Τα καλαμάρια του μωρού και οι ταρδιαδοί πηγαίνουν στο διάστημα

Εκατοντάδες επιστημονικά πειράματα διεξάγονται καθημερινά στο διαστημικό σταθμό. Είναι ένα φυτό που περιστρέφεται. Οι αστροναύτες επιβλέπουν αυτά τα πειράματα και αναφέρουν τις παρατηρήσεις τους σε ερευνητές στη Γη. Η έρευνα μας βοηθά να αποκτήσουμε καλύτερη κατανόηση της ζωής σε μηδενική βαρύτητα, καθώς και να ανακαλύψουμε τα οφέλη που μπορούν να εφαρμοστούν στη Γη.

Μεταφέρει νερό στο διάστημα

Κάτω από ένα μικροσκόπιο, τα tardigrades μοιάζουν με αρκούδες νερού. Αν και βρίσκονται πιο συχνά στο νερό – και μερικές φορές, ενεργούν ως εχθρός στο “Ant-Man and the Wasp” – οι tardigrades είναι γνωστοί για την ικανότητά τους να επιβιώνουν και ακόμη και να ευδοκιμούν στα πιο ακραία περιβάλλοντα.

“Οι Tardigrades είναι μια ομάδα μικροσκοπικών ζώων που είναι γνωστά για την ικανότητά τους να αντέχουν σε μια σειρά από έντονα στρες”, δήλωσε ο Thomas Boothby, επίκουρος καθηγητής μοριακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Ουαϊόμινγκ και επικεφαλής ερευνητής στο πείραμα Cell Science-04. Συνέντευξη τύπου την Τετάρτη.

“Μερικά από τα πράγματα που μπορούν να επιβιώσουν tardigrades περιλαμβάνουν αφυδάτωση, κατάψυξη και θέρμανση τους μετά το σημείο βρασμού του νερού. Μπορούν να επιβιώσουν χιλιάδες φορές την ακτινοβολία όσο μπορούμε και μπορούν να διαρκέσουν για μέρες ή εβδομάδες με λίγο ή καθόλου οξυγόνο.”

“Έχει αποδειχθεί ότι επιβιώνουν και αναπαράγονται κατά τη διάρκεια της διαστημικής πτήσης και μπορούν ακόμη και να επιβιώσουν παρατεταμένη έκθεση στο κενό του διαστήματος”, δήλωσε ο Boothby.

Οι επιστήμονες έχουν προσδιορίσει την αλληλουχία του γονιδιώματος των tardigrades, ώστε να μπορούν πραγματικά να μετρήσουν πώς αυτά τα μικροσκοπικά ζώα επηρεάζονται από διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες βάσει της γενετικής τους έκφρασης.

Το πείραμα του Boothby είχε σχεδιαστεί για να δει πώς τα tardigrades προσαρμόζονται στη ζωή σε χαμηλή τροχιά της Γης, η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει σε μεγαλύτερη κατανόηση των πιέσεων που αντιμετωπίζουν οι άνθρωποι στο διάστημα. Η έρευνα περιλαμβάνει τη μελέτη της μοριακής βιολογίας των αρκούδων νερού βραχυπρόθεσμα, όπως οι αρκούδες νερού που ζουν στο σταθμό για επτά ημέρες για να δουν την άμεση και μακροπρόθεσμη προσαρμογή τους. Αυτές οι αρκούδες πολλαπλών γενεών μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν τα γονίδια στα οποία βασίζεται η προσαρμογή και η επιβίωση σε ένα περιβάλλον με έντονη πίεση.

Αν και ο διαστημικός σταθμός είναι πιο προστατευτικός από αυτούς που βρίσκονται στο βαθύ διάστημα, οι εμπειρίες ανθρώπων και ζώων επί του σκάφους έχουν μειωμένη βαρύτητα και αυξημένη έκθεση σε ακτινοβολία.

“Η κατανόηση του τρόπου προστασίας των αστροναυτών και άλλων ζωντανών όντων από αυτές τις πιέσεις θα είναι απαραίτητη για τη διασφάλιση μιας ασφαλούς και παραγωγικής παρουσίας στο χώρο μακροπρόθεσμα”, δήλωσε ο Boothby.

Το Tardigrades θα φθάσει στο φυτό σε παγωμένη κατάσταση, στη συνέχεια θα αποψυχθεί, θα αναζωογονηθεί και θα αναπτυχθεί σε ένα ειδικό βιοπαραγωγικό σύστημα.

Τα αποτελέσματα της βραχυπρόθεσμης και μακροπρόθεσμης μελέτης θα πρέπει να επιτρέπουν στους ερευνητές να παρακολουθούν ποια γονίδια ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται για να βοηθήσουν τα tardigrades να επιβιώσουν.

Για παράδειγμα, εάν οι ερευνητές διαπιστώσουν ότι οι ταρτιδιαβάδες παράγουν πολλά αντιοξειδωτικά για να βοηθήσουν στην καταπολέμηση του επιπέδου ακτινοβολίας που εκτίθενται, αυτό θα μπορούσε να πει στους ερευνητές ότι οι αστροναύτες πρέπει να τρώνε μια διατροφή πλούσια σε αντιοξειδωτικά.

