Які зміни зазнає геном людини під час перебування в умовах невагомості?

Перебування в умовах імітованої невагомості майже не вплинуло на генетичну структуру людини. Геном залишився незмінним, а генетичний матеріал не зазнав жодних ушкоджень. Єдиним помітним зміною стало збільшення клітинного ядра. Невагомість була відтворена в лабораторії за допомогою спеціального пристрою, який постійно обертає зразки. Цей результат є важливим для розуміння впливу гравітації на Землі, а також для досліджень у сфері космічних подорожей.

У відсутності гравітації ядро розширюється.

Після 24 годин в умовах імітованої мікрогравітації ядро клітини збільшилося в об'ємі приблизно на 18%. Це вказує на те, що на Землі гравітація постійно його трохи стискає.

Оболонка ядра зберегла товщину і будову, а геном усередині не змінив ні організації, ні звичних рухів. ДНК у ядрі не лежить нерухомо, а постійно коливається й зміщується разом із білками. Пошкоджень ДНК мікрогравітація теж не спричинила, розриви з'явилися тільки в клітинах, які омивали сильні потоки рідини. Такі потоки виникають, коли чашку з клітинами обертають, і саме вони часто спотворювали результати попередніх експериментів.

Два метри в ядрі

Молекули ДНК однієї клітини людини мають загальну довжину близько двох метрів і вміщуються в ядрі діаметром 10 мікрометрів. Якби гіпотетично збільшити ядро до розмірів футбольного м'яча, загальна довжина цих молекул сягнула б 44 кілометрів.

Від способу укладання генетичного матеріалу залежить робота генів, а збої пов'язують із раком і порушеннями розвитку. Як пише Universe Today, фізичні правила цієї організації досі вивчені погано, і роль гравітації в ній теж лишалася невідомою.

Безваговість у лабораторії

Щоб з'ясувати, як гравітація впливає на геном, її треба прибрати з експерименту. Фізики з Нью-Йоркського університету під керівництвом доцентки Александри Зідовської зробили це без польоту в космос. Статтю про дослідження опублікував рецензований журнал Science Advances.

Для досягнення цієї мети команда розробила пристрій випадкового позиціонування. Він обертає чашки з людськими клітинами навколо двох незалежних осей, що постійно змінює напрямок "вниз". У процесі обертання вплив гравітаційних сил практично зводиться до нуля.

Звісно, цей метод має свої недоліки. Рідина в ємності активно рухається і обтікає клітини, хоча в умовах орбітального середовища такого не спостерігається. Вчені створили алгоритми, щоб зменшити ці потоки. Для експерименту частину зразків піддавали сильному потоку, в той час як інші залишили в спокої без будь-якого впливу. У таких умовах клітини явно витягувалися.

Від дня до місяця.

Генетичні наслідки тривалих космічних польотів вже були досліджені в рамках програми Дослідження близнюків NASA. Астронавт Скотт Келлі провів 340 днів на Міжнародній космічній станції, тоді як його брат-близнюк Марк Келлі залишався на Землі. У результаті експерименту виявилося, що активність багатьох генів у Скотта Келлі змінилася, але переважна більшість з цих змін повернулася до нормальних показників протягом півроку після повернення на Землю. Також було зафіксовано зміни в активності генів у рослин під час космічних польотів, які відбувалися вже через кілька хвилин після суборбітального польоту. Нещодавнє дослідження зосередилося не на функціонуванні генів, а на фізичному розташуванні ДНК, яке за добу практично не зазнало змін.

Александра Зідовська висловлює думку, що протягом подібного часу в космічному середовищі структура геному могла б зазнати лише незначних змін. Значно більші трансформації можуть статися внаслідок тривалішого перебування в космосі та ушкоджень ДНК. Це питання можна буде дослідити за допомогою експериментів, які передбачають триваліший вплив невагомості.