Kosmiczne drożdże wróciły na Ziemię. Czy pomogą podbić Marsa?

• Próbki zmodyfikowanych drożdży zbadają naukowcy z Polski.
• Białko niesporczaka może zwiększyć odporność organizmów na mikrograwitację i promieniowanie.
• Eksperyment ma pomóc w tworzeniu żywności, paliwa i leków do zastosowań kosmicznych i na Ziemi.

"Zanim polecimy na Marsa. Czy niesporczaki mogą pomóc w ochronie innych organizmów w przestrzeni kosmicznej?" - to pełny tytuł eksperymentu "Yeast TardigradeGene", prowadzonego przez polski zespół naukowców. Badania realizowano na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) w ramach polskiej misji IGNIS z udziałem astronauty Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego.

Celem eksperymentu jest sprawdzenie, czy genetycznie zmodyfikowane organizmy mogą zapewnić astronautom żywność i paliwo podczas dalekich misji kosmicznych. Kierująca przedsięwzięciem prof. Ewa Szuszkiewicz, astrobiolożka i astrofizyczka z Uniwersytetu Szczecińskiego, poinformowała, że pojemnik z 40 fiolkami drożdży - z których część została wzbogacona genem niesporczaka - wrócił z orbity i jest już w kraju.

Podczas konferencji prasowej w rektoracie Uniwersytetu Szczecińskiego profesor przypomniała, że był to jeden z 13 eksperymentów przeprowadzonych na ISS. Wyjaśniła, że Międzynarodowa Stacja Kosmiczna znajduje się na niskiej orbicie okołoziemskiej - czyli w przestrzeni, gdzie kończy się atmosfera, ale wciąż działa magnetosfera Ziemi. To jeszcze nie są warunki głębokiego Kosmosu, ale to pierwszy krok w stronę spełnienia marzenia o postawieniu stopy na Marsie - zaznaczyła prof. Szuszkiewicz.

Dodała, że "bohaterami" eksperymentu są nie tylko drożdże, ale i niesporczaki - mikroskopijne bezkręgowce, które uchodzą za jedne z najbardziej odpornych organizmów na Ziemi. Niesporczak nie boi się ani niskich, ani wysokich temperatur, przetrwa próżnię, mikrograwitację, a nawet promieniowanie. To prawdziwy twardziel. Od kogo, jak nie od niego, możemy się czegoś nauczyć? - powiedziała Szuszkiewicz.

Niesporczaki (Tardigrada) mają od 0,04 do 1,2 mm długości. Naukowcy chcą "podpatrzeć" ich mechanizmy przetrwania i "pożyczyć" część z nich innym organizmom - w tym przypadku drożdżom. Wybrano je ze względów praktycznych i poznawczych - łatwo się je modyfikuje i hoduje, a w przyszłości mogą posłużyć do produkcji żywności lub biopaliw w przestrzeni kosmicznej.

Drożdże źle znoszą brak grawitacji i są wrażliwe na promieniowanie jonizujące - to rodzaj promieniowania emitowanego m.in. przez Słońce, które ma wystarczającą energię, by wytrącać elektrony z atomów. Szczególnie groźne jest dla istot żywych w przestrzeni kosmicznej.

Prof. Szuszkiewicz tłumaczyła, że mikrograwitacja zaburza funkcjonowanie mitochondriów - komórkowych "elektrowni", które odpowiadają za wytwarzanie energii. Białko niesporczaka (tzw. oksydaza alternatywna, ang. alternative oxidase, AOX) stabilizuje reakcje chemiczne wewnątrz mitochondriów i reguluje oddychanie komórkowe. Wprowadzenie genu kodującego to białko ma zwiększyć odporność drożdży.

Sprawdzamy hipotezę, że ekspresja oksydazy alternatywnej poprawi funkcjonowanie mitochondriów w mikrograwitacji i pod wpływem promieniowania jonizującego, a w konsekwencji zwiększy przeżywalność organizmów w Kosmosie - podkreśliła prof. Szuszkiewicz. Promieniowanie jonizujące to dziś największa przeszkoda w załogowym locie na Marsa - dodała.

Prof. Franco Ferrari z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Szczecińskiego omówił szczegóły eksperymentu. W pojemniku znalazło się 40 fiolek, podzielonych na pięć grup po osiem:

• Zwykłe drożdże piekarskie.
• Drożdże wzbogacone o gen niesporczaka.
• Drożdże z przypadkowym genem pochodzącym z meduzy.
• Osłabiony szczep drożdży (z usuniętym fragmentem genomu).
• Ten sam osłabiony szczep, ale z dodatkiem genu niesporczaka.

Na Ziemi widzimy, że gen niesporczaka działa. Osłabione komórki nie potrafią się normalnie dzielić, ale po dodaniu genu niesporczaka zaczynają się rozmnażać - tłumaczył prof. Ferrari. Teraz sprawdzimy, jak różne szczepy oddychają w warunkach orbitalnych - dodał.

Pojemnik wrócił z Kosmosu na pokładzie kapsuły Dragon Grace w ramach misji Ax-4. Po lądowaniu na Pacyfiku i przylocie do Europy, obecnie przechodzi odprawę celną na lotnisku w Warszawie. Następnie fiolki trafią do laboratorium w Poznaniu - tamtejsi biolodzy oraz badacze z Katowic przygotowywali je do misji. Teraz porównają je z próbkami, które w laboratorium poddano działaniu symulowanego promieniowania.

Ferrari zaznaczył, że pojemnik musiał spełniać surowe wymagania: być ultralekki, ognioodporny, odporny na zgniecenie i bezpieczny dla astronautów - nie można go było otwierać w przestrzeni kosmicznej. Eksperyment prowadzono w zaciemnieniu, w temperaturze pokojowej (ok. 20 st. C). Transport odbywał się w lodówce. Fiolki przeszły testy próżniowe i ciśnieniowe - wytrzymały ciśnienie 13 atmosfer i przeciążenie 9g. Chcieliśmy wysłać 120 fiolek, ale z powodów logistycznych udało się tylko 40 - tłumaczyła Szuszkiewicz. W Kosmosie liczy się każdy gram - dodała.

Liderka projektu podkreśliła jego interdyscyplinarność i znakomitą współpracę uczelni z różnych miast. Zaznaczyła, że tylko połączenie wiedzy z biologii, fizyki, chemii i astronomii umożliwi rozwój technologii potrzebnych do eksploracji kosmosu. Polska musi uczestniczyć w takich projektach, nie tylko teraz, gdy Sławosz Uznański-Wiśniewski cieszy się popularnością. Ludzkość zmierza w stronę Kosmosu - jeśli nie będziemy w tym uczestniczyć, zostaniemy w tyle - mówiła Szuszkiewicz.

Zwróciła też uwagę, że badania nad drożdżami mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w Kosmosie. Mogą pomóc w rozwoju technologii produkcji żywności, energii, a także w testowaniu leków - np. tych stosowanych w leczeniu nowotworów.

Załoga misji Ax-4 przez 18 dni prowadziła badania na pokładzie ISS - w europejskim module Columbus, laboratorium Kibo oraz na platformie badawczej ICE Cubes. Po powrocie do Europy Sławosz Uznański-Wiśniewski przejdzie rehabilitację w ośrodku "Envihab" Niemieckiego Centrum Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (DLR) w Kolonii. To właśnie w tym mieście znajduje się specjalistyczne centrum Europejskiej Agencji Kosmicznej dla astronautów.