Живые сенсоры стресса: казанские ученые в составе международной команды проводят исследования с использованием космической оранжереи
Получены результаты новых экспериментов, спланированных и проведенных на борту МКС при участии ученых Казанского федерального университета.
Растения вполне способны адаптироваться к условиям космического полета как на физиологическом, так и на генетическом уровне. В то же время, развитие растений в космосе сопряжено со значительной нагрузкой на антиоксидантную систему. Эти данные приводятся в совместной статье российских, японских и американских ученых опубликованной в журнале BMC Plant Biology и отмеченной в блоге группы журналов BMC, как одной из самых привлекательных для читателей работ января.
Идея создания комплексных оранжерей на космических аппаратах для генерации кислорода и выращивания овощей и фруктов для долгосрочных космических миссий существует уже давно и активно используется как в научных исследованиях, так и в многочисленных научно-фантастических произведениях (ниже – кадр из фильма Пекло/Sunshine, 2007).
В то же время уже достаточно продолжительное время (с 2001 года) на борту международной космической станции установлена и активно используется для экспериментов уникальная космическая оранжерея «ЛАДА», созданная совместными усилиями специалистов NASA и ГНЦ Институт медико-биологических проблем РАН . Следует отметить, что проводящиеся эксперименты направлены не только на фундаментальные вопросы реакции растений на условия космического полета. «ЛАДА» позволяет культивировать растения в нескольких поколениях.
В последние годы в связи с развитием методов высокопроизводительного секвенирования ДНК стало технически возможным оценивать комплексную реакцию генома растений на внешние стрессы. Вскоре после расшифровки генома мизуны, на борту МКС был спланирован и проведен эксперимент с выращиванием, заморозкой в космосе и доставкой в таком виде в исследовательские лаборатории этого растения.
Экспериментальная программа получилась действительно международной: план эксперимента разрабатывался специалистами Института медико-биологических проблем РАН (руководитель В. Сычев), работу в космосе осуществляли российские космонавты, доставка материала на Землю и первичная обработка проводилась американскими специалистами, полногеномное секвенирование осуществилось японскими учеными из National Institute of Agrobiological Sciences, и далее анализ результатов проводился сотрудниками Okayama University и Казанского федерального университета.
Точнее о деталях программы можно узнать здесь.
Вот что об этом говорит участник проекта со стороны КФУ Олег Гусев:
— Было показано, что растения развиваются вполне нормально и не имеют морфологических или физиологических отклонений от земной контрольной группы. В то же время, анализ работы генома показал, что за внешней успешной адаптацией к космическому полету скрывается активная работа антиоксидантной и других стрессовых систем растений, чего не наблюдалось в контрольной земной группе. Растения, таким образом, вполне могут выступать живыми биосенсорами во время длительных космических экспедиций, и их анализ с высокой достоверностью поможет выявлять возможные риски для космонавтов, связанные с длительным пребыванием на борту космических аппаратов.
Кстати, один из научных руководителей эксперимента – профессор Okayama University Манабу Сугимото приглашен в КФУ для работы в рамках программы ТОП-100. В самое ближайшее время российскими и американскими специалистами планируется установить на борту МКС и запустить новое поколение оранжереи «ЛАДЫ». В совокупности с активным развитием приборного парка КФУ, это позволит в ближайшие годы значительно расширить понимание комплекса адаптивных реакций растений в космосе и усовершенствовать методологию cистем жизнеобеспечения и культивирования растения в длительных полетах.
Кстати
Горох, японская карликовая капуста «Мизуна» и суперкарликовая пшеница лучше всего растут в условиях невесомости и практически не подвергаются генетическим изменениям и мутациям, что показало выращивание нескольких поколений этих культур на орбите. Об этом заявила ведущий научный сотрудник Института медико-биологических проблем при Российской академии наук Маргарита Левинских.
«Очень обнадеживают эксперименты с горохом. За время исследований на Международной космической станции (МКС) было получено четыре вегетации этой культуры. Никакой регрессии, как по биомассе, так и по репродуктивности, не зафиксировано», – сказала Левинских. «Что касается воспроизводства суперкарликовой пшеницы, то семена, полученные на МКС, просто необычайного качества: даже на Земле при отборе для полета такие семена попадались крайне редко», – добавила эксперт.
