Невесомость нарушает нормальную работу генов у мух-дрозофил

1 февраля 2012 года

Жизнь в невесомости стала причиной серьезных нарушений в работе клеточных механизмов, регулирующих корректное считывание генов в клетках плодовых мушек-дрозофил, что отразилось в резком снижении плодовитости этих насекомых, заявляют европейские биологи в статье, опубликованной в журнале BMC Genomics.

"Больше всего была нарушена работа генов, которые отвечают за важнейшие клеточные процессы - метаболизм, иммунную реакцию, защиту от грибков или бактерий, реакцию на тепло и обмен клеточными сигналами. Все это следует учитывать в продолжительных космических полетах в условиях невесомости, к примеру - во время путешествия к Марсу", - заявил руководитель исследовательской группы Рауля Эрранца (Raul Herranz) из Центра биологических исследований в Мадриде.

Группа генетиков под руководством Эрранца изучила влияние невесомости и сильного магнитного поля на здоровье и поведение дрозофил, поместив несколько оплодотворенных яиц этих насекомых в специальный "левитатор" на базе мощного сверхпроводящего магнита.

Как объясняют ученые, вода и другие вещества, составляющие основу тела живых существ, относятся к особому классу веществ - диамагнетикам, которые намагничиваются против направления внешнего магнитного поля. В присутствии сильного магнитного поля эти соединения начинают двигаться в противоположном направлении от магнита, что порождает эффект невесомости, или диамагнитной левитации. За наглядную демонстрацию данного явления на примере живой лягушки выходец из России Андрей Гейм и его коллега Майкл Берри (Michael Berry) получили Шнобелевскую премию 2000 года.

Эрранц и его коллеги использовали этот эффект для создания левитатора, который может ослаблять или усиливать гравитацию в широком диапазоне значений, в зависимости от положения мушки. Так, на определенной высоте над поверхностью магнита сила гравитации практически отсутствует, а на таком же расстоянии с противоположной стороны устройства притяжение Земли удваивается.

Ученые изготовили несколько специальных "арен" - миниатюрных пластиковых контейнеров с запасами питья и еды, в которые они положили яйца мушек и прикрепили контейнеры к стойкам, расположенных в зонах с пониженной или повышенной гравитацией. Арены не мешали работе магнита и препятствовали "побегу" мушек из зон невесомости и гипергравитации.

Оказалось, что аномальная сила притяжения крайне негативно повлияла на здоровье самих мушек и их потомства. В частности, первое поколение мушек вылупилось на день позже нормы, а работа около 500 генов сильно изменилась под действием необычной гравитации и магнитного поля.

Ученые провели аналогичный эксперимент в условиях нормальной гравитации и, тем самым, отделили гены, которые были затронуты только магнитным полем. Выяснилось, что более 200 участков генома вели себя некорректно в условиях отсутствия притяжения и примерно 40 - при двукратном усилении силы тяжести.

"И магнитное поле, и измененная сила притяжения влияли на работу генов в клетках мушек. Все это прямо отразилось на поведении и успешности размножения дрозофил. Магнитное поле уменьшило число вылупившихся особей на 60%, а невесомость и гипергравитация снизили успешность продолжения рода до 5%", - продолжил Эрранц.

Таким образом, продолжительное пребывание в условиях невесомости может иметь серьезные последствия как для здоровья самих живых существ, так и для благополучия их потомства. Ученые полагают, что их исследование поможет уточнить те риски, которым подвергнутся астронавты, путешествующие к Марсу или другим далеким планетам.