Cписок международных проектов, осуществляемых Институтом фундаментальной биологии и медицины КФУ, в ближайшее время пополнится уникальным космическим экспериментом с использованием криптобиотических личинок уникального насекомого хирономиды (Polypedilum vanderplanki).

В рамках совместной долгосрочной исследовательской программы космических агентств РФ и Японии в 2014 году на Международной космической станции будет осуществлен эксперимент «Space midge». Концепция эксперимента, ориентированного на понимание влияния космического полета на работу генетического аппарата и жизненный цикл насекомых, была совместно разработана специалистами КФУ, ГНЦ Института медико-биологических проблем РАН и Института агро-биологических наук (Япония).

Пресс-центр КФУ попросил ассистента кафедры зоологии беспозвоночных и функциональной морфологии и куратора создаваемой в рамках программы повышения конкурентноспособности КФУ международной лаборатории «Экстремальные среды и адаптации» к.б.н. Олега Гусева подробнее рассказать об этом проекте.

–  Космическая биология и медицина является особой областью исследований. Каждый эксперимент требует значительных технических и финансовых затрат, – рассказывает Олег Александрович. – В то же время, эксперименты на борту космических аппаратов привлекают огромный интерес как научного мира, так и общественности, так как каждый эксперимент – это «кирпичик» в создание систем жизнеобеспечения, которые позволят человеку осуществлять длительные межпланетные перелеты и, в будущем, возможно, колонизировать другие планеты.

Эксперимент «Space midge» является уникальным в своем роде. Впервые для оценки эффекта космического полета на работу генома животных будут применены криптобиотические насекомые.

Криптобиоз – это способность ряда организмов полностью останавливать жизнедеятельность при отсутствии воды, с сохранением способности к оживанию при последующей гидратации.

В плане проведения космических экспериментов организмы, обладающие такими свойствами, имеют огромное преимущество: в обезвоженном состоянии криптобионты легко транспортабельны и не требуют дополнительных технических решений для поддержания жизнедеятельности. Реактивация организма возможна в любой удобный момент простым добавлением воды: беспозвоночных животных можно оживить спустя месяцы. Любому понятно, какие возможности открывает этот проект в освоении космоса, когда возникает вопрос в дешевой доставке биоматериалов. Подобный материал может стать как кормом, так и пищей для космонавтов.

— Этот факт и лег в основу разработки эксперимента, – продолжает Олег Александрович. – Впервые нам предоставляется возможность оценить «чистый» эффект космического полета на насекомых. Обезвоженные личинки будут реактивированы на борту МКС японским астронавтом Koichi Wakata и зафиксированы несколькими днями позже в специальном буфере для последующего генетического анализа. Кроме того, с применением видеокамер высокого разрешения будут оценены поведенческие паттерны и динамика индивидуального развития хирономиды в условиях космического полета.

Интерес Роскосмоса к личинкам хирономид распространяется и на перспективы их применения в качества «пассивных радиационных био-дозиметров». Олег Гусев и его команда примут участие в эксперименте, целью которого станет изучение влияния космической радиации на ДНК.

— Отсутствие метаболизма в сухих личинках дает возможность оценивать «накопленные» повреждения ДНК, например, при длительном облучении малыми дозами радиации (во время длительных межпланетных полетов или нахождения на борту МКС), – продолжает ученый. –  Это позволит лучше представлять генотоксичный эффект космической радиации. Работы в этом направлении мы начали в этом году совместно с лабораториями университетов Варшавы и Техаса с применением недавно разработанной методики BLESS  - оценки «ландшафта» повреждений ДНК на уровне целого генома c использованием полногеномного секвенирования.

Эксперимент Space Midge является частью инициированного в 2010 году совместного проекта «AQH-Аквариум», проводимого Институтом медико-биологических проблем и японским космическим агентством JAXA.  Основным направлением работ является изучение влияния факторов космического полета на водные организмы с использованием системы аквариумов Aquatic Habitat, установленных в японском модуле МКС. В качестве объектов исследований используются рыбы и беспозвоночные. Особенностью проекта является возможность долгосрочного содержания водных организмов на борту МКС с последующей фиксацией (химическими методами или заморозкой). Система является прототипом оборудования для использования в длительных межпланетных перелетах.