Давайте сделаем китай нашим новым партнером в космосе

      Комментарии к записи Давайте сделаем китай нашим новым партнером в космосе отключены

Давайте сделаем китай нашим новым партнером в космосе

N 48(2016)
Булгакова Наталия
02.12
Семь лет назад в рамках подготовки пилотируемой экспедиции на Марс ученые проводили опыты с биологическими объектами. Один из результатов смотрелся легко фантастически. Высушенные личинки африканского комара совершили практически полтора года на внешней обшивке Интернациональной космической станции — без питания, при огромном перепаде температур (от минус 150 в тени до плюс 60 на солнце).

Более 80% из них выжили!
Тут появляется вопрос: а что, фактически, такое обычные условия? Человек — создание эгоцентрическое: он именует экстремальным все, что не соответствует его представлениям о норме. Целая научная область — экстремальная биология — изучает живые организмы, для которых отечественные экстремальные условия — в полной мере приемлемая жизненная среда, будь то открытый космос, жидкий азот либо кипящий источник. Это очень весьма интересно с фундаментальной точки зрения, с позиций эволюции, как многообразные организмы приспособились к собственной экологической нише, — говорит научный сотрудник Лаборатории экстремальной биологии Казанского (Приволжского) федерального университета (КФУ) кандидат биологических наук Елена ШАГИМАРДАНОВА.
Но интерес тут и практический также. Неповторимые создания выясняются нужными не только при освоении космических пространств. Знание молекулярных механизмов выживания организмов в экстремальной среде оказывает помощь решать многие земные неприятности.

Объектом изучения в одном из проектов, делаемых учеными лаборатории в рамках ФЦП разработки и Исследования по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы, стал именно комар с Африканского континента. Проект именуется Разработка новых подходов в хранении биоматериалов медицинского и сельскохозяйственного назначения.
Хирономида, либо комар-звонец, — самый сложный из известных организмов, талантливых переносить долгое высыхание. Его личинки — привычный всем рыбакам мотыль — живут в придонном иле, попадаются на глубине до 300 м. Видятся они везде, от Антарктиды до Африки. Но в Африке весьма маленький период дождей и долгий, до 8 месяцев, сухой сезон. Пересыхает все!

Как может живой организм столь продолжительное время продержаться без воды? Имеется различные стратегии выживания: бактерии формируют споры, растения- суккуленты задерживают в себе воду…
— Хирономида же, напротив, старается совсем изгнать воду из собственного организма, — говорит Елена Шагимарданова. — Вместо нее синтезируется сахар трегалоза. Личинка скукоживается, сморщивается, делается совсем сухой, выглядит как мертвая. Но она жива, хоть и не подает показателей судьбы. Любой обмен веществ заканчивается, по крайней мере на уровне, что возможно найти современными научными способами. И в таком виде хирономида может жить годы.

В научной литературе зафиксирован максимальный срок 17 лет, но из бесед с учеными, каковые ее изучают, мы знаем, что по факту он кроме того больше. Открыли эти свойства в первой половине 50-ых годов XX века, была опубликована статья в Nature. Приблизительно с того времени личинки хирономиды лежат в музее Университета Бристоль.

В то время, когда их недавно кинули в воду — кое-какие ожили.
Познание того, как личинке комара удается так законсервировать себя, дабы позже возвратиться к судьбе, может, в принципе, оказать помощь человеку сохранять каждые биоматериалы. На решение данной практической задачи и нацелен проект, о котором отправится обращение. Он интернациональный — выполняется совместно с сотрудниками из Японии.

Роли распределены, любой делает собственную часть, по окончании чего следуют совместные публикации и обсуждение результатов.
Начальник и проекта, и самой лаборатории экстремальной биологии — кандидат биологических наук Олег Гусев, сравнительно не так давно вышедший из категории юный ученый. Иначе проект управляет начальник лаборатории ангидробиоза Национального университета агробиологических наук Японии Такахиро Кикавада.
В то время, когда КФУ стал участником Проекта 5-100, стало возмможно создавать на его базе новые интернациональные лаборатории. Тут отечественный долгий опыт сотрудничества с японскими сотрудниками пришелся кстати, и в феврале 2014 года была открыта лаборатория Экстремальная биология. Университет предоставил помещение и денежную помощь.

Въехали в безлюдные стенки, но уже к Январю все нужное оборудование было закуплено. Параллельно набирали коллектив. По большей части, это была молодежь — только что поступившие в аспирантуру выпускники магистратур КФУ. Еще двое ученых, заинтересовавшись темой, переехали из Саратова. Пара сотрудников сходу отправились на стажировку в Японию, к партнерам. на данный момент в лаборатории 17 человек, имеется собственные спецы по поддержанию культуры клеток, по геномному анализу, биоинформатике и т.д.

К услугам ученых — университетские центры коллективного пользования — протогеномный центр, центр микроскопии.
В середине 2014 года вышла статья по анализу генома хирономиды — итог долгой совместной работы нескольких коллективов. Было сделано довольно много увлекательных открытий, но перед экспертами поднялся множество новых вопросов. Из всех стадий развития хирономиды лишь личинки владеют свойством высыхать и оживать.

Но для биотехнологов совершенный вариант — иметь дело не с насекомыми, а с культурой клеток. С ней весьма комфортно трудиться: не нужно ожидать, пока покажется очередное поколение личинок, неизменно возможно проверить любую догадку.
Пара лет назад японским сотрудникам удалось выделить культуру эмбриональных клеток (другими словами клеток из яиц) хирономиды. В природе эти клетки при большой температуре в отсутствие жидкости погибают за секунды. Однако генетически они должны быть способны к высыханию — так как как раз из них позже появляются личинки. Был создан протокол, разрешающий сохранять эту культуру при высушивании.

