Удивительная супербактерия может выдерживать радиацию, способную убить человека

Фото из открытых источников

Природа полна примеров экстремальной жизни (т. н. экстремофилов), которые так называются, потому что они могут выдерживать экстремальные условия. К ним относятся организмы, которые могут выживать в чрезвычайно сухих условиях, экстремальных температурах, кислотности, давлении и даже в вакууме космоса. Изучение этих организмов не только помогает ученым узнать больше о типах сред, в которых может выживать (и даже процветать) жизнь. Это также помогает астробиологам рассуждать о возможной жизни во Вселенной. Например, есть всем известные тихоходки (т. н. «водяные медведи»), маленькие существа, которые могли бы выжить в межзвездном пространстве.

Затем есть Deinococcus radiodurans (D. radiodurans), которую микробиологи называют «Конан-Бактерия» из-за ее способности переносить самые суровые условия. Сюда входят дозы радиации в тысячи раз выше, чем те, которые убили бы человека или любой другой организм на Земле, если на то пошло. В новом исследовании группа ученых из Северо-Западного университета и Университета вооруженных сил (USU) охарактеризовала синтетический организм, вдохновленный Deinococcus radiodurans, который может позволить людям выдерживать повышенные уровни радиации в глубоком космосе, на Луне и Марсе.

Исследованием руководил Хао Ян, научный сотрудник кафедры химии Северо-Западного университета. К нему присоединились Аджай Шарма, также научный сотрудник кафедры химии Северо-Западного университета; Майкл Дж. Дейли, профессор патологии в Университете вооруженных сил (USU); и Брайан М. Хоффман, профессор химии и молекулярных биологических наук имени Чарльза Э. и Эммы Х. Моррисон в Северо-Западном университете. Статья, в которой подробно излагаются их выводы, была опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

В предыдущем исследовании Хоффман и Дейли изучали способность D. radiodurans выдерживать радиацию на Марсе. Более ранние исследования показали, что бактерия может выживать при 25 000 грей, что в пять раз превышает смертельную дозу для человека.

Однако Хоффман и Дейли обнаружили, что D. radiodurans может выдерживать 140 000 грей в высушенном или замороженном виде — в 28 000 раз больше смертельной дозы для человека! Это означает, что замороженные микробы под поверхностью Марса могут выдерживать космическую и солнечную радиацию, которой планета подвергается ежедневно. Они определили, что ключ к его устойчивости — простые метаболиты, которые соединяются с марганцем, образуя мощный антиоксидант. Они также обнаружили, что доза радиации, которую может выдержать микроорганизм, напрямую связана с количеством содержащихся в нем антиоксидантов марганца.

В этом последнем исследовании исследовательская группа описывает синтетический дизайнерский антиоксидант (MDP), вдохновленный D. radiodurans, который гораздо эффективнее противостоит радиации. Опираясь на свои предыдущие усилия, команда Хоффмана и Дейли исследовала дизайнерский декапептид (DP1), который в сочетании с фосфатом и марганцем образует агент MDP, поглощающий свободные радикалы, который даже лучше защищает от радиационного повреждения, чем D. radiodurans. 

«Именно этот тройной комплекс является великолепным щитом MDP от воздействия радиации. Мы давно знали, что ионы марганца и фосфат вместе создают сильный антиоксидант, но открытие и понимание «волшебной» силы, обеспечиваемой добавлением третьего компонента, является прорывом. Это исследование дало ключ к пониманию того, почему эта комбинация является таким мощным — и многообещающим — радиопротектором», - объясняет Хоффман.

«Это новое понимание MDP может привести к разработке еще более мощных антиоксидантов на основе марганца для применения в здравоохранении, промышленности, обороне и исследовании космоса», — сказал Дейли. 

Потенциальные приложения включают синтетические антиоксиданты, которые могут помочь защитить астронавтов от радиации во время длительных миссий в дальний космос. В другом исследовании Дейли и его коллеги обнаружили, что MDP эффективен при подготовке облученных поливалентных вакцин. Это также может иметь применение в космической медицине, гарантируя, что вакцины, которые обычно становятся неактивными из-за радиации, остаются эффективными.