Τελικά, αυτές οι πληροφορίες θα μας δώσουν μια εικόνα για το πώς ένα από τα πιο σκληρά ζωντανά πλάσματα στη Γη μπορεί να επιβιώσει από τις σκληρές διαστημικές πτήσεις, είπε ο Boothby. “Ελπίζουμε ότι αυτές οι ιδέες θα παρέχουν δρόμους για την ανάπτυξη αντιμέτρων ή θεραπειών που θα βοηθήσουν στην προστασία των αστροναυτών κατά τη διάρκεια παρατεταμένων διαστημικών αποστολών”.

Ουράνια umami

Οι αστροναύτες πρόκειται να δοκιμάσουν λίγο umami στο διάστημα, όχι το είδος που μπορούν να δοκιμάσουν.

Το πείραμα UMAMI σημαίνει την κατανόηση της μικροβαρύτητας στις μικροβιακές αλληλεπιδράσεις των ζώων και ο Jamie Foster, καθηγητής στο Τμήμα Μικροβιολογίας και Κυτταρικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα, είναι ο κύριος ερευνητής του. Είναι πρόθυμη να μάθει πώς τα υγιή ωφέλιμα μικρόβια επικοινωνούν με τους ζωικούς ιστούς στο διάστημα.

“Τα ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, εξαρτώνται από τα μικρόβια μας για να διατηρήσουν ένα υγιές πεπτικό και ανοσοποιητικό σύστημα”, δήλωσε ο Foster. “Δεν καταλαβαίνουμε πλήρως πώς η διαστημική πτήση μεταβάλλει αυτές τις ευεργετικές αλληλεπιδράσεις. Το πείραμα UMAMI χρησιμοποιεί ένα καλαμάρι με λάμψη στο σκοτάδι για να αντιμετωπίσει αυτά τα σημαντικά ζητήματα στην υγεία των ζώων.”

Το καλαμάρι Bobtail, το οποίο έχει μήκος περίπου τρία χιλιοστά, χρησιμεύει ως ιδανικό μοντέλο για τη μελέτη αυτού για δύο λόγους. Αυτό το καλαμάρι περιέχει ένα ειδικό φωτοσυνθετικό όργανο μέσα στο σώμα που μπορεί να αποικιστεί από έναν τύπο φωτιστικών βακτηρίων. Οι σουπιές μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν αυτά τα βακτήρια για να λάμψουν στο σκοτάδι. Ο Foster είπε ότι επειδή είναι μόνο ένας τύπος βακτηρίων και ένας τύπος ιστού ξενιστή, είναι εύκολο για τους ερευνητές να παρακολουθήσουν πώς εξελίχθηκε αυτή η διαδικασία.

Το καλαμάρι έχει επίσης ένα ανοσοποιητικό σύστημα πολύ παρόμοιο με τον τύπο που έχει ένας άνθρωπος.

“Μπορούμε να πάρουμε πολλές ομοιότητες με το πώς το ανοσοποιητικό σύστημα ανταποκρίνεται σε αυτά τα ευεργετικά μικρόβια στο διαστημικό περιβάλλον”, δήλωσε ο Foster.

Τα καλαμάρια γεννιούνται χωρίς βακτήρια, οπότε πρέπει να το πάρουν από το περιβάλλον τους. Οι άνθρωποι που πραγματοποίησαν αυτό το πείραμα θα ξεκινήσουν αυτήν τη συμβίωση προσθέτοντας βακτήρια στα ζώα και παρατηρώντας τι συμβαίνει τις πρώτες ώρες όταν συμβαίνει ο αποικισμός.

Το καλαμάρι θα είναι μέρος μιας εντελώς αυτόνομης εμπειρίας που στεγάζεται σε ό, τι μοιάζει με το κουτί. Οι αντλίες θα προσθέσουν νερό ή βακτήρια όταν χρειάζεται, ή θα αντλήσουν νερό εάν χρειαστεί.

Ο ιστός των καλαμαριών θα παγώσει στο σταθμό και θα επέστρεφε στη Γη αργότερα, διατηρώντας παράλληλα το μοριακό πρόγραμμα των γονιδίων απενεργοποιημένο και ενεργοποιημένο για καλαμάρια, παρόμοιο με το πείραμα tardigrade.

Οι ερευνητές θα μπορούν να δουν εάν η διαστημική πτήση αλλάζει την αμοιβαία επωφελής σχέση μεταξύ των ζώων και των μικροβίων τους.

«Καθώς οι αστροναύτες εξερευνούν το διάστημα, παίρνουν μαζί τους μια ομάδα διαφορετικών μικροβιακών ειδών», δήλωσε ο Φόστερ. “Και είναι πολύ σημαντικό να κατανοήσουμε πώς αυτά τα μικρόβια, που ονομάζονται συλλογικά το μικρόβιο, αλλάζουν στο διαστημικό περιβάλλον και πώς δημιουργούνται αυτές οι σχέσεις.”