реактивного движения в Калифорнийском технологическом институте, штат Калифорния, сотрудники проходят через ряд вестибюлей. Один, с клейкими напольными ковриками, задерживает грязь с обуви. Другая, размером со старую телефонную будку, оснащена душем с принудительной подачей воздуха, где десятки воздушных струй сдувают грязь и мусор. Только после этих мер по стерилизации они могут надевать боди, головные уборы и другие продезинфицированные регалии.
И тем не менее, бактерии выжили и были доставлены на борт Международной космической станции и обнаружены на Марсоходе. Способность бактерий выживать в экстремальных условиях потенциально может привести к процессу, называемому «прямое заражение».
«На поиски жизни в других местах влияет возможный перенос организмов с Земли в интересующие тела Солнечной системы», - сказал Фокс, профессор Мура в области биологии, биохимии, химической и биомолекулярной инженерии в UH. Фокс не новичок в микробиологии. В 1970-х годах вместе с коллегой-ученым Карлом Вёзе он произвел революцию в этой области, обнаружив, что археи - это отдельная область жизни.
Как и в случае с естественным отбором, процесс уборки в чистых помещениях в конечном итоге убивает более слабые бактерии, в то время как более сильный штамм адаптируется и не подвергается воздействию чистящих средств.
«Независимо от того, что мы делаем, некоторые бактериальные споры, похоже, находят способы избежать обеззараживания», - сказал Мадхан Тирумалай, биолог с докторской степенью в лаборатории Фокса. «Я пытаюсь понять, что делает эти споры такими особенными на их геномном уровне, и связать эти особенности с их способностью избегать мер по обеззараживанию».
Все начинается с секвенирования
Команда Fox изучала непатогенные (не вызывающие болезни) бактерии, принадлежащие к роду Bacillus и продуцирующие высокоустойчивые споры. Они были выделены из чистых помещений и цехов сборки космических кораблей в Лаборатории реактивного движения.
Они секвенировали полный геном двух штаммов, устойчивых к пероксиду и радиации: B. safensis FO-36bT и B.пумилюс SAFR-032. Затем они сравнили геномы этих штаммов и другого штамма, B. safensis JPL-MERTA-8-2, с бактериями, которые, как известно, производят споры, уязвимые для пероксида и радиации, такими как штамм B. pumilus ATCC7061T. Штамм B. safensis JPL-MERTA-8-2 был выделен из космического корабля Mars Odyssey и связанных с ним объектов в Лаборатории реактивного движения, а позже также обнаружен на марсоходе Mars Explorer (MER) перед его запуском в 2004 году.
«Программа генома дала нам основные подсказки о том, что может скрываться в организме», - сказал Тирумалай. Сравнив схемы четырех штаммов, они обнаружили 10 генов, уникальных для FO-36b, которые не встречаются ни в каких других организмах (включая другие штаммы Bacillus). Это 10 генов, функции которых неизвестны, или 10 подозреваемых в том, почему споры B. safensis FO-36bT устойчивы к пероксиду и радиации, хотя сразу не очевидно, что за это отвечает присутствие или отсутствие какого-либо конкретного гена или комбинации генов. для наблюдаемых изменений сопротивления.
"Вполне возможно, что различия в регуляции генов могут изменять уровни экспрессии ключевых белков, тем самым изменяя свойства устойчивости организма без приобретения или потери определенного гена. Это потенциальные гены, представляющие интерес в отношении устойчивости споры этого штамма", - сказал Тирумалай.
Как оказалось, четыре из этих генов обнаружены на фаговых элементах бактериального штамма. Фаг, сокращенно от бактериофаг, представляет собой вирус, поражающий бактерии. Фаги являются основными посредниками для переноса генов между микробами.
«Задача по уничтожению микробов в чистых помещениях, где собираются космические корабли, или на борту космических кораблей, будет оставаться сложной задачей для НАСА и других космических агентств», - сказал Тирумалай.