Чрезвычайно устойчивый к радиации организм развил удивительную способность

Фото из открытых источников

В таких местах, как Чернобыль и Фукусима, где ядерные катастрофы привели к загрязнению окружающей среды опасным излучением, вполне логично, что жизнь может выработать способы выживания в таких условиях.

Но один из самых устойчивых к радиации организмов, когда-либо обнаруженных, не происходит из радиоактивных источников. Археон под названием Thermococcus gammatolerans способен выдерживать невероятную дозу радиации в 30 000 грей – в 6000 раз выше, чем доза облучения всего тела, которая может убить человека в течение нескольких недель.

В бассейне Гуаймас в Калифорнийском заливе, на глубине около 2600 метров (8530 футов) под поверхностью океана, гидротермальные источники выбрасывают в окружающую темноту перегретые, богатые минералами жидкости. Именно там обитает T. gammatolerans, вдали от любых человеческих построек – не говоря уже о ядерном реакторе.

Гидротермальное поле Гуаймас — это регион, где дно океана раскалывается, позволяя вулканическому теплу и химическим веществам проникать в воду.

Из-за сокрушительного давления воды на бездонных батипелагических глубинах и экстремальной жары эти среды обитания поразительно негостеприимны для человека. Вполне естественно, что нам хочется узнать, как, черт возьми, жизни удается не просто выживать, но и процветать в таком месте.

Бактерия T. gammatolerans была впервые обнаружена несколько десятилетий назад, когда ученые использовали подводный аппарат для сбора образца микробов, обитающих в гидротермальном источнике.

В лаборатории группа под руководством микробиолога Эдмона Жоливе из Французского национального центра научных исследований подвергла обогащенные культуры воздействию гамма-излучения в дозе 30 000 грей от источника цезия-137. Один из видов, в частности, продолжал расти даже после облучения невероятной дозой в 30 000 грей.

Оказалось, что это ранее неописанный вид археона, названный T. gammatolerans. Он спокойно жил своей лучшей жизнью, прикрепившись к гидротермальным источникам Гуаймаса, и обладал устойчивостью к опасностям, которым вряд ли мог бы подвергнуться в экстремальных условиях.

Это не значит, что он не способен противостоять опасности. T. gammatolerans процветает при температурах около 88 градусов Цельсия и питается соединениями серы. Но устойчивость к радиации, по-видимому, не являлась необходимым условием выживания в среде обитания этого микроба. До того, как Жоливе и его команда представили свой источник цезия-137, радиация просто не входила в уравнение.

Загадка углубилась после публикации в 2009 году статьи, посвященной исследованию генома T. gammatolerans . Команда под руководством микробиолога Фабриса Конфалоньери из Университета Париж-Сакле во Франции ожидала обнаружить большую, чем обычно, долю генома, отвечающего за защиту и восстановление. Однако они не обнаружили явного избытка механизмов восстановления ДНК; набор генов T. gammatolerans оказался на удивление нормальным.

Итак, если ответ не в ДНК микроба, возможно, его можно найти в самом повреждении. В статье 2016 года группа исследователей под руководством химического биолога Жана Бретона из Университета Гренобль-Альпы исследовала, как именно ионизирующее излучение воздействует на T. gammatolerans и как микроб реагирует на это воздействие.

Исследователи подвергли колонии археи воздействию гамма-излучения от источника цезия в дозах до 5000 грей и зафиксировали результаты. Их эксперименты показали, что гамма-лучи все же повреждают ДНК T. gammatolerans — этот микроб не неуязвим — но окислительное повреждение, вызванное свободными радикалами, высвобождаемыми под воздействием излучения, было значительно ниже, чем ожидалось.

Кроме того, большая часть повреждений была устранена в течение часа, поскольку ферменты, участвующие в процессе восстановления, были готовы к быстрому действию.

Хотя мы до сих пор точно не знаем, почему T. gammatolerans так эффективно ограничивает и восстанавливает повреждения, вызванные радиацией, ученые предполагают, что свою роль играет среда обитания. Жизнь в гидротермальных источниках означает постоянное воздействие экстремальной жары, химического стресса и реактивных молекул — условий, которые также могут повреждать ДНК.

Системы, помогающие микробу выживать в кипящей, бескислородной темноте, могут также защищать его от ионизирующего излучения. Эволюционные факторы, сформировавшие T. gammatolerans для жизни в гидротермальных источниках, возможно, также привели, как побочный продукт, к замечательной способности противостоять радиации в дозах, которые убили бы гораздо более крупные организмы.

T. gammatolerans не является специалистом по радиации; у него нет для этого оснований. Маловероятно, что за миллионы лет в глубоководных районах он подвергался такому длительному и интенсивному радиационному облучению, которое повлияло бы на его биологию.

В эволюции существует концепция выживания «достаточно хорошего» . Системы, позволяющие T. gammatolerans выдерживать кипящую вулканическую среду на дне моря, были достаточно хороши для жизни в гидротермальном источнике.

Тот факт, что они также обеспечивают ему поразительную устойчивость к радиации, — это один из тех редких моментов, когда «достаточно хорошо» оказывается чем-то исключительным.