Сперва ее два дня в особом режиме держат в дессикаторе, в растворе с высокой концентрацией трегалозы. Клетки впитывают трегалозу, и это запускает молекулярные механизмы, разрешающие культуре высохнуть верно (дабы позже при увлажнении ожить).
— Отечественная задача — обучиться все это применять при разработке биотехнологий, каковые возможно будет использовать для хранения биоматериалов, — подчеркивает Елена. — Многие биологические препараты сохраняются только при низких температурах: лекарства, банки клеток, банки спермы, банки крови, эмбрионы, органы для трансплантации… Для хранения требуется много энергии, особое оборудование, появляются проблемы с транспортировкой. Это дорого, наконец.

А воображаете, как все станет дешевле и несложнее, в случае если возможно будет высушить кровь, позже растворить ее в воде — и готово, возможно переливать! Само собой разумеется, мы не обучимся за два года проекта высушивать кровь, высушивать сердца… Но кроме того в случае если удастся чуть- чуть продолжить время их хранения, не допустить либо хотя бы замедлить патологические трансформации — таковой итог уже будет пользуется спросом на рынке.

А затевать нужно с малого.
Еще до начала этого проекта мы на самих хирономидах изучили их геном. Принципиально важно подчернуть, что в анализ работы генома неповторимого существа включились лучшие биоинформатические лаборатории России — из МГУ, Сколтеха, Университета неприятностей передачи информации им. А.А.Харкевича РАН.

на данный момент перешли к работе на культуре клеток: удостоверились в надежности транскриптационный профиль, взглянули, как происходит экспрессия генов, какие конкретно гены в культуре клеток начинают трудиться, в то время, когда исчезает вода. Клетка сейчас испытывает сильнейший окислительный стресс — в ней все элементы окисляются, поскольку без воды начинается утечка электронов с электротранспортной цепи. Окисление во многих случаях для клетки свидетельствует смерть.

Один из секретов выживаемости хирономиды — весьма активная антиоксидантная совокупность. В ходе эволюции хирономида купила большое количество антиоксидантных белков, каковые больше ни у каких насекомых не видятся. Перечень генов-антиоксидантов у нее в несколько раз дольше, чем в известных геномах вторых насекомых.
Мы можем выбрать минимальный комплект генов, нужный для выживания клеток по окончании высушивания, — некоторый сет выживания. Эту фундаментальную задачу мы решали на начальной стадии проекта. Узнав, какие конкретно гены трудятся, приступили к созданию конструкций с включением этих генов (конструкция — это элемент ДНК, в который встроен необходимый ген).
Оказалось, что в клетках при высыхании весьма деятельно синтезируются защитные белки, каковые позже связываются с другими белками и защищают их от деградации, в то время, когда вода уходит. В случае если важные за синтез этого белка гены перенести в другие виды клеток, эти клетки, в совершенстве, должны также при высушивании появляться под защитой. Над этим мы на данный момент трудимся.
Решают ученые и обратную задачу: стремятся осознать, возможно ли вынудить культуру клеток хирономиды сохранять какой-то чужеродный белок, хирономиде изначально не характерный. В качестве для того чтобы чужеродца был выбран фермент люцифераза — белок, что при высушивании начинает терять собственную биологическую активность, что сходу делается видно, поскольку он наряду с этим перестает светиться.

Ген люциферазы встраивается в конструкцию, которая, со своей стороны, вводится в культуру клеток хирономиды. По окончании того как культура наработает чужеродный белок, ее высушивают по всем правилам, позже капают воду и наблюдают, имеется свечение либо нет. В возможности таковой способ возможно использован для производства протеиновых лекарственных средств, каковые не подлежат хранению, — их возможно будет синтезировать в отечественной культуры клеток, высушивать, транспортировать, позже додавать воду и выделять оттуда белок, он же лекарство.
Не обращая внимания на то что формально проект, поддержанный ФЦП, заканчивается в 2016 году, его результаты разрешили создать целую дорожную карту на ближайшее будущее. Полученный технологический задел будет применен в практических задачах хранения антител, и для методик, разрешающих существенно повысить продолжительность хранения генетических тестов для медицинских лабораторий.

Помимо этого, свободная экспертиза министерств министерств и комиссий образования России и сельского хозяйства японии советовала включить этот проект в программу сотрудничества двух государств в области высоких разработок. Возможно сохранять надежду, что сотрудничество русских и японских ученых выйдет на новый уровень.
— Помимо этого, в ходе исполнения этого проекта появилось множество новых идей! — делится Елена. — Возможно было бы написать хороший дюжина маленьких статей, но жалко распыляться, хотелось бы еще покопать. У нас проектов получается больше, чем рабочих рук. Но так, возможно, во всем мире…

Мы завлекаем студентов, они делают у нас курсовые, приглашаем аспирантов. Многие из отечественных сотрудников ведут хобби-проекты, параллельно с темой диссертации.
Трудясь с хирономидами, мы освоили геномные технологии, обучились просматривать геномы, а это пользуется большим спросом в медицине. И по сей день у нас появились проекты, уже не связанные с экстремальной биологией, к примеру изучения по заказу онкологического центра.
В общем, без работы эта лаборатория очевидно не останется.
Наталия БУЛГАКОВА
Фото предоставлено Е.Шагимардановой
Всецело МАТЕРИАЛЫ СПЕЦВЫПУСКА ДЕШЁВЫ В ФОРМАТЕ PDF
СКАЧАТЬ (174 Кб , pdf )

Источник: Поиск

Чем занимаются Китайцы в Космосе?


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: