О транскриптомике рыб в условиях космического полёта

На только что завершившейся в Москве научной  ассамблее  Комитета по космическим исследованиям (COSPAR) среди 2000 ученых из разных стран мира на одной из 50 секций представила свой  доклад и Ольга Козлова, сотрудница лаборатории Экстремальных сред и адаптаций ("Экстремальная биология") ИФМиБ КФУ.

Интерес к ее исследованию, результаты которого Ольга изложила в своей магистерской диссертации, направленной на полногеномный анализ экспрессии генов в рыбах, был настолько высок, что Оргкомитет COSPAR, отметив высокий уровень и актуальность работы, оплатил ей поездку на ассамблею.

Почему COSPAR заинтересовался ее исследованиями, Ольга объяснила и журналисту пресс-центру, "оторвавшему" ее от подготовки к экзамену по философии (она собирается поступать в аспирантуру).

- Я очень волновалась, представляя  доклад на космическом конгрессе COSPAR в секции "Genetic, Epigenetic And Metabolic Chages In Spaceflight And Simulated Spaceflight Environment".  Думаю, интерес к теме моего исследования был вызван возможностью применить полученные данные о воздействии космоса на рыб к человеку.

Исследования, которыми мы занимались, базируются на результатах российско-японского эксперимента "Аквариум-AQH". Начиная с 2012 года, экипаж Международной космической станции занимается наблюдением за рыбами медака, специально разведенными для этой цели в японском модуле Kibo в аквариуме JAXA AquaticHabitat (AQH).

AquaticHabit (AQH)— аквариум высокотехнологичный, герметичный, представляющий собой две емкости размерами 15х7х7 см по 700 мл воды, созданный для нормального функционирования в условиях микрогравитации и при минимальном вмешательстве и уходе со стороны космонавтов. Кормление  и насыщение воды кислородом происходит  автоматически. В AQH рыбки могут обитать до3 месяцев, проходя полный жизненный цикл: от появления из икринки и до откладывания собственной икры прямо в космосе.

По словам Ольги, эксперимент "Аквариум-AQH" – одно из первых исследований, которое позволяет оценить "чистый" эффект космического полета на работу генетического аппарата позвоночных и беспозвоночных водных организмов.

- Это исследование влияния космического полета на молекулярно-генетические аспекты жизни рыб  в условиях микрогравитации и ионизирующей радиации. Эксперимент Аквариум-AQH интересен тем, что рыбки медака провели в космосе значительное время в условиях с постоянным контролем температуры и качества воды в аквариумах. А значит возможное влияние стресса на результаты экспериментов от доставки их на борт сведено практически к нулю.

Ольга уточнила, что  фиксация биологического материала произошла на борту космической станции с применением реактивов для стабилизации РНК и ДНК. Рыбок заморозили, чтобы уменьшить влияние внешних стрессов, и доставили в исследовательские лаборатории на Землю.

Исследования, проводимые Ольгой, велись благодаря секвенированным данным, полученным в рамках совместного проекта японского аэрокосмического агентства Джакса (JAXA)  и Института медико-биологических проблем РАН.

- В космосе была показана дифференциальная экспрессия некоторых групп генов, которые связаны с существенными процессами, происходящими, в частности, в сердце медаки. Было показано снижение экспрессии в важнейших мышечных белках сердца - миозине и тропонине.

Биологам было интересно узнать, испытают ли рыбки медака изменения, связанные с реакцией на новые условия существования.

- Считается, что рыбы в силу специфичности своего окружения, поскольку живут в воде, должны испытывать меньшее влияния космического окружения. Но результаты показали, что, несмотря на то, что вода снизила давление микрогравитации, рыбы  все равно испытали сильное давление космического окружения на молекулярном уровне.

Ольга отметила тот факт, что внешний вид медак и их морфологические свойства, такие как вес, оказались постоянными величинами. Но с генетической молекулярной точки зрения произошли существенные изменения.

- Возможно, существует какая-то специальная система регуляции генетической экспрессии, которая связана не только с эффектом от недогрузки мышечной системы в условиях микрогравитации,  но является прямым, непосредственным следствием воздействия факторов космического полета на генетическую экспрессию.